Цирконій

Цирконій (Zr)
Атомний номер	40
Зовнішній вигляд простої речовини	світло-сірий, блискучий метал, стійкий до корозії Два зразки кристалічних брусків найчистішого цирконію 99,97% з різними текстурами поверхні, отримані методом ван-Аркеля-де-Бура (йодидним методом), а також куб об'ємом 1 см³ з цирконію високої чистоти 99,95% для порівняння. Для фотографування шматки металу були розміщені на білій скляній пластині
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	91,224 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	160 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	659,7(6,84) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Kr] 4d2 5s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	145 пм
Радіус іона	(+4e)79 пм
Електронегативність (за Полінгом)	1,33
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	4
Термодинамічні властивості
Густина	6,506 г/см³
Питома теплоємність	0,281 Дж/(K моль)
Теплопровідність	22,7 Вт/(м К)
Температура плавлення	2125 K
Теплота плавлення	19,2 кДж/моль
Температура кипіння	4650 K
Теплота випаровування	567 кДж/моль
Молярний об'єм	14,1 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	гексагональна
Період ґратки	3,230 Å
Відношення c/a	1,593
Температура Дебая	250,00 K
Періодична система елементів H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Цирконій (Zr) — хімічний елемент із атомним номером 40, перехідний метал. Особливістю цирконію є стійкість до корозії. Використовується в сплавах.

Історія

Найважливіший цирконовмісним мінералом є Циркон (Zr[SiO₄]) який відомий з античних часів. Цирконій як елемент було відкрито німецьким хіміком М. Клапротом у 1789 році у цирконі. Металевий цирконій вперше отримав Йонс Якоб Берцеліус у 1824 році відновленням його з K₂ZrF₆ металевим калієм. Правильна атомна маса його була визначена лише у 1924 році, оскільки не було відомо, що отриманий цирконій містив домішки гафнію — внаслідок чого атомна маса була завжди більша.

Походження назви

Назва цирконій походить від мінералу Циркон

Отримання

Кристалічний цирконій отриманий за допомогою газотранспортної реакції.

Спочатку цирконовмісну сировину переводять в оксид цирконію у розплаві гідроксиду натрію. Потім оксид цирконію сплавляють з коксом у дуговій печі та переводять хлором у тетрахлорид:

$\mathrm{ ZrO_2\ + 2\ C + 2\ Cl_2 \ \xrightarrow{900^{\circ}C} \ ZrCl_4 +\ 2\ CO }$

Далі тетрахлорид відновлюють магнієм у гелієвій атмосфері:

$\mathrm{ ZrCl_4\ + 2\ Mg \ \longrightarrow \ Zr +\ 2\ MgCl_2}$

Для отримання чистого цирконію використовують газотранспортну реакцію з йодом (при 200°С) із розщепленням йодиду цирконію на розжареному дроті (при 1300 °C) із утворенням кристалів елементарного цирконію:

$\mathrm{Zr + 2\ I_2 \ \rightleftharpoons \ ZrI_4}$