锆娘
- 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。
- 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。
- 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[1] | |
基本资料 | |
本名 | 锆 Zirconium 泽控妮 |
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Zr | |
160 pm(原子半径) 175±7 pm(共价半径) | |
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 |
1.33(鲍林标度) | |
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 |
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:
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:
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
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ZrO32-和ZrO44-,再水解后沉淀出来。
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:
但卤化锆十分容易水解,可以利用这一反应制备烟幕:
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:
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
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:
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。
注释与引用
- ↑ Martin(PID:9060732):《世界で一番萌える元素图鉴2》