鋯 (Zr)
原子序數 | 40 | 英文名 | Zirconium |
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所屬分類 | 过渡金属 | 原子量 | 91.224 u |
熔點 | 1855 °C | 沸點 | 4409 °C |
能級 | 2, 8, 18, 10, 2 | 電負性 | 1.33 |
電子親和能 | 41.1 kJ/mol | 半徑(計算法) | 206 pm |
電離能 |
第1电离能: 640.1 kJ/mol
第2电离能: 1270 kJ/mol
第3电离能: 2218 kJ/mol
第4电离能: 3313 kJ/mol
第5电离能: 7752 kJ/mol
第6电离能: 9500 kJ/mol
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密度(常規) | 6511 kg/m³ | 硬度(布式) | 650 MPa |
體積模量 | N/A | 導熱率 | 23 W/mK |
宇宙存量百分比 | 5.0E-6 % |
鋯,作為化學元素,位於元素週期表的第40位,化學符號為Zr,具備銀灰色金屬光澤。 鋯的特徵在於其優異的耐腐蝕性,對酸、鹼及大部分有機物質均有較強的抵抗力。 該元素擁有較高的熔點,約為1852攝氏度,且密度為6.51克/立方厘米,表現出卓越的耐高溫屬性。 在實際應用上,鋯發揮著舉足輕重的作用。 在核工業和航空航太領域,鋯因其較低的中子吸收截面而備受青睞,常被用作核反應器內的結構材料。 此外,鋯合金因能在高溫高壓環境下保持穩定,成為製作核燃料棒的關鍵組成部分。 不僅如此,鋯合金還因其耐腐蝕特質,被廣泛應用在諸如化學容器、石油化工設備等各類耐蝕裝置的製造上,並在航空航太零件以及汽車零件等高強度結構材料生產中佔據 一席之地。 鋯的提取過程通常始於富含鋯的礦石,主要來源為鋯石和釷砂等砂礦石。 常用的提取工藝是氯化鋯還原法:首先使用強鹼氫氧化鈉溶液處理礦石,然後與氯氣反應生成氯化鋯,經過蒸餾或電解步驟提純,最終得到純淨的鋯金屬。 在安全操作方面,儘管鋯金屬本身對人體無明顯毒性,但在加工過程中形成的可燃性金屬粉末必須嚴格防火。 值得注意的是,鋯粉末接觸到空氣時可能發生激烈的放熱反應甚至燃燒,因此必須採取措施防範粉塵爆炸風險。 另外,鋯合金在高溫下有吸收和釋放氫氣的現象,這可能導致材料變得脆弱或破裂,所以在高溫處理鋯合金時必須格外注重安全防護。
標準原子質量 | 91.224(2) |
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電子排布 | [Kr] 4d2 5s2 2, 8, 18, 10, 2 |
發現 | 馬丁·克拉普羅特(1789年) |
分離 | 永斯·貝采利烏斯(1824年) |
物態 | 固體 |
密度 | (接近室溫) 6.52 g·cm−3 |
熔化熱 | 14 kJ·mol−1 |
汽化熱 | 591 kJ·mol−1 |
比熱容 | 25.36 J·mol−1·K−1 |
氧化態 | 4, 3, 2, 1, −2 (兩性氧化物) |
電負性 | 1.33(鮑林標度) |
原子半徑 | 160 pm |
共價半徑 | 175±7 pm |
晶體結構 | 六方密堆積 |
磁序 | 順磁性 |
電阻率 | (20 °C)421 nΩ·m |
膨脹系數 | (25 °C)5.7 µm·m−1·K−1 |
聲速(細棒) | (20 °C)3800 m·s−1 |
楊氏模量 | 88 GPa |
剪切模量 | 33 GPa |
體積模量 | 91.1 GPa |
泊松比 | 0.34 |
莫氏硬度 | 5.0 |
維氏硬度 | 820–1800 MPa |
布氏硬度 | 638–1880 MPa |
CAS號 | 7440-67-7 |
元素清單
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