Jaksollinen järjestelmä›Alkuaineet›Zirkonium

Alkuaine · viitesivu

40Zr

Zirkonium

Zirkonium on järjestysluvun 40 alkuaine (Zr). Se sijaitsee jaksossa 5, ryhmässä 4 ja d-lohkossa. Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Elektronikonfiguraatio on [Kr] 4d2 5s2.

Järjestysluku40

Standardiatomipaino91.222(3)

Ryhmä4

Jakso5

Lohkod

Elektronikonfiguraatio[Kr] 4d2 5s2

Elektronirakenne

Mikä ohjaa kemiallista käyttäytymistä

Siirtymämetalleilla s- ja d-elektronien energiat ovat lähellä toisiaan. Tämä mahdollistaa useita hapetuslukuja sekä suuren vaihtelun sidoksissa, koordinaatiokemiassa ja materiaalien ominaisuuksissa.

Tämän atomin elektronikonfiguraatio on [Kr] 4d2 5s2. Valenssielektronien määrä ja energia määräävät, miten atomi sitoutuu ja millaisia ionisia tai kovalenttisia rakenteita se voi muodostaa.

Kemialliset muodot

Yhdisteet, ionit ja materiaalit

Zirkonium esiintyy metallina ja seoksissa sekä esimerkiksi oksideissa, halogenideissa ja koordinaatioyhdisteissä. Useat hapetusluvut ovat mahdollisia, koska s- ja d-elektronien energiat ovat lähellä toisiaan.

Fysikaalinen käyttäytyminen

Olomuoto ja faasimuutokset

Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Ilmoitettu tiheys on 6.52 g/cm³. Sulamispiste on 2 128 K (1 855 °C). Kiehumispiste on 4 650 K (4 377 °C). Paine, puhtaus ja kiderakenne voivat vaikuttaa mitattuihin fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Esiintyminen ja käyttö

Missä alkuainetta esiintyy ja käytetään

Käytännössä zirkonium liittyy erityisesti seuraaviin yhteyksiin: ydinreaktorit, keramiikka ja seokset.

Käytännössä

Konkreettisia käyttökohteita

Ydinreaktorit

Zirkonium-alkuainetta tai sen isotooppeja hyödynnetään ydintekniikassa niiden ydinominaisuuksien vuoksi. Sovellus riippuu käytetystä isotoopista ja materiaalimuodosta.

Keramiikka

Yksi käytännön yhteys on keramiikka. Alkuaineen tarkka rooli riippuu käytetystä kemiallisesta muodosta, seoksesta, materiaalista tai isotoopista.

Seokset

Zirkonium-alkuainetta käytetään seoksissa, kun halutaan muuttaa lujuutta, korroosionkestävyyttä, sulamiskäyttäytymistä tai korkean lämpötilan ominaisuuksia.

Paikka jaksollisessa järjestelmässä

Mitä naapurialkuaineet kertovat

Zirkonium sijaitsee jaksossa 5 ja ryhmässä 4. Todelliset naapurialkuaineet auttavat vertaamaan atomikokoa, ionisaatioenergiaa, elektronirakennetta ja sidostapoja jaksollisen järjestelmän sisällä. Tässä lähialueessa näkyvät esimerkiksi Skandium, Titaani, Vanadiini, Yttrium.

Viitearvot

Fysikaaliset ja atomitason ominaisuudet

Luokitussiirtymämetalli

Olomuoto huoneenlämmössäkiinteä

Elektronikuoret2 · 8 · 18 · 10 · 2

Tiheys6.52 g/cm³

Sulamispiste2 128 K (1 855 °C)

Kiehumispiste4 650 K (4 377 °C)

Paulingin elektronegatiivisuus1.33

Ensimmäinen ionisaatioenergia640.1 kJ/mol

Elektroniaffiniteetti41.81 kJ/mol

Arvot kuvaavat alkuainetta tai neutraalia atomia silloin, kun se on tarkoituksenmukaista. Fysikaaliset arvot voivat riippua allotroopista, paineesta ja mittausolosuhteista.

Historia

Löytäminen ja tunnistaminen

Tämän alkuaineen löytäminen yhdistetään henkilöön tai ryhmään Martin Heinrich Klaproth. Uuden alkuaineen tunnistaminen, puhtaan näytteen eristäminen ja myöhempi järjestyslukuun 40 perustuva luokittelu eivät aina tapahtuneet samanaikaisesti.

Isotoopit ja atomipaino

Miten isotooppikoostumus vaikuttaa lukuihin

Standardiatomipaino on 91.222(3). Se kuvaa luonnollisen maanpäällisen aineen isotooppikoostumuksen painotettua keskiarvoa, ei yhden tietyn atomin massaa.

Tällä alkuaineella on vähintään yksi pysyvä isotooppi. Isotoopeilla on sama protonien määrä mutta eri neutronien määrä, joten ne ovat sama alkuaine mutta niiden atomimassat eroavat.

Turvallisuus

Käsittely ja altistuminen

Turvallisuus riippuu kemiallisesta muodosta, annoksesta ja altistusreitistä. Puhdas alkuaine, ionit ja yhdisteet voivat vaikuttaa elimistöön ja ympäristöön hyvin eri tavoin, joten käytettävän aineen omat turvallisuustiedot on tarkistettava.