鋯的基本知識

-.z.鋯的根本知識時間：2009/7/2715:41:32

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免費發(fā)布供求免費試用鋯聲母:g字頭:鋯，〔，鋯，〕四筆號碼:3736注音:gào摘要:gao筆畫:12畫部首畫:05部首:钅部釋義:金屬元素，符號Zr。銀灰色，有光亮，質硬，熔點高，耐腐蝕，可用做原子反響堆鈾棒的外套和真空儀器的除氣劑。鋯與釷、鎂的合金輕而耐高溫，可做飛行器的外殼。部首查詢:05钅部鋯zirconium

一種化學元素?；瘜W符號Zr，原子序數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復原鋯氟酸鉀，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。鋯的化學性質不活潑，致密的金屬鋯在空氣中比擬穩(wěn)定，加熱時，外表形成氧化物覆蓋層，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，最大吸氫量相當于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價化合物最穩(wěn)定。鋯石參加適量的石油焦，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，即被復原為金屬鋯。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，用作核反響堆的堆芯構造材料。鋯還用于生產防彈合金鋼。二氧化鋯的熔點高達2675℃，化學穩(wěn)定性好，用作高級耐火材料。鋯是一種化學元素，它的化學符號是Zr，它的原子序數是40，是一種銀白色的過渡金屬。鋯不易被腐蝕，主要在核子反響堆用作吸收中子，以及用作抗腐蝕的合金。鋯也被用在*光繞射儀器中，當使用的為鉬靶時，則利用鋯以過濾其他不需要的頻率。參見元素周期表同位素列表過渡金屬鋯zirconium元素符號Zr，在元素周期表中屬ⅣB族,原子序數40，原子量91.22，密排六方晶體。常見化合價為＋4，＋3。鋯的大量用途是作核反響堆包覆材料和構造材料，通常歸入核材料金屬。1789年德國克拉普羅特(M.H.Klaproth)在鋯石中發(fā)現了一種新的氧化物，起名叫zirconia。1824年瑞典人貝采利烏斯(J.J.Berzelius)用鉀復原K2ZrF6制得金屬鋯，由于含雜質多，為脆性的黑色粉末。1914年德國人萊利(D.Lely)等用高純鈉復原提純的ZrCl4制得韌性的金屬鋯。1925年范阿克耳(A.E.VanArkel)和德布爾(J.H.deBoer)兩人,在電熱絲上解離ZrI4獲得延展性更好的金屬鋯。1944年美國礦務局在克勞爾(W.J.Kroll)的指導下，研究成功延性鋯的規(guī)模較大的生產方法。鋯在地殼中的豐度居第20位，幾乎與鉻一般多。含ZrO220％以上的礦物雖有十幾種，但工業(yè)采用的僅有鋯石(zircon)和斜鋯石(badeleyite)兩種。鋯石的來源為砂礦，與鈦鐵礦、金紅石、獨居石共生。鋯石的主要產地為巴西、印度、澳大利亞、美國、中國等。所有的鋯石中都含有氧化鉿(HfO2)和放射性物質，放射強度一般在1×10-7毫居里/克的數量級。含HfO2高的放射性強度也高。性質和用途金屬鋯在常溫下，外表有一層致密的氧化物層覆蓋，仍有金屬光澤。在700℃時，可以吸收30％的氧原子、20％的氮原子和50％的氫原子。鋯粉和鋯屑，由于比外表大，活性特大，容易引起自燃和爆炸。鋯原子的熱中子吸收截面為0.180±0.004靶恩。原子核反響堆中常用的鋯合金有Zr-2，Zr-4。它們的熱中子吸收截面小，耐腐蝕性能好，加上有相當好的力學性能,用在235U富集度小的水冷卻鈾堆中，比用不銹鋼經濟。這是70年代鋯的主要用途。鋯有強烈的吸氫性能，可作貯氫材料，最大吸氫量相當于ZrH1.93。如吸氫量超過ZrH中的含氫量，鋯的脆性增大，很容易磨成粉末。鋯對于稀鹽酸和稀硫酸的耐腐蝕性能很好，在50％的NaOH溶液中的耐腐蝕性能比鉭還好,因此在化學工業(yè)中有廣闊的前途。含鉿2％對鋯的耐腐蝕性能沒有顯著影響，但用作反響堆核燃料元件包覆材料的鋯應同鉿別離。鋯的物理性能和力學性能受雜質碳、氮、氧的影響很大。例如用碘化鋯熱分解制得的鋯結晶棒的電阻率為44.1微歐·厘米，如果外推到不含氧時，則應為38.8微歐·厘米。ZrO2因熔點高(2675℃)和化學穩(wěn)定性好，是良好的耐火材料。它因在晶型轉變時體積發(fā)生變化，通常要參加穩(wěn)定劑CaO或Y2O3。參加穩(wěn)定劑后的ZrO2,有離子導電性,近年用作固體電解質和測定鋼中氧含量的探頭。ZrC的熔點為3500℃左右，莫氏硬度為8～9之間；ZrN的熔點為2980℃左右，莫氏硬度為8。兩者都可以作為硬質合金的添加劑。ZrB2具有金屬的導電性和導熱性，熔點在3000℃左右；在空氣中1000℃以上不耐氧化。ZrOCl2是一種重要的鋯化合物。制造方法一般先以NaOH熔融處理鋯石,以水溶去Na2SiO3后，溶在濃鹽酸中結晶即得ZrOCl2·8H2O，再加工制成其他的鋯化合物。ZrOSO4是一種良好的制革鞣劑，工業(yè)上叫作鋯鞣劑。K2ZrF6可用鋯石加K2SiF6燒結,以水浸出后結晶制得。K2ZrF6用鈉復原可制得鋯粉，也可通過熔鹽電解制取金屬鋯。K2ZrF6和K2HfF6的溶解度不同,可用重結晶法別離這兩種化合物。冶煉由鋯石制取金屬鋯的工藝流程見圖。50年代工業(yè)上制取金屬鋯的第一步是用電弧爐制取Zr(C，N)，而后氯化制得四氯化鋯(ZrCl4)。70年代已改用直接氯化法〔見氯化冶金〕。鋯石加適量的石油焦，通入氯在1000℃左右進展流態(tài)化氯化，其主要反響為：ZrO2·SiO2+4Cl2+4C─→ZrCl4+SiCl4+4CO生成物中也有CO2,其含量同溫度和其他動力學因素有關。反響式中僅表示了CO的生成。ZrCl4在常溫下呈固態(tài)，437℃時升華。因此在冷凝器中所得的ZrCl4為氣態(tài)凝固而成,控制好傳熱速度等條件,可以得到致密度高的產品。ZrCl4可以復原得到ZrCl3和ZrCl2，它們是電解制取金屬鋯時熔鹽中的主要組分。如制取一般工業(yè)鋯，無須別離鉿，可用升華提純法制成精ZrCl4后，就用鎂復原制得海綿鋯。鋯主要用作原子核反響堆燃料元件的包殼材料，所以鋯的冶煉流程中都有鋯鉿別離這一過程〔見核反響堆材料〕。工業(yè)上最通用的別離方法是NH4CNS-MIBK溶劑萃取法,萃取劑為甲基異丁基酮(MIBK)。此法的缺點為:①別離系數低,需要的級數多；②NH4CNS容易分解產生CN-，使廢水有毒，需在廠內處理。但在70年代，工業(yè)生產還是以這種方法為主。近年有用HNO3系TBP(磷酸三丁酯)萃取法和HCl－HNO3系TBP萃取法的。前者礦石分解用NaOH熔融法,帶來一系列的困難，包括萃取中出現三相的困難。后者使用ZrCl4為原料，防止了上述困難,但也有溶液腐蝕性強的缺陷。所得ZrO2，再進展氯化得到ZrCl4,工業(yè)上叫作二次氯化。ZrCl4經過升華提純,然后用金屬熱復原法〔鎂復原或鈉復原〕制得粗鋯,真空蒸餾除去MgCl2和回收多余的鎂(鈉復原時用水洗)。這一過程與鈦的復原流程相似，惟一不同處為鎂需經預處理提純。鎂復原法的化學反響為:ZrCl4+2Mg─→Zr+2MgCl2，復原溫度為850℃左右。真空蒸餾溫度為950～1000℃。鋯本身有吸氣作用，所以最后的真空度一般為10-5托。碘化物熱分解法制取純度較高的鋯，是用ZrI4在熱絲上分解制得，工業(yè)上叫作結晶棒。在這一過程中有ZrI2和ZrI3參與作用。鋯粉在電真空中用作吸氣劑，在熱電池中用作熱源。除常用的海綿鋯氫化、磨細然后脫氫的生產方法以外,還有用CaH2復原ZrO2的制粉法。這種方法所得的鋯粉，含氯很少，比海綿鋯氫化法制取的鋯粉更適合用作吸氣劑。粒度細達2～3微米的鋯粉，容易與氧反響引起自燃和爆炸，在包裝、運輸、使用時必須注意平安。熔煉和加工鋯及鋯合金采用真空自耗電弧重熔爐熔煉鑄錠。最常用的型材為管材。成型方法包括鍛造、擠壓、拉伸，與鈦管的加工方法根本一樣。參考書目P.J.H.Clark,TheChemistryofTitanium,ZirconiumandHafnium,Pergamon,O*ford,1973.B.Lustman&F.KerzeJr.,TheMetallurgyofZirconium,McGraw-Hill,NewYork,1955.C.B.Alcock,Zirconium,PhysicochemicalPro-pertiesofitsCompoundsandAlloys,IAEA.,Vienna,1976.Н.В.Барышников,Мемалл埅ргияцирконияигафния，Металлургия，Москва，1979.W.W.Stephens,E*tractiveMetallurgyofZirconium-1945tothePresent,ProceedingsofASTMSymposium,Boston,Aug.1980.補充元素名稱：鋯元素原子量：91.22元素類型：金屬發(fā)現人：克拉普羅德發(fā)現年代：1789年發(fā)現過程：1789年，德國的克拉普羅德，在分析錫蘭鋯時，發(fā)現了鋯土。元素描述：元素英文名稱：Zirconium相對原子質量：91.22核內質子數：40核外電子數：40核電核數：40質子質量：6.692E-26質子相對質量：40.28所屬周期：5所屬族數：IVB摩爾質量：91氫化物：ZrH4氧化物：ZrO2最高價氧化物化學式：ZrO2密度：6.49熔點：1852.0沸點：4377.0外圍電子排布：4d25s2核外電子排布：2,8,18,10,2顏色和狀態(tài)：鋼灰色金屬原子半徑：2.16常見化合價：+2,+3,+4高熔點金屬之一，呈淺灰色。密度6.49克/厘米3。熔點1852±2℃，沸點4377℃?；蟽r+2、+3和+4。第一電離能6.84電子伏特。鋯的外表易形成一層氧化膜，具有光澤，故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性，不溶于氫氟酸和王水；高溫時，可與非金屬元素和許多金屬元素反響，生成固體溶液化合物。元素來源：四氧化鋯用鎂復原可制得。元素用途：粉末狀鐵與硝酸鋯混合，可作閃光粉。金屬鋯幾乎全部用作核反響堆中鈾燃料元件的包殼。也用來制造照相用的閃光燈，以及耐腐蝕的容器和管道，特別是能耐鹽酸和硫酸。鋯的化學藥品可作聚合物的交聯(lián)劑。元素輔助資料：含鋯的天然硅酸鹽礦石被成為鋯石〔zircon〕或風信子石〔hyacinth〕，廣泛分布在自然界中。由于它們美麗的顏色，自古以來被稱為寶石?；瘜W家很早就對鋯石進展了分析，認為是含有硅、鋁、鈣和鐵的氧化物。1789年，德國化學家克拉普羅特發(fā)表研究來自斯里蘭卡鋯石的報告中提到他發(fā)現了一種未知的獨特而簡單物質的氧化物，并提議稱之為Zirconerde〔鋯土——氧化鋯〕。不久，法國化學家德毛沃和沃克蘭兩人都證實克拉普羅特的分析是正確的。Zirconerde的存在被肯定，元素得到zirconnium的命名，元素符號為Zr?？死樟_特最初研究鋯的硅酸鹽實驗操作一直到今天仍是工業(yè)上提取鋯的根底。但一直到1914年，荷蘭一家金屬白熱電燈制造廠的兩位研究人員列里和漢保格將四氯化鋯和金屬鈉作用，取得純金屬鋯。鋯一般被認為是稀有金屬，其實它在地殼中的含量相當大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大。補充元素名稱：鋯元素原子量：91.22元素類型：金屬發(fā)現人：克拉普羅德發(fā)現年代：1789年發(fā)現過程：1789年，德國的克拉普羅德，在分析錫蘭鋯時，發(fā)現了鋯土。元素描述：元素英文名稱：Zirconium相對原子質量：91.22核內質子數：40核外電子數：40核電核數：40質子質量：6.692E-26質子相對質量：40.28所屬周期：5所屬族數：IVB摩爾質量：91氫化物：ZrH4氧化物：ZrO2最高價氧化物化學式：ZrO2密度：6.49熔點：1852.0沸點：4377.0外圍電子排布：4d25s2核外電子排布：2,8,18,10,2顏色和狀態(tài)：鋼灰色金屬原子半徑：2.16常見化合價：+2,+3,+4元素符號：Zr英文名：Zirconium中文名：鋯相對原子質量：91.22常見化合價：+2,+3,+4電負性：1.33外圍電子排布：4d25s2核外電子排布：2,8,18,10,2同位素及放射線：Zr-86[16.5h]Zr-88[83.4d]Zr-89[3.27d]*Zr-90Zr-91Zr-92Zr-93[1530000y]Zr-94Zr-95[64.02d]Zr-96Zr-97[16.9h]電子親合和能：43KJ·mol-1第一電離能：659.7KJ·mol-1第二電離能：1267KJ·mol-1第三電離能：2217KJ·mol-1單質密度：6.49g/cm3單質熔點：1852.0℃單質沸點：4377.0℃原子半徑：2.16埃離子半徑：0.84(+4)埃共價半徑：1.45埃常見化合物：ZrCZrNZrO2ZrF4發(fā)現人：M.H.克拉普羅特時間：1789地點：德國名稱由來：得名于礦物鋯石(zircon)。元素描述：灰白色有光澤的金屬，不易生銹。元素來源：見于鋯石和斜鋯石等許多礦物中。元素用途：鋯錫合金等鋯合金具有不吸收中子的特性，因此應用于核工業(yè)。斜鋯石可用于制造實驗室坩堝、高性能泵具和閥門。Clearz