元素

40 锆 宝石的元素

本文作者 漂泊

锆元素的是一种宝石的元素,锆石除了可以作为精美的装饰品还能加工制造陶瓷材料。锆的化合物在彩色显像管、乳化玻璃、耐火材料、喷涂料中也有广泛应用。锆单质则可以作为吸气剂甚至储氢材料,锆合金则可以用于核工业。

 

锆的基本物理性质

分类 第ⅣB族▪金属
原子序号原子量 40(78.96)
电子配置 4d25s2
密度 6490kg / m 
熔点 1852°C
沸点 4377°C
形状 浅灰色金属
丰度 0.05ppm(地壳)
发现者 Jöns Jakob BerzeliusMartin Heinrich Klaproth
主要的同位素 90Zr,91Zr, 92Zr, 94Zr, 96Zr
用途例 宝石,吸气剂,陶瓷材料
前后的元素 钇-锆-铌

锆的发现

含锆的天然硅酸盐ZrSiO4称为锆石(Zircon)或风信子石(hyacinth),广泛分布于自然界中,具有从橙到红的各种美丽的颜色,自古以来被认为是宝石,据说Zircon一词来自阿拉伯文Zarqūn,是朱砂,又说是来自波斯文Zargun,是金色,hyacinth则来自希腊文的“百合花”一词。其实锆石的颜色有很多种,红色,棕色,绿色和黄色比较普遍,无色锆石也是人类较为常见的,无色的锆石经过切割后会呈现出夺目的光彩。正是因为这个原因,锆石在很长一段时间内被误认为是一种软质的钻石。锆石在圣经中也有被提及,称其是以色列大祭司佩戴的12种宝石之一。的命名是根据锆石而来,该元素拉丁名为Zirconium,符号为Zr。

1789年德国化学家Martin Heinrich Klaproth对锆石进行研究时发现,如果将它与氢氧化钠共熔,并用盐酸溶解冷却物,在获得的溶液中添加碳酸钾,沉淀、过滤并清洗沉淀物,再将沉淀物与硫酸共煮,然后滤去硅的氧化物后,在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物,均不存在。在滤液中添加碳酸钾后出现沉淀,这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液,也不像镁的氧化物那样和酸作用,Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样,其中有一种新的元素。他将这种新的氧化物命名为氧化锆,而这种新的元素命名为锆(Zirkonerde,锆土,德文)。不久,法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实Martin Heinrich Klaproth的分析是正确的。

Klaproth当时无法提取出纯锆,因为它与铪的化学性质很相似,而铪常常与锆共同赋存在锆矿石中。1808年,英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物,但没有成功。1824年,瑞典化学家J.J.Berzelius首次制取出纯锆。当时,还有其他几位化学家也致力于这项工作,但是都没能成功。J.J.Berzelius通过将钾和K2ZrF6的混合物放