锆娘

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自从看了元素娘，麻麻再也不用担心我的化学成绩啦～
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敬请注意，您已经来到了过渡金属盟约同盟。请在注意自身安全的情况下，尽情享受由使魔们打造的多彩世界。

1. 请不要害怕那些拥有坚硬的钢灰色外表的元素，我们拥有的是温暖的心灵。^{(注)过渡金属多为硬度、密度、熔沸点较高的金属元素，但其中有很多是生命必须微量元素。}
2. 过渡金属娘们注重召唤使魔的魔法，不同阶级的使魔常常能带来不同的色彩。^{(注)很多过渡金属有多个价态，并且其中的一些元素的离子颜色丰富。}
3. 请注意，勿接近工厂厂区，以免造成不必要的伤害。^{(注)过渡金属娘中的很多位的主要用途都是制造工业、军事领域使用的特种合金。}

祝您游览愉快！

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画师Martin创作的一位锆娘
基本资料
本名	锆 Zirconium 泽控妮
昵称（化学符号）	Zr
身高（原子半径）	160 pm（原子半径） 175±7 pm（共价半径）
体重（原子量）	91.224(2)
熔点	1855 ℃（2128 K）
沸点	4377 ℃（4650 K）
密度	6.52 g/cm3（室温）
化合价	常见有0、+2、+3、+4
行动力（电负性）	1.33（鲍林标度）
姐妹们（同位素）	5种天然同位素 （按丰度递减） 90Zr,94Zr,92Zr,91Zr,96Zr 28种人工同位素
相关人士（元素）	铪娘、钛娘、铌娘、钇娘

锆娘（Zirconium）是第4族（IVB族）的常见过渡元素，位于元素周期表的第5周期，原子序数为40，是家族的二姐。
Zr：“看上去闪闪亮亮的呢(*￣︶￣)”

条目使用的配图形象来自于日本画师Martin创作的一位锆娘。

名字和发现史

锆娘的名字来自德文的“锆石”（Zirkon），词源则可以追溯到波斯文的“如金子(金光)般”（زرگون‎ / Zargun）。

锆娘是被普鲁士化学家、著名的元素娘猎手马丁·H·克拉普罗特在1787年发现的，锆娘也是克拉普罗特最早攻略确认发现的元素娘。

家族和元素性质

锆娘属于第4族过渡元素娘。家族情况如下：

1. 大姐 钛娘Ti
2. 二姐 锆娘Zr
3. 三妹 铪娘Hf
4. 四妹 𬬻娘Rf挂了

锆娘和三妹铪娘身形（原子半径）几乎一样，性格（化学性质）极为相似，常常难以区分，只能通过离子交换、溶剂萃取或者氟化后利用氟化物溶解度的差别才能区分。

锆娘和家族其他成员一样，最稳定的氧化态是+4。但和爱4、6配位的大姐钛娘不同，锆娘和铪娘喜欢更多的7、8配位。花心的二姐

锆娘主要以硅酸盐矿物的形式居住在我们的星球，外星球的岩石中也有锆娘的身影。

单质和化合物

单质锆娘

独处的单质锆娘强烈抗腐蚀，在常温下会在表面形成致密氧化膜，而高温下就表现得相当活泼：

与常见无机酸的反应也需要更加苛性的条件：

$$\ce{2Zr + 6HCl(conc.) ->[\triangle] 2ZrCl3 + H2^}$$

$$\ce{2Zr + 6HF(conc.) ->[\triangle] H2[ZrF6] + 2H2^}$$

$$\ce{3Zr + 4HNO3 + 18HF -> 3H2[ZrF6] + 4NO ^ + 8H2O}$$

自然界中几乎找不见独居的锆娘，主要是因为锆娘与水娘容易作用。

介绍一些锆娘的重要化合物（使魔）：

二氧化锆娘

虽然也是两性化合物，但二氧化锆（ZrO₂·nH₂O）比起同族且同为两性化合物的二氧化钛来说更偏碱性。单质的锆娘在碱中就能生成ZrO₃^2-和ZrO₄^4-，再水解后沉淀出来。

$$\ce{Na2ZrO3 + 3H2O -> 2NaOH + Zr(OH)4 v}$$

人工合成的立方和正方的二氧化锆（ZrO₂）晶体，是一种外貌酷似钻石娘的人造宝石娘，也称为“苏联石”Хорошо！

卤化锆娘

卤化锆娘（ZrX₄）是一类锆娘使魔的总称。

可以通过二氧化锆来制备：

$$\ce{ZrO2 + 2NH4HF2 ->[\triangle] ZrF4 + 2NH3 ^ + 2H2O}$$

$$\ce{ZrO2 + 2Cl2 + 2C ->[\triangle] ZrCl4 + 2CO}$$

但卤化锆十分容易水解，可以利用这一反应制备烟幕：

$$\ce{ZrCl4 + 9H2O ->[\triangle] ZrOCl2·8H2O +2HCl ->[H2O] ZrO2·nH2O v}$$

氟锆酸盐娘

还有一类很有实际用途的化合物，就是四价锆娘Zr(IV)的配合物：氟锆酸盐，特别是氟锆酸钾（K₂[ZrF₆]），是一种热水可溶、冷水不溶的物质，主要从锆英石（ZrSiO₄）中制备：

$$\ce{ZrSiO4 + K2SiF6 ->[700^\circ C] K2[ZrF6] + 2SiO2}$$

性格与工作

传统对锆娘的研究，属于金属、无机和配位化学家的工作范畴。

在金属有机化学领域，有机锆化学研究的主要对象有使用卤化锆为高效引发剂的齐格勒-纳塔反应、施瓦茨试剂（即氢氯二茂锆：(C₅H₅)₂ZrHCl）及相关研究。

在地球化学领域，锆石是大型离子探针U-Pb定年技术应用最早、最广和最成熟甚至已经做烂了的矿物，有人也专门称之为地质定年的“锆石学”研究。

核反应堆燃料的包壳消耗了大约 1% 的锆供应，主要以锆合金的形式存在。这些合金具有较强的耐腐蚀（推倒）性。

锆合金的一个缺点是会与水反应，产生氢气，导致燃料棒包壳溶解：

$$\ce{Zr + 2H2O -> ZrO2 + 2H2}$$

该反应在 100 °C 以下非常缓慢，但在 900 °C 以上水解迅速。在2011年3月11日地震和海啸灾难导致反应堆冷却中断后，福岛一号核电站的1号、2号和3号反应堆发生了这种反应，导致了福岛一号核事故。氢气与大气中的氧气混合并发生爆炸，严重损坏了装置。