Zirkonium. Velká ruská encyklopedie

Oblasti odbornosti: Obecná chemie Symbol: Zr Atomové číslo: 40 Skupina prvků: Přechodné kovy Relativní atomová hmotnost: 91,224a. e. atomový poloměr: 160 pm Elektronegativita: 1,33 jednotek. podle Paulingovy stupnice Stav hmoty: Hustota pevné látky při n. y.: 6,52 g/cm³ Bod tání: 1855 °C Bod varu: 4350 °C

Chemické prvky Chemické prvky

Zirkonium (lat. Zirconium), Zr, chemický prvek skupiny IV krátké formy (4. skupina dlouhé formy) periodické tabulky prvků; atomové číslo 40; atomová hmotnost 91,224; odkazuje na přechodové prvky. V přírodě existuje 5 stabilních izotopů s hmotnostními čísly 90 Zr (51,45 %), 91 Zr (11,22 %), 92 Zr (17,15 %), 94 Zr (17,38 %) a 96 Zr (2,80 %). Z uměle vyrobených radioizotopů s hmotnostními čísly 78–89, 93, 95, 97–112 je nejpoužívanější 95 Zr (poločas T_1/2 64,03 dnů; β-zářič).

Historické informace

Objeven M. Klaprothem v roce 1789 – izolován ze vzorku zirkonu ve formě oxidu; Nerafinované kovové zirkonium získal J. Berzelius v roce 1824, čisté zirkonium získali nizozemští vědci A. van Arkel a J. H. de Boer v roce 1925. Jméno dostalo podle minerálu zirkon, z perského zargun – zlatý.

Prevalence v přírodě

Obsah v zemské kůře je 0,025 % hmotnosti, v oceánské vodě asi 3·10 –5 mg/l. Nejdůležitějšími minerály jsou zirkon ZrSiO₄ a baddeleyit ZrO₂; Je známo asi 140 dalších minerálů, z nichž každý obsahuje 1–3 % Hf vzhledem k zirkonu. Vzorek čistého zirkonia. Foto: Björn Wylezich / legion-media.ru Ukázka čistého zirkonia. Foto: Björn Wylezich / legion-media.ru

Vlastnosti

Konfigurace vnějšího elektronového obalu atomu zirkonia je 4d 2 5s 2; oxidační stav +4, méně často +3, +2 a +1; ionizační energie během přechodu ze Zr0 na Zr4+ je rovna 640,1, 1270, 2218 a 3313 kJ/mol, v daném pořadí; Paulingova elektronegativita 1,33; iontový poloměr Zr 4+ od 73 (koordinační číslo 4) do 103 pm (9).

Zirkonium je stříbřitě šedý (v práškové formě tmavě šedý) lesklý kov, ve své čisté formě je plastický a snadno zpracovatelný; malé nečistoty O, C, N způsobují křehkost. Při 863 °C se mění z α-fáze s hexagonální krystalovou mřížkou do kubické β-fáze; t_pl 1855 °С, t_žok asi 4350 °C; hustota 6520 kg/m3; tepelná vodivost 23 W/(m K); tepelný koeficient lineární roztažnosti 5,7·10 –6 K –1 . Modul pružnosti 95–97 GPa, pevnost v tahu 380–510 MPa; Tvrdost podle Brinella 680–1880 MPa, tvrdost podle Vickerse 600–1800 MPa, tvrdost podle Mohse 5 MPa.

Při zahřátí nad 400–500 °C interaguje se vzdušným kyslíkem, vytváří tenký film, poté pevné roztoky a oxidy (Zr₆O, Zr₃O, ZrO₂). V práškové formě je snadno hořlavý, exploduje s oxidačními činidly, kompaktní a odolný proti hoření. Při 300 °C absorbuje H₂, tvoří hydridy (ZrH₂, ZrH_1,640-1,965, ZrH_1,44-1,56) a pevné roztoky. Nerozpouští se v kyselinách a alkalických roztocích; nestabilní vůči roztokům obsahujícím F– a taveninám některých fluoridů. Reaguje s chlorečnanem a dusičnanem draselným, chromany a dalšími oxosoli. Tvoří sírany, dusičnany, fluoridy, chloridy, jodidy, fluoro- a chlorzirkoničitany, boridy (ZrB, ZrB₂, ZrB₁₂), karbidy (ZrC a tuhé roztoky), nitridy (Zr₃N₂, ZrN, Zr₃N₄), sulfidy (ZrS_0,7, ZrS_0,9-1,5, ZrS₂, ZrS₃). Známé jsou selenidy a teluridy, fosfidy, arsenidy, silicidy, germanidy, stannidy a další binární sloučeniny zirkonia. Existuje mnoho zirkoničitanů – solí hypotetického metazirkonia H₂ZrO₃, pyrozirkonium H₂Zr₃O₇ a ortozirkonium H₄ZrO₄ kyseliny.

Příjem

Výroba zirkonia z koncentrátů se provádí fluoridovými, chloridovými nebo alkalickými metodami; čištění, koncentrace a separace od Hf kapalinovou extrakcí. Kov se získává vápenato-tepelnou redukcí ZrF₄sodíkotermická redukce ZrCl₄, méně často – elektrolytickou metodou; čisté zirkonium – rafinací jodidem, přetavením ve vakuových elektrických obloukových a elektronových pecích. Světová produkce zirkonia je 1,5–1,6 milionu tun/rok a v průběhu let se zvyšuje.

přihláška

Zirkonium se používá jako konstrukční materiál ve formě slitin a přísad do ocelí, Al, Cu, Mg, Ti, Nb, Mo, ve formě zirkonu pro opláštění palivových tyčí a dalších částí jaderných reaktorů, pro supravodivé slitiny. V chirurgii se používá jako implantát a materiál pro lékařské nástroje. Vyrábí trubky, tvarovky, fólie, dráty a houby. Práškové zirkonium se používá k výrobě rozbušek, součástí světlic a náloží pro objemové exploze. Zirkoniové soli se používají jako barviva, lakové složky, katalyzátory, vodoodpudivé prostředky pro tkaniny, antiperspiranty a deodoranty. Zirkonáty se používají k výrobě vysokoteplotní keramiky a žáruvzdorných materiálů. Pevné roztoky PbZrO₃– PbTiO₃, BaZrO₃– BaTiO₃ – dielektrika a piezoelektrika. Zirkon a jeho barevné variety (hyacint) se používají ve šperkařství.

Rakov Eduard Grigorjevič. První publikace: Velká ruská encyklopedie, 2017.

Publikováno 2. září 2022 v 11:45 (GMT+3). Poslední aktualizace 20. října 2022 v 15:17 (GMT+3). Kontaktujte redakci

Oblasti odbornosti: Obecná chemie Symbol: Zr Atomové číslo: 40 Skupina prvků: Přechodné kovy Relativní atomová hmotnost: 91,224a. e. atomový poloměr: 160 pm Elektronegativita: 1,33 jednotek. podle Paulingovy stupnice Stav hmoty: Hustota pevné látky při n. y.: 6,52 g/cm³ Bod tání: 1855 °C Bod varu: 4350 °C

• Vědecký a vzdělávací portál „Velká ruská encyklopedie“
  Vytvořeno s finanční podporou Ministerstva digitálního rozvoje, komunikací a masových komunikací Ruské federace.
  Osvědčení o registraci hromadných sdělovacích prostředků EL č. FS77-84198, vydané Federální službou pro dohled nad komunikacemi, informačními technologiemi a hromadnými komunikacemi (Roskomnadzor) dne 15. listopadu 2022.
  ISSN: 2949-2076
• Zakladatel: Autonomní nezisková organizace „Národní vědecké a vzdělávací centrum „Velká ruská encyklopedie“
  Šéfredaktor: Kravets S.L.
  Telefon redakce: +7 (495) 917 90 00
  E-mailem Redakční e-mail: [email protected]

• © ANO BRE, 2022 – 2025. Všechna práva vyhrazena.
• Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
  Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv.
• Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
  Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv.