Хімічний елемент · довідкова сторінка

40Zr

Цирконій

Цирконій (Zr) — хімічний елемент з атомним номером 40. Він розташований у періоді 5, групі 4, d-блоці. За кімнатної температури проста речовина зазвичай тверда. Атомний номер дорівнює числу протонів у ядрі й однозначно визначає елемент.

Атомний номер40

Стандартна атомна маса91.222(3)

Група4

Період5

Блокd

Електронна конфігурація[Kr] 4d2 5s2

Електронна будова

Що визначає хімічні властивості

Елемент «Цирконій» належить до d-блоку. Близькі енергії s- і d-електронів дають змогу реалізувати кілька ступенів окиснення та різноманітну координаційну хімію.

Конфігурацію [Kr] 4d2 5s2 важливо розглядати разом зі ступенем окиснення: заповнення d-орбіталей впливає на колір, магнетизм, тип зв’язків і реакційну здатність.

Хімічні форми

Сполуки, йони та матеріали

Важливі хімічні форми елемента «Цирконій» включають металевий стан і сплави, оксиди, галогеніди та координаційні сполуки. Кілька ступенів окиснення пов’язані, зокрема, з близькими енергіями s- і d-електронів.

Фізичні властивості

Стан і фазові переходи

За кімнатної температури проста речовина перебуває у твердому стані. Густина: 6.52 g/cm³. Температура плавлення: 2 128 K (1 855 °C). Температура кипіння: 4 650 K (4 377 °C). Вимірювані фізичні величини можуть залежати від тиску, чистоти зразка та кристалічної структури.

Поширення та застосування

Де трапляється і як застосовується Цирконій?

На практиці елемент «Цирконій» або його сполуки використовують у таких напрямах: Ядерні реактори, Кераміка та Сплави. Конкретна роль залежить від хімічної форми та властивості, яку потрібно використати.

На практиці

Приклади реального застосування

Ядерні реактори

Елемент «Цирконій» у вигляді відповідного ізотопу або сполуки використовують у задачах, пов’язаних із ядерними реакціями, нейтронами, випромінюванням або радіохімією.

Кераміка

Елемент «Цирконій» або його сполуки допомагають задавати твердість, колір, термостійкість, оптичні властивості чи хімічну стійкість матеріалу.

Сплави

Елемент «Цирконій» додають до деяких сплавів, щоб змінити міцність, корозійну стійкість, жаростійкість або інші властивості матеріалу.

Положення в періодичній системі

Що показують сусідні елементи

Елемент «Цирконій» розташований у періоді 5, групі 4 та d-блоці; класифікація: перехідний метал. Порівняння з елементами тієї самої групи показує подібність валентної електронної будови, а рух уздовж періоду — закономірні зміни радіуса, енергії йонізації, електронегативності та характеру зв’язків.

Довідкові дані

Фізичні та атомні властивості

Класифікаціяперехідний метал

Стан за кімнатної температуритвердий стан

Електронні оболонки2 · 8 · 18 · 10 · 2

Густина6.52 g/cm³

Температура плавлення2 128 K (1 855 °C)

Температура кипіння4 650 K (4 377 °C)

Електронегативність за Полінгом1.33

Перша енергія йонізації640.1 kJ/mol

Спорідненість до електрона41.81 kJ/mol

Значення стосуються елемента або нейтрального атома там, де це доречно. Фізичні величини можуть залежати від алотропної форми, тиску, чистоти та умов вимірювання.

Історія

Відкриття та ідентифікація

Історія вивчення елемента «Цирконій» охоплює розпізнавання його хімічної індивідуальності, виділення або одержання речовини та подальший точний опис як елемента з атомним номером 40.

Ізотопи та атомна маса

Як ізотопний склад впливає на значення

Стандартна атомна маса дорівнює 91.222(3). Це не маса одного конкретного атома, а зважене середнє, що відповідає типовому ізотопному складу природної речовини.

Елемент «Цирконій» має принаймні один стабільний ізотоп. Усі ізотопи мають однакову кількість протонів, але різняться кількістю нейтронів і масою атома.

Безпека

Поводження та вплив

Ризики під час роботи з елементом «Цирконій» залежать від хімічної форми, дози та шляху впливу. Проста речовина, йони та сполуки можуть істотно різнитися за біологічною й екологічною дією, тому слід орієнтуватися на дані для конкретної речовини.