锆 (Zr)
Zirconium
原子序数: 40 | 原子量: 91.224 u
Zr
40
原子量
91.224 u
族
4
周期
5
元素类别
过渡金属
电子排布
[Kr] 4d² 5s²
CAS编号
7440-67-7
物理性质
密度
6.506 g/cm³
熔点
1855 °C
沸点
4409 °C
熔化热
14.2 kJ/mol
汽化热
582 kJ/mol
电负性
1.33
基本信息
锆是化学元素周期表中的第 40 个元素,化学符号为 Zr。它是一种有光泽的灰色过渡金属,具有良好的耐腐蚀性和高温强度。锆在自然界中主要存在于锆石和斜锆石等矿石中。
化学性质
- 锆在常温下表面会形成一层致密的氧化膜,使其具有良好的耐腐蚀性。
- 在高温下,锆能与氧气、氮气、氢气等反应。
- 能与许多酸反应,但在王水和氢氟酸中溶解较快。
- 常见氧化态为 +4 价。
主要用途
核工业
由于锆对中子的吸收截面小,常用于制造核反应堆的燃料包壳和结构材料。
珠宝行业
锆石是一种常见的宝石,因其高折射率和色散而具有美丽的光泽。
冶金工业
作为添加剂用于改善合金的性能,如提高不锈钢的强度和耐腐蚀性。
化工领域
锆的化合物用于制造催化剂、陶瓷和耐火材料等。
历史与发现
1789 年,德国化学家克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)在研究锆石时发现了锆元素。1824 年,瑞典化学家贝采利乌斯(Jöns Jacob Berzelius)首次分离出了不纯的锆金属。
同位素
| 同位素 | 自然丰度 | 半衰期 | 描述 |
|---|---|---|---|
| ⁹⁰Zr | 51.45% | 稳定 | 锆最丰富的稳定同位素 |
| ⁹¹Zr | 11.22% | 稳定 | |
| ⁹²Zr | 17.15% | 稳定 | |
| ⁹⁴Zr | 17.38% | 稳定 | |
| ⁹⁶Zr | 2.80% | 稳定 |