Таблица Менделеева
Понедельник, 03.08.2020, 22:57
Меню сайта

Категории раздела
Щелочные металлы [6]
Щелочноземельные металлы [6]
Переходные металлы [38]
Легкие металлы [11]
Полуметаллы [7]
Галогены [6]
Инертные газы [7]
Неметаллы [7]
Актиноиды [15]
Лантаноиды [15]

Вход на сайт

Поиск
Случайные элементы:
ОСМИЙ (лат. Osmium)
НЕПТУНИЙ (лат. Neptunium)
СУРЬМА (лат. Stibium)
СВИНЕЦ (лат. plumbum)
ТУЛИЙ (лат. Thulium)

Статистика

Новости, новости Беларуси, последние новости, новости мира на Uvaga.By
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » Статьи » Элементы » Переходные металлы

ЦИРКОНИЙ (лат. Zirconium)

ЦИРКОНИЙ (лат. Zirconium)

 

Общие сведения

Химический элемент таблицы Менделеева, металл.
Символ элемента: Zr.
Атомный номер: 40.
Положение в таблице: 5-й период, группа -IVB (4).
Относительная атомная масса: 91,224.
Степени окисления (жирным шрифтом выделена наиболее характерная): +4, +3,+2 и +1 .
Валентности (жирным шрифтом выделена наиболее характерная):IV,III, II и I.
Электроотрицательность: 1,4.
Электронная конфигурация: [Kr]4s2p6d25s2.
Является смесью пяти стабильных нуклидов с массовыми числами 90 (51,46%), 91 (11,23%), 92 (17,11%), 94 (17,40%) и 96 (2,80%).

 

Строение атома

Число электронов: 40.
Число протонов: 40.
Радиус нейтрального атома: 0,139 нм.
Радиус иона Zr4+0,073 нм (координационное число 4).
Энергии последовательной ионизации атома 6,837, 13,13, 22,98, 34,32 и 82,3 эВ.

 

История открытия

В 1789 М. Г. Клапрот выделил из драгоценного камня циркона (перс. «циркон» — золотистый) оксид нового элемента. Элемент цирконий получил в 1829 швед Й. Я. Берцелиус, восстанавливая фторцирконат калия K2[ZrF6] металлическим натрием:
K2[ZrF6] + 4Na = Zr + 2KF + 4NaF
Этот цирконий имел много примесей. Чистый цирконий был получен в 1925 А. ван Аркелем.

 

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 0,02% по массе. В свободном виде не встречается. Образует более 30 минералов, из которых важнейшими являются циркон ZrSiO4, бадделеит ZrO2и эвдиалит (Na,Ca)6ZrOH(Si3O9)2(OH,C1)2.

 

Получение

Обогащенную циркониевую руду спекают при 600-700°C с фторсиликатом калия K 2SiF6 (фторидный способ):
K2SiF6 + ZrSiO4 =K2ZrF6 +2SiO2
Далее фторцирконат калия K 2ZrF6 (вместе с фторцирконатом гафния K2HfF6) выщелачивают водой, подвергают дробной кристаллизации (для очистки от примеси гафния). Затем в расплаве цирконий восстанавливают электролизом.
При хлоридном способе руду хлорируют в присутствии кокса, полученный тетрахлорид циркония ZrCl 4 очищают сублимационно-десублимационным методом, затем восстанавливают магнием:
ZrCl4 + 2Mg = Zr + 2MgCl2
При использовании щелочного способа руду спекают с гидроксидом натрия NaOH, содой Na2CO3 или смесью карбоната кальция CaCO3и хлорида кальция. Затем проводят кислотное выщелачивание Na2ZrO3 или CaZrO3. Чистый Zr получают термическим разложением тетраиодида ZrI4 в парах.

 

Физические и химические свойства

Цирконий — серебристо-серый металл.
Существует в двух модификациях. Ниже 863°C устойчива гексагональная a-модификация с параметрами элементарной ячейки a = 0,3231 нм, c = 0,5146 нм. Плотность a-Zr 6,51 кг/дм3. Выше 863°C устойчива кубическая объемно-центрированная b-модификация с параметрами решетки а = 0,361 нм. Температура плавления 1855°C, температура кипения 4350°C.
Чистый Zr пластичен, сваривается в инертной атмосфере. Наличие примесей кислорода, азота, углерода, водорода ухудшает пластичность, твердость, прочность на разрыв. При обычной температуре образует поверхностную оксидную пленку ZrO2. При 400-500°C Zr реагирует с кислородом:
Zr + O2 = ZrO2
С азотом при 400°C образует нитрид циркония ZrN:
2Zr + N2 =2ZrN
Тетрагалогениды циркония (ZrCl4, ZrBr4 и ZrI4) образуются из простых веществ при нагревании до 200-400°C. При нагревании с сильными восстановителями металлическим порошкообразным цирконием тетрагалогениды циркония переходят в галогениды циркония низших степеней окисления (в ZrCl3, ZrCl2 и ZrCl).
При нагревании выше 250°C Zr поглощает водород с образованием соединения переменного состава ZrHх, выше 400°C водород из этого соединения освобождается.
Цирконий взаимодействует с кислотами, если возможно образование его анионных комплексов. Так, мелко раздробленный цирконий растворяется в плавиковой кислоте:
Zr + 6HF = H2[ZrF6] +2H2,
в смеси азотной и плавиковой кислот:
3Zr + 4HNO3 + 18HF = 3H2[ZrF6] + 4NO + 8H2O,
в царской водке:
3Zr + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[ZrCl6] + 4NO + 8H2O
Цирконий устойчив к растворам щелочей.
Диоксид ZrO2 не реагирует с водой, концентрированными соляной HCl и азотной HNO3 кислотами. Взаимодействует с концентрированной плавиковой HF и серной H2SO4 кислотами. С расплавленными щелочами ZrO 2 реагирует с образованием солей — цирконатов:
ZrO2 + 2КOH = К2ZrO3 + H2O
При подкислении растворов цирконатов выделяется гидратированный гелеобразный оксид ZrO2·xH2O (гидроксид циркония):
Na2ZrO3 + HCl= NaCl + ZrO2·xH2O
При нагревании ZrO2·xH2O теряет воду, превращаясь в ZrO2.

 

Применение

Входит в состав сплавов, служащих конструкционными материалами в ядерном реакторостроении (сплав циркония и алюминия — циркалой). Из циркония изготовляют ответственные узлы химических реакторов, искусственные суставы и протезы. Диоксид циркония ZrO2, используется для получения высокотемпературных керамик.
 
Категория: Переходные металлы | Добавил: ischavliuga (24.10.2017)
Просмотров: 364 | Рейтинг: 0.0/0

Посмотрите также:

ОСМИЙ (лат. Osmium)
НЕПТУНИЙ (лат. Neptunium)
СУРЬМА (лат. Stibium)
СВИНЕЦ (лат. plumbum)
ТУЛИЙ (лат. Thulium)

Последние новости:

Древнейшие кристаллы помогли узнать истинный возраст магнитного поля Земли
Очередная проверка emdrive
На Земле гораздо больше рек и озер, чем думали ученые
Ученые выяснили, сколько нужно людей для полета к планете Проксима b
Биологи выделили клетку, из которой можно восстановить всё тело

Мы в телеграмм

Всего комментариев: 0
avatar
(С)Обратная связь © 2020 Каталог сайтов Всего.RU Каталог сайтов OpenLinks.RU Бесплатный каталог AddsSites, регистрация сайтов.