ธาตุเคมี · หน้าข้อมูลอ้างอิง

40Zr

เซอร์โคเนียม

เซอร์โคเนียมเป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 40 และสัญลักษณ์ Zr อยู่ในคาบ 5 หมู่ 4 บล็อก d ที่อุณหภูมิห้องสถานะอ้างอิงคือของแข็ง และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน [Kr] 4d2 5s2

เลขอะตอม40

น้ำหนักอะตอมมาตรฐาน91.222(3)

หมู่4

คาบ5

บล็อกd

การจัดเรียงอิเล็กตรอน[Kr] 4d2 5s2

โครงสร้างอิเล็กตรอน

อะไรควบคุมเคมีของธาตุนี้

อิเล็กตรอนในออร์บิทัล d มีบทบาทโดยตรงต่อเคมีของเซอร์โคเนียมพลังงานที่ใกล้กันของอิเล็กตรอน s และ d ทำให้โลหะแทรนซิชันเกิดออกซิเดชันสถานะหลายค่า สารเชิงซ้อน และพฤติกรรมการเร่งปฏิกิริยาได้

การจัดเรียงอิเล็กตรอนของเซอร์โคเนียมคือ [Kr] 4d2 5s2 เมื่อเกิดสารประกอบ การเติมออร์บิทัล d อาจเปลี่ยนไป จึงส่งผลต่อสี แม่เหล็กพันธะ และความไวต่อปฏิกิริยา

รูปแบบทางเคมี

สารประกอบ ไอออน และวัสดุ

รูปแบบสำคัญของเซอร์โคเนียมได้แก่ โลหะ โลหะผสม ออกไซด์ เฮไลด์ และสารเชิงซ้อน พลังงานของอิเล็กตรอน s และ d ที่ใกล้กันทำให้เกิดออกซิเดชันสถานะหลายค่า และลิแกนด์สามารถเปลี่ยนสี สมบัติแม่เหล็กและความไวต่อปฏิกิริยาได้

พฤติกรรมทางกายภาพ

สถานะและการเปลี่ยนสถานะ

ที่อุณหภูมิห้อง สถานะอ้างอิงคือของแข็ง ความหนาแน่นที่ระบุคือ 6.52 g/cm³ จุดหลอมเหลวคือ 2 128 K (1 855 °C) จุดเดือดคือ 4 650 K (4 377 °C) ความดัน ความบริสุทธิ์ โครงสร้างผลึก และอัญรูปสามารถทำให้ค่าที่วัดเปลี่ยนได้ จึงควรอ่านข้อมูลทางกายภาพพร้อมเงื่อนไขการวัด

การพบและการใช้งาน

พบเซอร์โคเนียมที่ไหนและนำไปใช้อย่างไร

ในทางปฏิบัติเซอร์โคเนียมพบการใช้งานในด้าน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, เซรามิก และ โลหะผสม เหตุผลของการใช้งานอาจมาจากสมบัติของธาตุบริสุทธิ์ โลหะผสม สารประกอบ หรือไอโซโทปเฉพาะ จึงควรพิจารณารูปทางเคมีควบคู่กับการใช้งานเสมอ

ตัวอย่างการใช้งานจริง

ตัวอย่างการใช้งานในโลกจริง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ในงานเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สมบัตินิวเคลียร์ของเซอร์โคเนียมหรือไอโซโทปบางชนิด—เช่น การสลายตัว การดูดกลืนนิวตรอน หรือการให้ความร้อน—เป็นเหตุผลหลักของการใช้งาน

เซรามิก

ในงานเซรามิกเซอร์โคเนียมหรือสารประกอบของมันช่วยปรับความแข็งแรง ความทนทาน การทนไฟ การกัดกร่อน หรือสมบัติของพื้นผิวและวัสดุ

โลหะผสม

ในงานโลหะผสม มีการเติมเซอร์โคเนียมเพื่อปรับความแข็งแรง ความแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อน พฤติกรรมการหลอม หรือสมบัติที่อุณหภูมิสูงของโลหะ

ตำแหน่งในตารางธาตุ

ธาตุข้างเคียงบอกอะไรเรา

เซอร์โคเนียมอยู่ในคาบ 5 และหมู่ 4 ธาตุข้างเคียงจริงในตาราง ได้แก่ สแกนเดียม, ไทเทเนียม, วาเนเดียมการเปรียบเทียบตำแหน่งเหล่านี้ช่วยให้เห็นแนวโน้มของขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน พันธะ และความไวต่อปฏิกิริยาได้โดยตรง

ข้อมูลอ้างอิง

สมบัติทางกายภาพและอะตอม

การจัดประเภทโลหะแทรนซิชัน

สถานะที่อุณหภูมิห้องของแข็ง

ชั้นอิเล็กตรอน2 · 8 · 18 · 10 · 2

ความหนาแน่น6.52 g/cm³

จุดหลอมเหลว2 128 K (1 855 °C)

จุดเดือด4 650 K (4 377 °C)

อิเล็กโตรเนกาติวิตีแบบพอลิง1.33

พลังงานไอออไนเซชันลำดับแรก640.1 kJ/mol

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน41.81 kJ/mol

เมื่อเหมาะสม ค่าต่าง ๆ อธิบายธาตุหรืออะตอมเป็นกลาง สมบัติทางกายภาพอาจขึ้นอยู่กับอัญรูป ความดัน ความบริสุทธิ์ และเงื่อนไขการวัด

ประวัติ

การค้นพบและการระบุชนิด

เซอร์โคเนียมถูกระบุจากสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่นระหว่างพัฒนาการของวิชาเคมี ปัจจุบันนิยามธาตุนี้อย่างแน่นอนด้วยเลขอะตอมและโครงสร้างอะตอม ไม่ใช่เพียงลักษณะของตัวอย่างที่มองเห็นได้

ไอโซโทปและน้ำหนักอะตอม

องค์ประกอบไอโซโทปเปลี่ยนตัวเลขอย่างไร

น้ำหนักอะตอมมาตรฐานของเซอร์โคเนียมคือ 91.222(3) ค่านี้เป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักขององค์ประกอบไอโซโทปในวัสดุธรรมชาติ ไม่ใช่มวลของอะตอมเดี่ยว

ไอโซโทปของเซอร์โคเนียมมีจำนวนโปรตอนเท่ากันจึงเป็นธาตุเดียวกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนและมวลอะตอมต่างกัน สัดส่วนไอโซโทปธรรมชาติสามารถทำให้ค่าน้ำหนักอะตอมมาตรฐานเปลี่ยนได้

ความปลอดภัย

การจัดการและการสัมผัส

ความเสี่ยงของเซอร์โคเนียมขึ้นอยู่กับรูปทางเคมี ปริมาณ และเส้นทางการสัมผัส ธาตุบริสุทธิ์ ไอออน และสารประกอบอาจมีผลต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อมต่างกัน จึงควรตรวจข้อมูลความปลอดภัยของสารจริงเสมอ