Cheminis elementas · informacinis puslapis

40Zr

Cirkonis

Cirkonis yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius 40, o simbolis Zr; jis yra 5 periode, 4 grupėje ir d bloke. Etaloninė būsena kambario temperatūroje – kietoji. Elektronų konfigūracija: [Kr] 4d2 5s2.

Atominis skaičius40

Standartinė atominė masė91.222(3)

Grupė4

Periodas5

Blokasd

Elektronų konfigūracija[Kr] 4d2 5s2

Elektroninė sandara

Kas lemia jo chemiją

Šio elemento chemijoje dalyvauja d posluoksnis. Pereinamieji metalai ryšiuose gali naudoti panašios energijos elektronus, todėl d bloke dažni įvairūs oksidacijos laipsniai, koordinaciniai junginiai ir katalizinės savybės.

Elektronų konfigūraciją [Kr] 4d2 5s2 reikia vertinti kartu su junginio oksidacijos laipsniu: pašalinus elektronus keičiasi užpildytos d orbitalės, todėl gali kisti spalva, magnetizmas, ryšiai ir reaktyvumas.

Cheminės formos

Junginiai, jonai ir medžiagos

Svarbios šio elemento cheminės formos yra metalas ir lydiniai, oksidai, halogenidai bei koordinaciniai junginiai. Įvairūs oksidacijos laipsniai dažni, nes s ir d elektronų energijos panašios, o ligandai aplink metalo joną gali stipriai keisti spalvą, magnetizmą ir reaktyvumą.

Fizikinės savybės

Agregatinė būsena ir fazių virsmai

Etaloninė būsena kambario temperatūroje yra kietoji. Nurodytas tankis yra 6.52 g/cm³. Lydymosi temperatūra yra 2 128 K (1 855 °C). Virimo temperatūra yra 4 650 K (4 377 °C). Slėgis, grynumas ir kristalinė sandara gali pakeisti išmatuotas fizikines savybes.

Paplitimas ir panaudojimas

Kur aptinkamas ir naudojamas cirkonis

Praktikoje šis elementas sutinkamas tokiose srityse kaip branduoliniai reaktoriai, keramika ir lydiniai.

Praktikoje

Tikri panaudojimo pavyzdžiai

Branduoliniai reaktoriai

Cirkonis naudojamas reaktorių medžiagose, kure, neutronų kontrolei ar specializuotose branduolinėse sistemose; konkretus vaidmuo priklauso nuo izotopo ir cheminės formos.

Keramika

Cirkonis naudojamas keraminiuose junginiuose, parinktuose dėl atsparumo karščiui, kietumo, elektrinių savybių ar spalvos.

Lydiniai

Cirkonis dedamas į metalus, kad būtų pakeistas stiprumas, atsparumas korozijai, lydymosi elgsena ar savybės aukštoje temperatūroje.

Vieta periodinėje sistemoje

Ką parodo kaimyniniai elementai

Cirkonis yra 5 periode ir 4 grupėje. Čia parodytoje aplinkoje: Tame pačiame periode kairėje ir dešinėje yra itris ir niobis; toje pačioje grupėje viršuje yra titanas, o apačioje – hafnis. Šios pozicijos leidžia su gretimais elementais palyginti atomo dydį, jonizacijos energiją ir cheminio ryšio pobūdį.

Etaloniniai duomenys

Fizikinės ir atominės savybės

Klasifikacijapereinamasis metalas

Būsena kambario temperatūrojekietoji

Elektronų sluoksniai2 · 8 · 18 · 10 · 2

Tankis6.52 g/cm³

Lydymosi temperatūra2 128 K (1 855 °C)

Virimo temperatūra4 650 K (4 377 °C)

Elektroneigiamumas pagal Paulingą1.33

Pirmoji jonizacijos energija640.1 kJ/mol

Elektronų giminingumas41.81 kJ/mol

Kai taikoma, pateiktos vertės apibūdina elementą arba neutralų atomą. Fizikiniai duomenys gali priklausyti nuo alotropinės atmainos, slėgio ir matavimo sąlygų.

Istorija

Atradimas ir identifikavimas

Elemento atradimas siejamas su Martin Heinrich Klaproth. Elemento atpažinimas, gryno mėginio išskyrimas ir šiuolaikinio atominio skaičiaus priskyrimas nebūtinai įvyko tuo pačiu metu.

Izotopai ir atominė masė

Kaip izotopinė sudėtis keičia skaitines vertes

Standartinė atominė masė yra 91.222(3). Ši vertė apibūdina natūralios Žemės medžiagos izotopinę sudėtį, o ne vieno konkretaus atomo masę.

Cirkonis turi bent vieną stabilų izotopą. Skirtingi izotopai turi vienodą protonų skaičių ir todėl priklauso tam pačiam elementui, tačiau skiriasi neutronų skaičiumi ir atomine mase.

Sauga

Darbas su medžiaga ir poveikis

Šio elemento keliami pavojai priklauso nuo cheminės formos, dozės ir poveikio kelio. Grynas elementas, jo jonai ir junginiai gali turėti labai skirtingą biologinį bei aplinkos poveikį, todėl reikia tikrinti konkrečios naudojamos medžiagos saugos duomenis.