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锆元素的知识点总结

锆(Zirconium)是一种化学元素,它的化学符号是Zr,它的原子序数是40,是一种高熔点金属,呈浅灰色。密度6.49克/立方厘米。熔点1852±2.001℃,沸点4377℃。化合价+2、+3和+4。第一电离能6.84电子伏特。锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。

锆元素的知识点总结

元素名称
元素符号
Zr
原子序数
40

相对原子质量(12C= 12.0000)

91.224
元素读音
gào
英文名称
Zirconium
元素化合价
+4
元素分类
副族元素 金属元素

原子

结构

原子半径/Å:2.16                                                                                    原子体积/cm3/mol : 14.1                                               共价半径/Å: 1.45
电子构型: 1s2sP3sPd104s2p6d25s2                                              离子半径/Å : 0.72                                                            氧化态:4
电子模型 锆元素

发现

1789年, 由 M.H. Klaproth (德国,柏林大学)发现, 1824年, 由 J.J. Berzelius (瑞典,斯德哥尔摩)首次分离出。

来源

存在于锆石(zircon)和斜锆石(baddeleyite)中。

用途

锆合金不吸收中子,用在核领域,斜锆石用于实验室坩埚。

物理

性质

状态:灰白色金属。                                                               熔 点(℃):1852                              沸 点(℃):4377
密度(g/L/273K,1atm):6.51                                                   比 热J/gK:0.27                              蒸发热/KJ/mol:58.2
熔化热/KJ/mol:16.9                                                              导电率:0.0236                               导热系数:0.227

化学

性质

锆容易吸收氢、氮和氧气;锆对氧的亲和力很强,1000°C氧气溶于锆中能使其金属锆体积显著增加。锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。有耐腐蚀性,但是溶于氢氟酸和王水。高温时,可与非金属元素和许多金属元素反应,生成固溶体。锆的可塑性好,易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体,可用作贮氢材料。锆的耐腐蚀性比钛好,接近铌、钽。锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属,且含有放射性物质。

地质

数据

丰    度                                                                                     滞留时间/年:——
太阳(相对于 H=1 × 1012 :560
海水中/ p.p.m.   :9.6× 10-6
地壳/p.p.m:190
大气/p.p.m.(体积):——

生物

数据

人体中含量 : ——                                                            肝/p.p.m.:0.11
器官中含量 : ——                                                        肌肉/p.p.m. :0.08
血/mg dm-3 :0.001                                                     日摄入量:0.05
人(70Kg)均体内总量:1                                              骨/p.p.m. :<0.1

锆元素

含锆的天然硅酸盐ZrSiO4称为锆石或风信子石广泛分布于自然界中,具有从橙到红的各种美丽的颜色,自古以来被认为是宝石,据说Zircon一词来自阿拉伯文Zarqūn,是朱砂,又说是来自波斯文Zargun,是金色,hyacinth则来自希腊文的“百合花”一词,印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。包含锆的宝石作为锆石的形式在古代就已知了。

1789年德国人M.H.Klaproth对锆石进行研究时发现,将它与氢氧化钠共熔,用盐酸溶解冷却物,在溶液中添加碳酸钾,沉淀,过滤并清洗沉淀物,再将沉淀物与硫酸共煮,然后滤去硅的氧化物,在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物,均未发现,在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀,这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液,也不像镁的氧化物那样和酸作用,Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样,是由Zirkonerde(锆土,德文)构成的,不久,法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实M.H.Klaproth的分析是正确的,该元素拉丁名为Zirconium,符号认为Zr,中国译成锆。

1808年,英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物,没有成功,1824年瑞典的J.J.Berzelius首纯金属锆先用钾还原K2ZrF6时制得金属锆,但不够纯,反应式为:K2ZrF6+4K=Zr+6KF,该反应也可用Na作还原剂,直到1914年,荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Ham bruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中,利用电流加热500℃,取得了纯金属锆。

                       

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