Химический элемент · справочная страница

40Zr

Цирконий

Цирконий (Zr) — химический элемент с атомным номером 40. Он расположен в периоде 5, группа 4, d-блоке. При комнатной температуре это твёрдое вещество. Атомный номер равен числу протонов в ядре и однозначно определяет элемент.

Атомный номер40

Стандартная атомная масса91.222(3)

Группа4

Период5

Блокd

Электронная конфигурация[Kr] 4d2 5s2

Электронная структура

Что определяет химические свойства

Цирконий относится к d-блоку. Близкие энергии s- и d-электронов делают возможными несколько степеней окисления и разнообразную координационную химию.

Конфигурацию [Kr] 4d2 5s2 важно рассматривать вместе со степенью окисления: изменение заполнения d-орбиталей влияет на цвет, магнетизм, тип связей и реакционную способность.

Химические формы

Соединения, ионы и материалы

Цирконий: важные химические формы включают металлическое состояние и сплавы, оксиды, галогениды и координационные соединения. Возможность нескольких степеней окисления связана в том числе с близкими энергиями s- и d-электронов.

Физические свойства

Состояние и фазовые переходы

При комнатной температуре элемент находится в твёрдом состоянии. Плотность: 6.52 g/cm³. Температура плавления: 2 128 K (1 855 °C). Температура кипения: 4 650 K (4 377 °C). Измеряемые физические величины могут зависеть от давления, чистоты образца и кристаллической структуры.

Распространённость и применение

Где встречается и как применяется цирконий?

На практике Цирконий применяется прежде всего в таких областях, как Ядерные реакторы, Керамика и Сплавы. Конкретная роль зависит от химической формы элемента и свойства, которое требуется использовать.

На практике

Примеры реального применения

Ядерные реакторы

Цирконий в виде подходящего изотопа или соединения применяют в задачах, связанных с ядерными реакциями, нейтронами, излучением или радиохимией.

Керамика

Элемент «Цирконий» или его соединения помогают задавать твёрдость, цвет, термостойкость, оптические свойства или химическую устойчивость материала.

Сплавы

Элемент «Цирконий» добавляют в некоторые сплавы, чтобы изменить прочность, коррозионную стойкость, жаропрочность или другие свойства материала.

Положение в таблице

Что показывают соседние элементы

Цирконий находится в периоде 5, группе 4 и d-блоке; классификация: переходный металл. Сравнение с элементами той же группы показывает сходство валентной электронной структуры, а движение по периоду — закономерные изменения радиуса, энергии ионизации, электроотрицательности и характера связей.

Справочные данные

Физические и атомные свойства

Классификацияпереходный металл

Состояние при комнатной температуретвёрдое

Электронные оболочки2 · 8 · 18 · 10 · 2

Плотность6.52 g/cm³

Температура плавления2 128 K (1 855 °C)

Температура кипения4 650 K (4 377 °C)

Электроотрицательность по Полингу1.33

Первая энергия ионизации640.1 kJ/mol

Сродство к электрону41.81 kJ/mol

Значения относятся к элементу или нейтральному атому там, где это уместно. Физические величины могут зависеть от аллотропной формы, давления, чистоты и условий измерения.

История

Открытие и идентификация

Цирконий: история изучения включает распознавание химической индивидуальности, выделение или получение вещества и последующее точное описание как элемента с атомным номером 40.

Изотопы и атомная масса

Как изотопный состав влияет на значения

Стандартная атомная масса равна 91.222(3). Это не масса одного конкретного атома, а взвешенное среднее, соответствующее типичному изотопному составу природного вещества.

Цирконий имеет как минимум один стабильный изотоп. Все изотопы имеют одинаковое число протонов, но различаются числом нейтронов и массой атома.

Безопасность

Обращение и воздействие

Риски при работе с элементом «Цирконий» зависят от химической формы, дозы и пути воздействия. Чистый элемент, его ионы и соединения могут существенно различаться по биологическому и экологическому действию, поэтому ориентируются на данные для конкретного вещества.