Cirkóniumelem tények
A cirkónium kémiai elem átmenetifémnek minősül. 1789-ben fedezte fel Martin Heinrich Klaproth.
Adatzóna
| Besorolás: | A cirkónium átmeneti fém |
| Szín: | szürkésfehér |
| Atomsúly: | 91.22 |
| Állapot: | szilárd |
| Olvadáspont: | 1850 oC, 2123 K |
| Forráspont: | 4400 oC, 4673 K |
| Elektronok: | 40 |
| Protonok: | 40 |
| Neutronok a leggyakoribb izotópban: | 50 |
| Elektronhéjak: | 2,8,18,10,2 |
| Elektronkonfiguráció: | 4d2 5s2 |
| Sűrűség @ 20oC: | 6,52 g / cm3 |
Többet mutat: Fűtések, energiák, oxidáció,
reakciók, vegyületek, sugarak, kondukció ctivities
| Atomtérfogat: | 14,0 cm3 / mol |
| Felépítés: | hcp: hatszögletű bezárás csomagolva |
| Keménység: | 5,0 mohs |
| Fajlagos hőteljesítmény | 0,27 J g-1 K-1 |
| Fúziós hő | 16,90 kJ mol-1 |
| porlasztás hője | 609 kJ mol-1 |
| párolgási hő | 590,5 kJ mol-1 |
| 1. ionizációs energia | 640,1 kJ mol-1 |
| 2. ionizációs energia | 1266,8 kJ mol-1 |
| 3. ionizációs energia | 2218,2 kJ mol-1 |
| Elektron affinitás | 41,1 kJ mol-1 |
| Minimális oxidációs szám | 0 |
| Min. általános oxidációs sz. | 0 |
| Maximális oxidációs szám | 4 |
| Max. általános oxidáció sz. | 4 |
| Elektronegativitás (Pauling-skála) | 1.33 |
| Polarizálhatóság térfogat | 17,9 Å3 |
| Légreakció | enyhe, w / ht ⇒ ZrO2 |
| Reakció 15 M HNO3-tal | passzivált |
| Reakció 6 M HCl-lel | nincs |
| Reakció 6 M NaOH-val | nincs |
| oxid (ok) | ZrO2 (cirkónium-oxid) ) |
| Hidrid (ek) | ZrH2 |
| Klorid (ok) | ZrCl3, ZrCl4 |
| Atomsugár | 160 pm |
| Ionos sugár (1+ ion ) | – |
| Ionos sugár (2+ ion) | – |
| Ionos sugár (3+ ion) | 88.5 pm |
| Ionos sugár (1-ion) | – |
| Ionos sugár (2-ion) | – |
| Ionos sugár (3-ion) | – |
| Termikus ko nduktivitás | 22,7 W m-1 K-1 |
| Elektromos vezetőképesség | 2.3 x 106 S m-1 |
| Fagyás / olvadáspont: | 1850 oC, 2123 K |
A cirkónium felfedezése
A cirkóniumot tartalmazó drágaköveket, mint például a jácint és a cirkon, az ókortól kezdve díszítésként használták.
A cirkóniumot először Martin Heinrich Klaproth ismerte fel elemként 1789-ben, Berlinben, a Srí Lanka-i cirkónium (cirkónium-szilikát) mintájában. Az ásványi anyag összetételének elemzése azt mutatta: 25% szilícium-dioxid; 0,5% vas-oxid; 70% új oxid. Az új oxidot „Zirconerde” -nek nevezte. (2)
1808-ban, Sir Humphry Davy Londonban megpróbálta elektrolízissel kinyerni oxidjából a tiszta fémet – ezt a módszert sikeresen alkalmazta mindkét nátrium izolálására és egy évvel korábban a kálium. Sajnos sikertelen volt az erőfeszítéseiben.
A siker Jacob Berzeliusnak sikerült, aki először 1824-ben izolálta a fémet Stockholmban, Svédországban. Berzelius kálium és kálium-cirkónium-fluorid (K2ZrF6) keverékét tartalmazó vascsövet melegített. A cirkóniumot amorf fekete por formájában állította elő, amely gyenge áramvezető volt. (3)
Anton Eduard van Arkel és Jan Hendrik de Boer holland tudósok 1925-ben fedezték fel a nagy tisztaságú cirkónium előállításának módját. tiszta cirkónium. Ez az úgynevezett kristálysávos folyamat.
Az elem neve a perzsa „zargon” szóból származik, ami aranyszerűt jelent.
Cirkónium rúd.Image Ref. (1)
A köbös cirkónia (a fent látható) kristályszerkezete megegyezik gyémánt, és hasonló csillogású. Michelle Jo képe.
NASA: Elektromágnesesen lebegtetett olvadt titángolyó- cirkónium-nikkel ötvözet. Amint az úszó folyadékgömb lehűl és megszilárdul, kiderül, hogy a folyadékok miért ellenállnak a szilárd anyaggá válásnak.
Megjelenés és jellemzők
Ártalmas hatások:
A cirkónium nem mérgező.
Jellemzői:
A cirkónium erős, alakítható, képlékeny, fényes, szürkés -fehér fém.
Amikor a cirkónium jelen van vegyületekben, leginkább IV oxidációs állapotban létezik. Az oxidja (ZrO2) fehér, mint sok vegyülete.
A cirkónium általában kivételesen ellenáll a korróziónak. A fluorsav gyorsan, még alacsony koncentrációban is megtámadja.
Oxigén atmoszférában a finom eloszlású cirkónium a fémláng legmagasabb ismert hőmérsékletével ég: 4460 oC. (4) A porított cirkónium spontán módon képes meggyullad a levegőben.
A cirkónium kitett felületei védőoxid réteget képeznek.
A cirkónium-volframát (ZrW2O8) szokatlan anyag: abszolút nulla közeli hőmérsékletről 780 oC-ra hevül ( 5).
A cirkónium felhasználása
A cirkónium nagyon rosszul szívja fel a neutronokat. Ezért hasznos atomenergia-alkalmazásokban, például az üzemanyag-rudak burkolatában (külső réteg), amelyeken keresztül fontos, hogy a neutronok könnyen közlekedhessenek.
A cirkóniumot műtéti eszközök előállítására használják, és keményítőszerként acélötvözetek.
Rendkívüli korrózióállóságának köszönhetően a cirkóniumot a vegyiparban széles körben használják olyan maró környezetekben, ahol a cirkónium ötvözetei megtalálhatók a csövekben, szerelvényekben és hőcserélőkben.
A cirkóniumot szupravezető mágnesek készítésére is használják.
A cirkónium (cirkónium-szilikát, ZrSiO4) természetes drágakő, és szintetikus köbös cirkónium-oxidot (cirkónium-dioxid, ZrO2) állítanak elő olcsó helyettesítőként gyémánt esetében.
A cirkónium-alapú katalizátorokat aminozási, hidrogénezési, izomerizációs és oxidációs reakciókban alkalmazzák.
A lítium-cirkonát felhasználható a szén-dioxid felszívására. A reakció reverzibilis, így a szén-dioxid felszabadulhat a kiválasztott helyen, és a lítium-cirkonátot újra felhasználhatjuk. Ez az alkalmazás hasznos lehet a szén-dioxid légkörbe történő kibocsátásával kapcsolatos környezeti aggályok kezelésében.
Bőség és izotópok
A földkéreg bősége: 165 ppm / 38 ppm, 38 ppm millió mólonként
Bőséges napelemes rendszer: 40 ppm milliárd, mólonként 0,5 ppm
Tiszta költség: 157 USD / 100 g
Költség, ömlesztve: 16 dollár / 100 g
Forrás: Fő ásványa a cirkon (cirkónium-szilikát, ZrSiO4). A klorid magnézium-kloriddal történő redukciójával a Kroll-folyamat során állítják elő.
- Fotó: Dschwen.
- Mary Elvira Weeks, Az elemek felfedezése XI., Journal of Chemical Education., július 1932, p1231 / 2.
- Edward Turner, Franklin Bache, A kémia elemei: Beleértve a tudomány legújabb felfedezéseit és doktrínáit, 1830, John Grigg, 304/5 p.
- Mary Eagleson, Concise Encyclopedia Chemistry, 1994, Walter de Gruyter, 1199. oldal.
- Allegheny Technologies Incorporated. Cirkónium-Tungstate. (pdf dokumentum).
Idézd ezt az oldalt
Online linkeléshez kérjük, másolja és illessze be az alábbiak egyikét:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html">Zirconium</a>
vagy
<a href="https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html">Zirconium Element Facts</a>
Ennek az oldalnak az idézéséhez egy tudományos dokumentumban használja a következő MLA-kompatibilis idézetet:
"Zirconium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html>.