כורים גרעיניים
בתחום כורים גרעיניים, החשיבות של זירקוניום נובעת בעיקר מתכונות גרעיניות של היסוד או של איזוטופים מסוימים, כגון דעיכה, קליטת נייטרונים או שחרור חום.
Mendeleev
הטבלה המחזורית
כל היסודות
עבריתHE⌄
שפות
EnglishENFrançaisFRDeutschDEEspañolESItalianoITPortuguêsPTNederlandsNLPolskiPLSvenskaSVČeštinaCSDanskDANorskNOSuomiFITürkçeTRРусскийRUУкраїнськаUK中文ZH日本語JAБългарскиBGCatalàCAΕλληνικάELEestiETHrvatskiHRMagyarHULëtzebuergeschLBLietuviųLTLatviešuLVRomânăROSlovenčinaSKSlovenščinaSLСрпскиSR한국어KOTiếng ViệtVIBahasa IndonesiaIDBahasa MelayuMSالعربيةARहिन्दीHIไทยTHעבריתHEÍslenskaIS
יסוד כימי · דף עיון
40Zr
זירקוניום
זירקוניום הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 40 וסמלו Zr. הוא נמצא במחזור 5, קבוצה 4 ובבלוק d. מצבו הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק, ותצורת האלקטרונים שלו היא [Kr] 4d2 5s2.
מספר אטומי40
משקל אטומי תקני91.222(3)
קבוצה4
מחזור5
בלוקd
תצורת אלקטרונים[Kr] 4d2 5s2
מבנה אלקטרוני
מה קובע את הכימיה שלו?
אכלוס תת-הרמה d משפיע ישירות על הכימיה של זירקוניום. הקרבה באנרגיה בין אלקטרוני s ו-d מאפשרת מצבי חמצון שונים, יצירת קומפלקסים ופעילות קטליטית מגוונת.
תצורת האלקטרונים של זירקוניום היא [Kr] 4d2 5s2. כאשר אלקטרונים אובדים או מסתדרים מחדש בתרכובות, משתנה אכלוס אורביטלות d, ולכן יכולים להשתנות צבע, מגנטיות, קשרים כימיים ותגובתיות.
צורות כימיות
תרכובות, יונים וחומרים
הצורות הכימיות החשובות של זירקוניום כוללות את המתכת, סגסוגות, תחמוצות, הלידים וקומפלקסים. האנרגיות הקרובות של אלקטרוני s ו-d מאפשרות כמה מצבי חמצון, וליגנדים יכולים לשנות בבירור צבע, מגנטיות ותגובתיות.
התנהגות פיזיקלית
מצב ושינויי פאזה
המצב הפיזיקלי הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק. הצפיפות המופיעה היא 6.52 g/cm³. נקודת ההתכה היא 2 128 K (1 855 °C). נקודת הרתיחה היא 4 650 K (4 377 °C). לחץ, טוהר, מבנה גבישי ואלוטרופים יכולים לשנות ערכים נמדדים, ולכן תנאי המדידה הם חלק חשוב מקריאת הנתונים הפיזיקליים.
הימצאות ושימושים
איפה נמצא זירקוניום וכיצד משתמשים בו?
בפועל, זירקוניום מופיע ביישומים כגון כורים גרעיניים, קרמיקה וסגסוגות. התכונה המנוצלת יכולה להגיע מן היסוד הטהור, מסגסוגת, מתרכובת או מאיזוטופ מסוים, ולכן חשוב תמיד להבחין בין היסוד לבין הצורה הכימית שמשמשת בפועל.
בפועל
דוגמאות לשימושים ממשיים
קרמיקה
בתחום קרמיקה, זירקוניום או תרכובות שלו משמשים כדי להתאים חוזק, עמידות, תגובה לחום, קורוזיה או תכונות פני שטח של החומר.
סגסוגות
זירקוניום מתווסף למתכות או לסגסוגות כדי לשנות חוזק, עמידות בפני קורוזיה, התנהגות בהתכה או ביצועים בטמפרטורות גבוהות.
מיקום מחזורי
מה מספרים היסודות השכנים?
זירקוניום נמצא במחזור 5 ובקבוצה 4. היסודות הסמוכים המוצגים כאן הם: סקנדיום; טיטניום; ונדיום; איטריום; ניוביום; הפניום; טנטלום. המיקום הזה מאפשר להשוות ישירות גודל אטומי, אנרגיית יינון, מצבי חמצון ומגמות בקשרים כימיים עם יסודות קרובים בטבלה המחזורית.
נתוני ייחוס
תכונות פיזיקליות ואטומיות
סיווגמתכת מעבר
מצב בטמפרטורת החדרמוצק
קליפות אלקטרונים2 · 8 · 18 · 10 · 2
צפיפות6.52 g/cm³
נקודת התכה2 128 K (1 855 °C)
נקודת רתיחה4 650 K (4 377 °C)
אלקטרושליליות לפי פאולינג1.33
אנרגיית יינון ראשונה640.1 kJ/mol
זיקה אלקטרונית41.81 kJ/mol
הערכים מתארים את היסוד או את האטום הנייטרלי כאשר הדבר רלוונטי. נתונים פיזיקליים עשויים להשתנות עם האלוטרופ, הלחץ, הטוהר ותנאי המדידה.
היסטוריה
גילוי וזיהוי
גילוי זירקוניום מזוהה עם עבודתו של מרטין היינריך קלפרוט. התצפית הראשונה, הבידוד של דגימה טהורה והקביעה של המספר האטומי המודרני לא התרחשו בהכרח באותו זמן, ולכן להיסטוריה של היסוד יש כמה שלבים.
איזוטופים ומשקל אטומי
כיצד הרכב האיזוטופים משנה את המספרים?
המשקל האטומי התקני הרשום של זירקוניום הוא 91.222(3). ערך זה משקף את הרכב האיזוטופים בחומרים טבעיים על פני כדור הארץ, ולא את המסה של אטום יחיד מסוים.
לזירקוניום יש לפחות איזוטופ יציב אחד. לכל האיזוטופים אותו מספר פרוטונים ולכן אותה זהות כימית, אך מספר שונה של נייטרונים ומסה אטומית שונה.
בטיחות
טיפול וחשיפה
הסכנות הקשורות לזירקוניום תלויות בצורה הכימית, במינון ובדרך החשיפה. היסוד החופשי, היונים והתרכובות שלו יכולים להיות שונים מאוד בהשפעתם הביולוגית והסביבתית, ולכן יש לבדוק נתוני בטיחות לחומר שבו מטפלים בפועל.