Ķīmiskais elements · uzziņu lapa

40Zr

Cirkonijs

Cirkonijs ir ķīmiskais elements ar atomnumuru 40 un simbolu Zr; tas atrodas 5. periodā, 4. grupā un d blokā. Atsauces agregātstāvoklis istabas temperatūrā — ciets. Elektronu konfigurācija: [Kr] 4d2 5s2.

Atomnumurs40

Standarta atommasa91.222(3)

Grupa4

Periods5

Bloksd

Elektronu konfigurācija[Kr] 4d2 5s2

Elektroniskā uzbūve

Kas nosaka tā ķīmiju

Šī elementa ķīmijā piedalās d apakšlīmenis. Pārejas metāli saitēs var izmantot līdzīgas enerģijas elektronus, tāpēc d blokā bieži sastopamas mainīgas oksidēšanās pakāpes, koordinācijas savienojumi un katalītiskas īpašības.

Elektronu konfigurācija [Kr] 4d2 5s2 jāskata kopā ar savienojuma oksidēšanās pakāpi: atņemot elektronus, mainās aizpildītās d orbitāles, tāpēc var mainīties krāsa, magnētisms, saišu veidošanās un reaģētspēja.

Ķīmiskās formas

Savienojumi, joni un materiāli

Svarīgas šī elementa ķīmiskās formas ir metāls un sakausējumi, oksīdi, halogenīdi un koordinācijas savienojumi. Mainīgas oksidēšanās pakāpes ir biežas, jo s un d elektronu enerģijas ir līdzīgas, bet ligandi ap metāla jonu var būtiski mainīt krāsu, magnētismu un reaģētspēju.

Fizikālās īpašības

Agregātstāvoklis un fāžu pārejas

Atsauces agregātstāvoklis istabas temperatūrā ir ciets. Norādītais blīvums ir 6.52 g/cm³. Kušanas temperatūra ir 2 128 K (1 855 °C). Viršanas temperatūra ir 4 650 K (4 377 °C). Spiediens, tīrība un kristāliskā struktūra var mainīt izmērītās fizikālās īpašības.

Sastopamība un lietojums

Kur sastopams un kā tiek izmantots cirkonijs

Praksē šis elements sastopams tādās jomās kā kodolreaktori, keramika un sakausējumi.

Praksē

Reāli lietojuma piemēri

Kodolreaktori

Šo elementu atkarībā no izotopa un ķīmiskās formas izmanto reaktoru materiālos, kodoldegvielā, neitronu kontrolē vai specializētās kodolsistēmās.

Keramika

Šo elementu izmanto keramikas savienojumos, kurus izvēlas karstumizturības, cietības, elektrisko īpašību vai krāsas dēļ.

Sakausējumi

Šo elementu pievieno metāliem, lai mainītu stiprību, izturību pret koroziju, kušanas īpašības vai darbību augstā temperatūrā.

Vieta periodiskajā sistēmā

Ko parāda kaimiņu elementi

Cirkonijs atrodas 5. periodā un 4. grupā. Šeit parādītajā apkārtnē: Tajā pašā periodā pa kreisi un pa labi atrodas itrijs un niobijs; tajā pašā grupā virs tā atrodas titāns, bet zem tā – hafnijs. Šīs pozīcijas ļauj salīdzināt atoma izmēru, jonizācijas enerģiju un ķīmisko saišu raksturu ar kaimiņu elementiem.

Atsauces dati

Fizikālās un atomārās īpašības

Klasifikācijapārejas metāls

Agregātstāvoklis istabas temperatūrāciets

Elektronu čaulas2 · 8 · 18 · 10 · 2

Blīvums6.52 g/cm³

Kušanas temperatūra2 128 K (1 855 °C)

Viršanas temperatūra4 650 K (4 377 °C)

Elektronegativitāte pēc Polinga1.33

Pirmā jonizācijas enerģija640.1 kJ/mol

Elektronu afinitāte41.81 kJ/mol

Ja vien nav norādīts citādi, vērtības raksturo elementu vai neitrālu atomu. Fizikālie dati var būt atkarīgi no alotropiskās formas, spiediena un mērījumu apstākļiem.

Vēsture

Atklāšana un identificēšana

Elementa atklāšana ir saistīta ar Martin Heinrich Klaproth. Elementa atpazīšana, tīra parauga izolēšana un mūsdienu atomnumura piešķiršana ne vienmēr notika vienlaikus.

Izotopi un atommasa

Kā izotopu sastāvs maina skaitliskās vērtības

Standarta atommasa ir 91.222(3). Šī vērtība raksturo dabiskā Zemes materiāla izotopu sastāvu, nevis viena konkrēta atoma masu.

Šim elementam ir vismaz viens stabils izotops. Dažādiem izotopiem ir vienāds protonu skaits un tāpēc viena un tā pati elementa identitāte, bet atšķirīgs neitronu skaits un atommasa.

Drošība

Darbs ar vielu un iedarbība

Ar šo elementu saistītie riski ir atkarīgi no ķīmiskās formas, devas un iedarbības ceļa. Tīram elementam, tā joniem un savienojumiem var būt ļoti atšķirīga bioloģiskā un vides ietekme, tāpēc jāpārbauda drošības dati par konkrēto izmantoto vielu.