Цирконий как пишется в таблице

Цирконий Zr

Цирконий в таблице менделеева занимает 40 место, в 5 периоде.

Символ Zr
Номер 40
Атомный вес 91.2240000
Латинское название Zirconium
Русское название Цирконий

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема циркония

Zr: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2

Короткая запись:
Zr: [Kr]5s 2 4d 2

Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом циркония и Tc +3

Порядок заполнения оболочек атома циркония (Zr) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

Цирконий имеет 40 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

2 электрона на 4d-подуровне

Степень окисления циркония

Ионы циркония

Валентность Zr

Атомы циркония в соединениях проявляют валентность IV, III, II, I.

Валентность циркония характеризует способность атома Zr к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Zr

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

movie zr zirconium cirkonii

Результат: zr zirconium cirkonii

Энергия ионизации

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Источник

Цирконий Zr

Цирконий в таблице менделеева занимает 40 место, в 5 периоде.

Символ Zr
Номер 40
Атомный вес 91.2240000
Латинское название Zirconium
Русское название Цирконий

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема циркония

Zr: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2

Короткая запись:
Zr: [Kr]5s 2 4d 2

Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом циркония и Tc +3

Порядок заполнения оболочек атома циркония (Zr) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

Цирконий имеет 40 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

2 электрона на 4d-подуровне

Степень окисления циркония

Ионы циркония

Валентность Zr

Атомы циркония в соединениях проявляют валентность IV, III, II, I.

Валентность циркония характеризует способность атома Zr к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Zr

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

movie zr zirconium cirkonii

Результат: zr zirconium cirkonii

Энергия ионизации

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Источник

Цирконий Zr

Цирконий в таблице менделеева занимает 40 место, в 5 периоде.

Символ Zr
Номер 40
Атомный вес 91.2240000
Латинское название Zirconium
Русское название Цирконий

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема циркония

Zr: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2

Короткая запись:
Zr: [Kr]5s 2 4d 2

Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом циркония и Tc +3

Порядок заполнения оболочек атома циркония (Zr) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

Цирконий имеет 40 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

2 электрона на 4d-подуровне

Степень окисления циркония

Ионы циркония

Валентность Zr

Атомы циркония в соединениях проявляют валентность IV, III, II, I.

Валентность циркония характеризует способность атома Zr к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Zr

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

movie zr zirconium cirkonii

Результат: zr zirconium cirkonii

Энергия ионизации

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Источник

Цирконий как химический элемент таблицы Менделеева

Screenshot 20211129 101916

Цирконий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 40 и условным обозначением Zr. Цирконий представляет собой блестящий серебристо-белый прочный переходной металл.

Как был открыт Цирконий

История открытия циркония начинается с давних времен. Минералы содержащие этот химический элемент известны с библейских времен. К таким минералам относятся циркон и ему подобные — гиацинт, жаргун и лигуре. То, что циркон содержит новый химический элемент не было известно до 1789 года. В этом году немецкий химик Мартин Генрих Клапрот проанализировал жаргун с острова Цейлон. В результате он обнаружил содержание нового элемента и назвал его Zirkonerde, что в переводе означает диоксид циркония. Многие ученые пытались выделить чистый химический элемент, но удача отворачивалась от них многие годы. В пример можно привести Хэмфри Дэви, который пытался выделить его методом электролиза в 1808 году, но попытка оказалась безуспешной.

Металлический цирконий был впервые получен в нечистой форме в 1824 году Берцелиусом при нагревании смеси калия и фторида циркония калия в железной трубке.

Процесс изготовления кристаллических брусков (также известный как йодидный процесс ), открытый Антоном Эдуардом ван Аркелем и Яном Хендриком де Буром в 1925 году, был первым процессом промышленного производства металлического циркония. Он включает образование и последующее термическое разложение тетраиодида циркония и был заменен в 1945 году гораздо более дешевым процессом Кролла, разработанным Уильямом Джастином Кроллом, в котором тетрахлорид циркония восстанавливается магнием:

Где и как добывают Цирконий

Цирконий является побочным продуктом от добычи и переработки титаносодержащих минералов ильменита и рутила, а так же добычи олова.

Цирконсодержащий песок, собираемый в прибрежных водах, очищается спиральными концентраторами для отделения более легких материалов, которые затем возвращаются в воду, поскольку они являются естественными компонентами пляжного песка. С помощью магнитной сепарации удаляются титановые руды ильменита и рутила.

Большая часть циркона используется непосредственно в коммерческих целях, но небольшой процент превращается в металл. Большинство металлического циркония получают путем уменьшения хлорида циркония (IV) с металлическим магнием в процессе Кролла(формула приведена выше). Полученный металл спекается до тех пор, пока он не станет достаточно пластичным для обработки металлов.

Коммерческий металлический цирконий обычно содержит 1–3% гафния, что обычно не вызывает проблем, поскольку химические свойства гафния и циркония очень похожи. Однако их свойства поглощения нейтронов сильно различаются, что требует отделения гафния от циркония для ядерных реакторов. В настоящее время используется несколько схем разделения. Жидкостная экстракция из тиоцианата производных использует тот факт, что производное гафния является немного более растворимым в метилизобутилкетоне, чем в воде. Этот метод используется в основном в США.

Zr и Hf можно также разделить фракционной кристаллизацией гексафторцирконата калия (K2ZrF6), который менее растворим в воде, чем аналогичное производное гафния. В то же время фракционная перегонка тетрахлоридов, также называемая экстрактивной перегонкой, используется в основном в Европе.

Распространенность Циркония

Цирконий имеет концентрацию около 130 мг/кг в земной коре и около 0,026 мкг/л в морской воде. Он не встречается в природе как самородный металл, что отражает его внутреннюю нестабильность по отношению к воде. Основным коммерческим источником циркония является циркон (ZrSiO4), силикатный минерал, который добывается в основном в Австралии, Бразилии, Индии, России, Южной Африке и Соединенных Штатах Америки, а также в небольших месторождениях по всему миру. По состоянию на 2013 год две трети добычи циркона приходится на Австралию и Южную Африку. Ресурсы циркона превышают 60 миллионов тонн во всем мире, а ежегодное мировое производство циркония составляет около 900 000 тонн. Цирконий также встречается в более чем 140 других минералах, включая коммерчески полезные руды бадделеит и коснарит.

Циркония относительно много в звездах S-типа, он был обнаружен на Солнце и в метеоритах. Образцы лунных пород, доставленные из нескольких миссий Аполлона на Луну, имеют высокое содержание оксида циркония по сравнению с земными породами.

Применение Циркония

Zirconium rod

Большая часть циркона используется непосредственно при высоких температурах. Поскольку циркон является огнеупорным, твердым и устойчивым к химическим воздействиям, он находит множество применений. В основном он используется в качестве глушителя, придавая керамическим материалам белый непрозрачный вид. Из-за своей химической стойкости циркон также используется в агрессивных средах, таких как формы для расплавленных металлов.

Диоксид циркония (ZrO2) используется в лабораторных тиглях, в металлургических печах и как огнеупорный материал. Поскольку это механически прочное и гибкое вещество, он может быть спечен в керамические ножи и другие лезвия. Циркон (ZrSiO4) и кубический цирконий (ZrO2) обрабатывают драгоценные камни для использования в ювелирных изделиях.
Диоксид циркония входит в состав некоторых абразивов, таких как шлифовальные круги и наждачная бумага.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с цирконием достаточно много. Стоит начать с того, что цирконий не имеет известной биологической роли, но человеческое тело содержит в среднем 250 миллиграммов циркония, а суточная доза составляет примерно 4,15 миллиграмма (3,5 миллиграмма с пищей и 0,65 миллиграмма с водой), в зависимости от диетических привычек.

Кратковременное воздействие порошка циркония может вызвать раздражение, но только попадание в глаза требует медицинской помощи. Постоянное воздействие тетрахлорида циркония приводит к увеличению смертности крыс и морских свинок и снижению гемоглобина в крови и эритроцитов у собак. Однако в исследовании на 20 крысах, получавших стандартную пищу, содержащую

4% оксида циркония, не было выявлено неблагоприятных воздействий на скорость роста, параметры крови и мочи или смертность.

Источник

Цирконий

Цирко́ний — элемент побочной подгруппы четвёртой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 40. Обозначается символом Zr (лат. Zirconium ). Простое вещество цирконий (CAS-номер: 7440-67-7) — блестящий металл серебристо-серого цвета. Обладает высокой пластичностью, устойчив к коррозии. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Zr с гексагональной решёткой типа магния, β-Zr с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe, температура перехода α↔β 863 °C.

История и происхождение названия

Цирконий в виде двуокиси впервые был выделен в 1789 году немецким химиком М. Г. Клапротом в результате анализа минерала циркона.

Происхождение самого слова циркон неясно. Возможно, оно происходит от арабского zarkûn (киноварь) или от персидского zargun (золотистый цвет).

Нахождение в природе

Соединения циркония широко распространены в литосфере. В природе распространены главным образом циркон (ZrSiO4), бадделеит (ZrO2) и различные сложные минералы. Во всех земных месторождениях цирконию сопутствует Hf, который входит в минералы циркона благодаря изоморфному замещению атома Zr.

Циркон является самым распространенным циркониевым минералом. Он встречается во всех типах пород, но главным образом в гранитах и сиенитах. В графстве Гиндерсон (шт. Сев. Каролина) в пегматитах были найдены кристаллы циркона длиной в несколько сантиметров, а на Мадагаскаре были обнаружены кристаллы, вес которых исчисляется килограммами.

Бадделеит был найден Юссаком в 1892 г в Бразилии. Основное месторождение находится в районе Посус-ди-Калдас (Бразилия). Там была найдена глыба бадделеита весом около 30 т, а в водных потоках и вдоль обрыва бадделеит встречается в виде аллювиальной гальки диаметром до 7,5 мм, известной под названием фавас (от португальского fava — боб). Фавас обычно содержит свыше 90 % двуокиси циркония.

Получение

Физико-химические свойства

Цирконий — блестящий серебристо-серый металл. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Zr с гексагональной решёткой типа магния (а = 3,231 Å; с = 5,146 Å; z = 2; пространственная группа P63/mmc) и β-Zr с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,61 Å; z = 2; пространственная группа Im3m). Переход a ↔ b происходит при 863 °C, ΔH перехода 3,89 кДж/моль. Добавки Al, Sn, Pb, Cd повышают, а Fe, Cr, Ni, Mo, Cu, Ti, Mn, Co, V и Nb понижают температуру перехода.

Плотность α-циркония (20 °C) 6,5107 г/см³; Tпл — 1855 °C; Tкип — 4409 °C; удельная теплоёмкость (25-100 °C) 0,291 кДж/(кг×К) [0,0693 кал/(г×°C)], коэффициент теплопроводности (50 °C) 20,96 вт/(м×К) [0,050 кал/(см×сек×°C)]; температурный коэффициент линейного расширения (20-400 °C) 6,9×10 −6 ; удельное электрическое сопротивление циркония высокой степени чистоты (20 °C) 44,1 мкОм×см. температура перехода в состояние сверхпроводимости 0,7 К.

Компактный цирконий медленно начинает окисляться в пределах 200—400 °C, покрываясь плёнкой циркония двуокиси ZrO2; выше 800 °C энергично взаимодействует с кислородом воздуха. Порошкообразный металл пирофорен — может воспламеняться на воздухе при обычной температуре. Цирконий активно поглощает водород уже при 300 °C, образуя твёрдый раствор и гидриды ZrH и ZrH2; при 1200—1300 °C в вакууме гидриды диссоциируют и весь водород может быть удалён из металла. С азотом цирконий образует при 700—800 °C нитрид ZrN. Цирконий взаимодействует с углеродом при температуре выше 900 °C с образованием карбида ZrC. Карбид и нитрид циркония — твёрдые тугоплавкие соединения; карбид циркония — полупродукт для получения хлорида ZrCl4. Цирконий вступает в реакцию со фтором при обычной температуре, а с хлором, бромом и иодом при температуре выше 200 °C, образуя высшие галогениды ZrHal4 (где Hal — галоген). Цирконий устойчив в воде и водяных парах до 300 °C, не реагирует с соляной и серной (до 50 %) кислотами, а также с растворами щелочей (цирконий — единственный металл, стойкий в щелочах, содержащих аммиак). С азотной кислотой и царской водкой он взаимодействует при температуре выше 100 °C. Растворяется в плавиковой и горячей концентрированной (выше 50 %) серной кислотах. Из кислых растворов могут быть выделены соли соответствующих кислот разного состава, зависящего от концентрации кислоты. Так, из концентрированных сернокислых растворов циркония осаждается кристаллогидрат Zr(SO4)2•4H2O; из разбавленных растворов — основные сульфаты общей формулы xZrO2 • ySO3 • zH2O (где х : y > 1). Сульфаты циркония при 800—900 °C полностью разлагаются с образованием двуокиси циркония. Из азотнокислых растворов кристаллизуется Zr(NO3)4 • 5H2O или ZrO(NO3)2 • xH2O (где х = 2-6), из солянокислых растворов — ZrOCl2 • 8H2O, который обезвоживается при 180—200 °C.

Экономика

Применение циркония и его соединений

В промышленности цирконий стал применяться с 30-х годов XX века. Из-за высокой стоимости его применение ограничено. Единственным предприятием, специализирующемся на производстве циркония в России (и на территории бывшего СССР), является Чепецкий механический завод (Глазов, Удмуртия).

Металлический цирконий и его сплавы

Ядерная энергетика

Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих элементов, теплообменников и других конструкций ядерных реакторов.

Легирование

В металлургии применяется в качестве лигатуры. Хороший раскислитель и деазотатор, по эффективности превосходит Mn, Si, Ti. Легирование сталей цирконием (до 0,8 %) повышает их механические свойства и обрабатываемость. Делает также более прочными и жаростойкими сплавы меди при незначительной потере электропроводности.

Пиротехника

Цирконий обладает замечательной способностью сгорать в кислороде воздуха (температура самовоспламенения — 250 °C) практически без выделения дыма, с высокой скоростью и развивая наиболее высокую температуру из всех металлических горючих (4650 °C). За счет высокой температуры образующаяся двуокись циркония излучает значительное количество света, что используется очень широко в пиротехнике (производство салютов и фейерверков), производстве химических источников света применяемых в различных областях деятельности человека (факелы, осветительные ракеты, осветительные бомбы, ФОТАБ — фотоавиабомбы). В этой сфере повышеный интерес имеет не только металлический цирконий, но и его сплавы с церием (значительно больший световой поток). Порошкообразный цирконий применяют в смеси с окислителями (бертолетова соль) как бездымное средство в сигнальных огнях пиротехники и в запалах, заменяя гремучую ртуть и азид свинца.

Сверхпроводник

Сверхпроводящий сплав 75 % Nb и 25 % Zr (сверхпроводимость при 4,2 K) выдерживает нагрузку до 100 000 А/см².

Конструкционный материал

В виде конструкционного материала идет на изготовление кислотостойких химических реакторов, арматуры, насосов. Цирконий применяют как заменитель благородных металлов.

Циркон «обезжелезненный» применяется в виде различных огнеупоров для футеровки стекловаренных и металлургических печей. Он также применяется в производстве строительной керамики, эмалей и глазурей для сантехнических изделий.

Медицина

Цирконий обладает высокой стойкостью к воздействию биологических сред, даже более высокой, чем титан, и отличной биосовместимостью, благодаря чему применяется для создания костных, суставных и зубных протезов, а также хирургического инструмента.

Цирконий применяется для изготовления разнообразной посуды, обладающей отличными гигиеническими свойствами благодаря высокой химической стойкости.

Соединения

Диоксид циркония (т. пл. 2700 °C). Область применения — производство огнеупоров-бакоров (бакор — бадделеит-корундовая керамика). Применяется в качестве заменителя шамота, так как в 3—4 раза увеличивает кампанию в печах для варки стекла и алюминия. Огнеупоры на основе стабилизированной двуокиси применяются в металлургической промышленности для желобов, стаканов при непрерывной разливке сталей, тиглей для плавки редкоземельных элементов. Также применяется в керметах — керамикометаллических покрытиях, которые обладают высокой твёрдостью и устойчивостью ко многим химическим реагентам, выдерживают кратковременные нагревания до 2750 °C. Двуокись — глушитель эмалей, придает им белый и непрозрачный цвет. На основе кубической модификации двуокиси циркония, стабилизированной скандием, иттрием, редкими землями, получают материал — фианит (от ФИАНа где он был впервые получен), фианит применяется в качестве оптического материала с большим коэффициентом преломления (линзы плоские), в медицине (хирургический инструмент), в качестве синтетического ювелирного камня (дисперсия, показатель преломления и игра цвета больше, чем у бриллианта), при получении синтетических волокон, и производстве некоторых видов проволоки (волочение). При нагревании диоксид циркония проводит ток, что иногда используется для получения нагревательных элементов устойчивых на воздухе при очень высокой температуре. Нагретый цирконий способен проводить ионы кислорода как твердый электролит. Это свойство используется в промышленных анализаторах кислорода.

Диборид циркония ZrB2 — кермет. В различных смесях с нитридом тантала и карбидом кремния материал для производства резцов. Цены на металлический цирконий в 2006 году составили в среднем 120 долларов США за килограмм.

Гидрид циркония применяется в качестве компонента ракетного топлива, в атомной технике как весьма эффективный замедлитель нейтронов. Также гидрид циркония служит для покрытия цирконием в виде тонких плёнок с помощью термического разложения его на различных поверхностях.

Биологическая роль и физиологическое действие

Цирконий не играет биологической роли в организме. Жителям России памятны пресловутые циркониевые браслеты, рекламируемые В.Кикабидзе, якобы снижающие артериальное давление, но не оказывающие реального терапевтического действия.

О воздействии соединений циркония на организм ничего не известно. Пыль циркония представляет собой вещество с большой пожаро- и взрывоопасностью, поскольку может самовоспламениться на воздухе.

Изотопы

В природной смеси содержится пять изотопов циркония ( 90 Zr, 91 Zr, 92 Zr, 94 Zr и 96 Zr), причём 96 Zr слабо радиоактивен (двойной бета-распад с периодом полураспада 2,4×10 19 лет).

Источник

Adblock
detector