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化学元素周期表

锆 (Zr)

Zirconium

原子序数: 40 | 原子量: 91.224 u
Zr
40
原子量 91.224 u
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