锆,原子序数40,原子量91.224,为银灰色金属,外观似钢,有光泽,熔点1852°C,沸点4377°C,密度6.49克/立方厘米。
原子序数40
质子数 40
莫氏硬度 4.5
熔点1852℃
沸点4377℃
密度6.49g/cm3
比重6.49
原子量91.224
体积14.1立方厘米/摩尔
晶体结构:晶胞为密排六方晶胞。
晶胞参数:
a = 323.2 pm α = 90°
b = 323.2 pmβ = 90°
c = 514.7 pmγ = 120°
基本性质
锆容易吸收氢、氮和氧气;锆对氧的亲和力很强,1000°C氧气溶于锆中能使其
金属锆
金属锆
体积显著增加。锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。有耐腐蚀性,但是溶于氢氟酸和王水。高温时,可与非金属元素和许多金属元素反应,生成固溶体。锆的可塑性好,易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体,可用作贮氢材料。锆的耐腐蚀性比钛好,接近铌、钽。锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属,且含有放射性物质。 [6]
CAS号7440-67-7
所属周期5
所属族数ⅣB
电子层分布K-L-M-N-O
外围电子层排布4d25s2
核外电子排布2,8,18,10,2
氧化态0、+1、 +2、 +3、+4
电离能 (kJ /mol)
M - M660
M - M21267
M2 - M32218
M3 - M43313
M4 - M57860
M5 - M69500
M6 - M711200
M7 - M813800
M8 - M915700
M9 - M1017500
氧化锆
氧化锆(ZrO₂)是自然界的矿物原料,主要有斜锆石和锆英石。锆英石系火成岩深层矿物,颜色有淡黄、棕黄、黄绿等,比重4.6-4.7,硬度7.5,具有强烈的金属光泽,可为陶瓷釉用原料。纯的氧化锆是一种高级耐火原料,其熔融温度约为2900℃它可提高釉的高温粘度和扩大粘度变化的温度范围,有较好的热稳定性,其含量为2%-3%时,能提高釉的抗龟裂性能。还因它的化学惰性大,故能提高釉的化学稳定性和耐酸碱能力,还能起到乳浊剂的作用。在建筑陶瓷釉料中多使用锆英石,一般用量为8%-12%。并为“釉下白”的主要原料,氧化锆为黄绿色颜料良好的助色剂,若想获得较好的钒锆黄颜料必须选用质纯的氧化锆。
1、由灼烧二氧化锆水合物或挥发性含氧酸锆盐所得的二氧化锆为白色粉末,不溶于水
ZrO2·xH2O=ZrO2+xH2O
2、经由轻度灼烧所得的二氧化锆,比较容易被无机酸溶解
ZrO2+4H+=Zr4++2H2O
强热灼烧所得的二氧化锆只溶于浓硫酸和氢氟酸,经过熔融重结晶的二氧化锆只与氢氟酸作用
3、二氧化锆是一种两性氧化物,与碱共熔可形成锆酸盐,但锆酸盐遇水容易水解为ZrO2·xH2O而沉淀。
ZrO2+2NaOH=Na2ZrO3+H2O
Na.ZrO3+H2O=ZrO2+NaOH
4、二氧化锆与碳和氯气高温反应,或者与四氯化碳反应,生成四氯化锆及二氯氧化锆,水解又得到二氧化锆
3ZrO2+2C+4Cl2=ZrCl4+2CO2+2ZrOCl2
5、它在电弧中与碳作用生成碳化锆
ZrO2+2C=CO2+ZrC;
硅酸锆
ZrSiO4,折射率高1.93-2.01,化学稳定性能,是一种优质、价廉的乳浊剂,被广泛用于各种建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、一级工艺品陶瓷等的生产中,在陶瓷釉料的加工生产中,使用范围广,应用量大。硅酸锆之所以在陶瓷生产中得以广泛应用,还因为其化学稳定性好,因而不受陶瓷烧成气氛的影响,且能显著改善陶瓷的坯釉结合性能,提高陶瓷釉面硬度。硅酸锆也在电视行业的彩色显像管、玻璃行业的乳化玻璃、搪瓷釉料生产中得到了进一步的应用。硅酸锆的熔点高:2500摄氏度,所以在耐火材料、玻璃窑炉锆捣打料、浇注料、喷涂料中也被广泛应用。 [7]
锆指数
Zr index,后处理工艺中用来衡量溶剂降解程度的指标。95Zr是一种重要的裂片,降解后的溶剂对95Zr具有高选择性的保留作用,锆指数越大,溶剂降解越严重。锆指数(Z值)的测量方法是:反萃后有机相经氢氧化钠、水和硝酸洗涤后,用示踪量95Zr水相与之平衡,用3mol/L硝酸洗有机相3次,除去TBP萃取的95Zr。测定溶剂相中被保留的锆量,每109L溶剂保留的Zr95的摩尔数为溶剂的Z值。由于锆在水溶液中行为复杂,随测量条件不同,Z值会不同,因而常用不稳定系数来表征溶剂的稳定性: 戈德堡-霍格内斯盒。