Kemijski element · referentna stranica

40Zr

Cirkonij

Cirkonij je kemijski element s atomskim brojem 40 (Zr), smješten u 5. periodi, 4. skupini i bloku d. Referentno agregatno stanje pri sobnoj temperaturi: čvrsto. Elektronska konfiguracija: [Kr] 4d2 5s2.

Atomski broj40

Standardna atomska masa91.222(3)

Skupina4

Perioda5

Blokd

Elektronska konfiguracija[Kr] 4d2 5s2

Elektronska struktura

Što određuje kemijsko ponašanje

Kod prijelaznih elemenata u kemiji sudjeluju elektroni vanjske s-ljuske i obližnjih d-orbitala. To omogućuje više oksidacijskih stanja, stvaranje kompleksa te raznolika magnetska i katalitička svojstva.

Elektronska konfiguracija atoma je [Kr] 4d2 5s2. Broj i energija valentnih elektrona utječu na stvaranje veza, uobičajena oksidacijska stanja i sličnost sa susjednim elementima.

Kemijski oblici

Spojevi, ioni i materijali

Element može imati više oksidacijskih stanja te tvoriti okside, halogenide, soli i koordinacijske komplekse. Njihova stabilnost ovisi o elektronskoj strukturi i reakcijskim uvjetima.

Fizikalno ponašanje

Agregatno stanje i fazni prijelazi

Pri sobnoj temperaturi referentno agregatno stanje je čvrsto. Gustoća je navedena kao 6.52 g/cm³. Talište je 2 128 K (1 855 °C). Vrelište je 4 650 K (4 377 °C). Na izmjerene vrijednosti mogu utjecati tlak, čistoća uzorka, alotropski oblik i kristalna struktura.

Pojavnost i primjene

Gdje se element nalazi i čemu služi

U praksi se s ovim elementom susrećemo ponajprije u područjima: Nuklearni reaktori, Keramika i Legure.

U praksi

Konkretni primjeri primjene

Nuklearni reaktori

U ovoj su primjeni važne nuklearne osobine određenih izotopa elementa Cirkonij. Primjena je vezana uz točno određeni izotop i zahtijeva specijaliziran nadzor materijala i zračenja.

Keramika

Cirkonij ili njegovi spojevi ovdje su važni zbog optičkih, svjetlosnih, mehaničkih ili keramičkih svojstava. Mogu utjecati na boju, prozirnost, emisiju svjetlosti, lom ili čvrstoću materijala.

Legure

Cirkonij se u ovoj primjeni pojavljuje kao sastojak metala ili legure, gdje utječe na mehanička svojstva, otpornost na koroziju, ponašanje pri povišenoj temperaturi ili obradivost materijala.

Položaj u periodnom sustavu

Što pokazuju susjedni elementi

Element se nalazi u 5. periodi i 4. skupini. Među njegovim stvarnim susjedima u periodnom sustavu nalaze se, primjerice: Skandij, Titanij, Vanadij, Itrij, Cirkonij, Niobij. Usporedba susjeda pomaže razumjeti promjene atomskog polumjera, energije ionizacije, valentnih elektrona i načina kemijskog vezanja.

Referentni podaci

Fizikalna i atomska svojstva

Razvrstavanjeprijelazni metal

Agregatno stanje pri sobnoj temperaturičvrsto

Elektronske ljuske2 · 8 · 18 · 10 · 2

Gustoća6.52 g/cm³

Talište2 128 K (1 855 °C)

Vrelište4 650 K (4 377 °C)

Elektronegativnost po Paulingu1.33

Prva energija ionizacije640.1 kJ/mol

Elektronski afinitet41.81 kJ/mol

Vrijednosti se odnose na element ili neutralni atom gdje je to primjenjivo. Fizikalni podaci mogu ovisiti o alotropskom obliku, tlaku i uvjetima mjerenja.

Povijest

Otkriće i identifikacija

Uz otkriće ili prepoznavanje elementa Cirkonij u izvornoj se bilješci navodi ime Martin Heinrich Klaproth. Prepoznavanje posebnog elementa, priprava dovoljno čistog uzorka i kasnije određivanje atomskog broja nisu nužno bili isti povijesni događaj.

Izotopi i atomska masa

Kako izotopski sastav mijenja brojčane vrijednosti

Standardna atomska masa iznosi 91.222(3). Ta vrijednost opisuje tipičan izotopski sastav prirodnog materijala na Zemlji i nije masa jednog određenog atoma.

Cirkonij ima barem jedan stabilan izotop. Izotopi imaju jednak broj protona i zato pripadaju istom elementu, ali se razlikuju po broju neutrona i atomskoj masi.

Sigurnost

Rukovanje i izlaganje

Opasnost ovisi o kemijskom obliku elementa, dozi i putu izlaganja. Čisti element, njegovi ioni i spojevi mogu imati vrlo različite biološke i okolišne učinke, pa podatke treba provjeriti za konkretnu tvar koja se upotrebljava.