Feiten over zirkoniumelementen
Het chemische element zirkonium wordt geclassificeerd als een overgangsmetaal. Het werd in 1789 ontdekt door Martin Heinrich Klaproth.
Data Zone
| Classificatie: | Zirkonium is een overgangsmetaal |
| Kleur: | grijsachtig wit |
| Atoomgewicht: | 91.22 |
| Staat: | vast |
| Smeltpunt: | 1850 oC, 2123 K |
| Kookpunt: | 4400 oC, 4673 K |
| Elektronen: | 40 |
| Protonen: | 40 |
| Neutronen in de meest voorkomende isotoop: | 50 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,10,2 |
| Elektronenconfiguratie: | 4d2 5s2 |
| Dichtheid @ 20oC: | 6,52 g / cm3 |
Meer weergeven: Heats, Energies, Oxidation,
Reacties, Compounds, Radii, Condu ctivities
| Atoomvolume: | 14,0 cm3 / mol |
| Structuur: | hcp: hexagonaal dicht opeengepakt |
| Hardheid: | 5,0 mohs |
| Specifieke warmtecapaciteit | 0,27 J g-1 K-1 |
| Smeltwarmte | 16,90 kJ mol-1 |
| Vernevelingswarmte | 609 kJ mol-1 |
| Verdampingswarmte | 590,5 kJ mol-1 |
| 1e ionisatie-energie | 640,1 kJ mol-1 |
| 2e ionisatie-energie | 1266,8 kJ mol-1 |
| 3e ionisatie-energie | 2218,2 kJ mol-1 |
| Elektronenaffiniteit | 41,1 kJ mol-1 |
| Minimum oxidatiegetal | 0 |
| Min. gemeenschappelijk oxidatienummer | 0 |
| Maximaal oxidatiegetal | 4 |
| Max. gemeenschappelijke oxidatie nr. | 4 |
| Elektronegativiteit (Pauling-schaal) | 1,33 |
| Polariseerbaarheid volume | 17,9 Å3 |
| Reactie met lucht | mild, w / ht ⇒ ZrO2 |
| Reactie met 15 M HNO3 | gepassiveerd |
| Reactie met 6 M HCl | geen |
| Reactie met 6 M NaOH | geen |
| Oxide (s) | ZrO2 (zirkoniumoxide ) |
| Hydride (s) | ZrH2 |
| Chloride (n) | ZrCl3, ZrCl4 |
| Atoomradius | 160 pm |
| Ionische straal (1+ ion ) | – |
| Ionische straal (2+ ion) | – |
| Ionische straal (3+ ion) | 88,5 uur |
| Ionische straal (1- ion) | – |
| Ionische straal (2- ion) | – |
| Ionische straal (3- ion) | – |
| Thermische co nductiviteit | 22,7 W m-1 K-1 |
| Elektrische geleidbaarheid | 2,3 x 106 S m-1 |
| Bevriezing / smeltpunt: | 1850 oC, 2123 K |
Ontdekking van zirkonium
Edelstenen die zirkonium bevatten, zoals hyacint en zirkoon, worden al sinds de oudheid als versiering gebruikt.
Zirkonium werd voor het eerst erkend als een element door Martin Heinrich Klaproth in 1789, in Berlijn, in een monster van zirkoon (zirkoniumsilicaat) uit Sri Lanka. Zijn analyse van de samenstelling van het mineraal toonde aan: 25% silica; 0,5% ijzeroxide; 70% nieuw oxide. Hij noemde het nieuwe oxide ‘Zirconerde’. (2)
In 1808 probeerde Sir Humphry Davy in Londen het zuivere metaal uit zijn oxide te halen door middel van elektrolyse, een methode die hij met succes had gebruikt om beide natrium en kalium een jaar eerder. Helaas slaagde hij er niet in.
Het succes kwam bij Jacob Berzelius, die het metaal voor het eerst isoleerde in 1824 in Stockholm, Zweden. Berzelius verwarmde een ijzeren buis met daarin een mengsel van kalium en kaliumzirkoniumfluoride (K2ZrF6). Hij produceerde zirkonium als een amorf zwart poeder dat een slechte geleider van elektriciteit was. (3)
Nederlandse wetenschappers Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer ontdekten in 1925 een methode voor het produceren van zeer zuiver zirkonium. puur zirkonium. Dit staat bekend als het kristalstaafproces.
De elementnaam komt van het Perzische woord ‘zargon’ dat goudachtig betekent.
Zirkonium staaf.Afbeelding Ref. (1)
Kubieke zirkonia (hierboven weergegeven) heeft dezelfde kristalstructuur als diamant, en heeft een vergelijkbare schittering. Afbeelding door Michelle Jo.
NASA: een elektromagnetisch zwevende bal van gesmolten titanium- zirkonium-nikkellegering. Terwijl de zwevende vloeistofbal afkoelt en stolt, onthult deze informatie over waarom vloeistoffen niet in vaste stoffen veranderen.
Uiterlijk en kenmerken
Schadelijke effecten:
Zirkonium wordt als niet giftig beschouwd.
Kenmerken:
Zirkonium is een sterk, kneedbaar, ductiel, glanzend, grijsachtig -wit metaal.
Indien aanwezig in verbindingen, komt zirkonium meestal voor in de oxidatietoestand IV.
Zijn oxide (ZrO2) is wit, zoals veel van zijn verbindingen.
Zirkonium is over het algemeen uitzonderlijk goed bestand tegen corrosie. Het wordt echter snel aangevallen door fluorwaterstofzuur, zelfs bij lage concentraties.
In een zuurstofatmosfeer brandt fijn verdeeld zirkonium met de hoogste bekende temperatuur voor een metalen vlam: 4460 oC. (4) Poedervormig zirkonium kan spontaan ontbranden in lucht.
Blootgestelde oppervlakken van zirkonium vormen een beschermende oxidelaag.
Zirkoniumwolframaat (ZrW2O8) is een ongebruikelijke stof: het krimpt bij verhitting van bijna het absolute nulpunt tot 780 oC ( 5).
Gebruik van zirkonium
Zirkonium absorbeert zeer slecht neutronen. Het is daarom nuttig bij nucleaire energietoepassingen, zoals bij de bekleding (buitenlaag) van brandstofstaven, waardoor het belangrijk is dat neutronen gemakkelijk kunnen reizen.
Zirkonium wordt gebruikt om chirurgische instrumenten te maken en wordt gebruikt in staallegeringen als verhardingsmiddel.
Vanwege zijn uitzonderlijke corrosiebestendigheid wordt zirkonium veel gebruikt in de chemische industrie in corrosieve omgevingen waar zirkoniumlegeringen terug te vinden zijn in buizen, fittingen en warmtewisselaars.
Zirkonium wordt ook gebruikt om supergeleidende magneten te maken.
Zirkoon (zirkoniumsilicaat, ZrSiO4) is een natuurlijke edelsteen en synthetisch kubisch zirkoniumoxide (zirkoniumdioxide, ZrO2) wordt geproduceerd als een goedkope vervanger voor diamant.
Katalysatoren op zirkoniumbasis worden gebruikt bij aminerings-, hydrogenerings-, isomerisatie- en oxidatiereacties.
Lithiumzirkonaat kan worden gebruikt om kooldioxide te absorberen. De reactie is omkeerbaar, zodat het kooldioxide kan worden afgegeven op een locatie naar keuze en het lithiumzirkonaat opnieuw kan worden gebruikt. Deze applicatie kan nuttig zijn bij het aanpakken van milieuproblemen over het vrijkomen van kooldioxide in de atmosfeer.
Overvloed en isotopen
Overvloed aardkorst: 165 gewichtsdelen per miljoen, 38 gewichtsdelen per miljoen per mol
Overvloed zonnestelsel: 40 delen per miljard per gewicht, 0,5 delen per miljard per mol
Kosten, puur: $ 157 per 100 g
Kosten, bulk: $ 16 per 100 g
Bron: Het belangrijkste mineraal is zirkoon (zirkoniumsilicaat, ZrSiO4). Het wordt commercieel geproduceerd door reductie van het chloride met magnesium in het Kroll-proces.
- Foto door Dschwen.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XI., Journal of Chemical Education., juli 1932, p1231 / 2.
- Edward Turner, Franklin Bache, Elements of Chemistry: inclusief de recente ontdekkingen en doctrines van de wetenschap, 1830, John Grigg, p304 / 5.
- Mary Eagleson, Concise Encyclopedia Chemistry, 1994, Walter de Gruyter, pagina 1199.
- Allegheny Technologies Incorporated. Zirkoniumwolframaat. (pdf-document).
Citeer deze pagina
Voor online linken, kopieer en plak een van de volgende:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html">Zirconium</a>
of
<a href="https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html">Zirconium Element Facts</a>
Gebruik de volgende MLA-conforme vermelding om deze pagina in een academisch document te citeren:
"Zirconium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html>.