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鋯的化學和物理性質(zhì)簡述

發(fā)布日期:[2019-11-25]     點擊率:

鋯zirconium

化學符號Zr,原子序數(shù)40,原子量91.224,屬周期系ⅣB族。1789年德意志M.H.克拉普羅特在分析鋯石時發(fā)現(xiàn)一種新元素的氧化物,新元素被命名為zirc-onium,該字來源于zircon(鋯石)。1824年瑞典J.J.貝采利烏斯用金屬鉀還原鋯氟酸鉀,制得了金屬鋯。鋯在地殼中的含量為0.025%,鋯的主要礦物有鋯石(ZrSiO4)和二氧化鋯礦(ZrO2),鋯石與鈦鐵礦、金紅石、獨居石共生,也可在海灘砂石中找到。

鋯是銀灰色有光澤的金屬,外觀像鋼,熔點1852±2℃,沸點4377℃ ,密度6.49克/厘米3 。鋯的化學性質(zhì)不活潑,致密的金屬鋯在空氣中比較穩(wěn)定,加熱時,表面形成氧化物覆蓋層,失去金屬光澤。粉末狀的鋯容易在空氣中燃燒,細的鋯絲可用火柴點燃。鋯對氧具有很強的親和力,它能奪去氧化鎂、氧化鈹和氧化釷中的氧,本身成為二氧化鋯。鋯有強烈的吸氫性能,吸氫量相當于ZrH,可用作儲氫材料。高溫下鋯還能與氮作用。鋯不與稀鹽酸、稀硫酸和強堿溶液作用,但容易溶解在氫氟酸和王水中。鋯的氧化態(tài)為+2 、+3、+4,其中+4價化合物穩(wěn)定。

鋯石加入適量的石油焦,在1000℃通入氯氣,可得四氯化鋯,它的蒸氣與熔融的金屬鎂接觸,即被還原為金屬鋯。高純度金屬鋯可用碘化物熱分解法制取。鋯合金的熱中子吸收截面小,耐腐蝕性能好,用作核反應堆的堆芯結構材料。鋯還用于生產(chǎn)防彈合金鋼。

主要化合物

氧化物—鋯的氧化物是白色的ZrO2,能耐高溫熔點達2700℃,且化學性質(zhì)穩(wěn)定,熱脹系數(shù)較小,因此是很好的耐高溫材料,ZrO2被用來制造耐火磚及耐火坩堝。

氫化物—ZrH2在高溫核反應堆中作減速劑,反射劑或屏蔽劑。

硼化物——ZrB2由于是ji高硬度,化學惰性的難熔物質(zhì),可作水輪機渦輪燃燒室襯套,火箭噴嘴等。


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