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Zr 40

Zirconium (Zr)

transition-metal
Periodo: 5 Gruppo: 4 Blocco: d

Solid

Peso atomico standard

91,224 u

Configurazione elettronica

[Kr] 5s2 4d2

Punto di fusione

1854,85 °C

Punto di ebollizione

4408,85 °C

Densità

6520 kg/m³

Stati di ossidazione

+1, +2, +3, +4

Elettronegatività (Pauling)

1,33

Energia di ionizzazione (1ª)

6,634126 eV

Anno della scoperta

1789

Raggio atomico

155 pm

Dettagli

Origine del nome From the mineral, zircon.
Paese della scoperta Germany
Scopritori Martin Klaproth

Zirconium is a lustrous transition metal in group 4, chemically close to hafnium and titanium. It occurs mainly in zircon and related heavy minerals, almost always with hafnium as a companion. The metal is valued for its very low thermal-neutron absorption and its stable, adherent oxide film, which give it a central role in nuclear reactor materials and in corrosion-resistant alloys.

Reactor-grade zirconium is essentially free of hafnium. Zircaloy(R) is an important alloy developed specifically for nuclear applications. Zirconium is exceptionally resistant to corrosion by many common acids and alkalis, by sea water, and by other agents. Alloyed with zinc, zirconium becomes magnetic at temperatures below 35°K.

The name derives from the Arabic zargun for "gold-like". It was discovered in zirconia by the German chemist Martin-Heinrich Klaproth in 1789. Zirconium was first isolated by Swedish chemist Jöns Jacob Berzelius in 1824 in an impure state, and finally by the chemists D. Lely, Jr. and L. Hamburger in a pure state in 1914.

Zirconium was discovered by Martin Heinrich Klaproth, a German chemist, while analyzing the composition of the mineral jargon (ZrSiO4) in 1789. Zirconium was isolated by Jöns Jacob Berzelius, a Swedish chemist, in 1824 and finally prepared in a pure form in 1914. Obtaining pure zirconium is very difficult because it is chemically similar to hafnium, an element which is always found mixed with deposits of zirconium. Today, most zirconium is obtained from the minerals zircon (ZrSiO4) and baddeleyite (ZrO2) through a process known as the Kroll Process.

From the Persian zargun, gold like. Zircon, the primary gemstone of zirconium, is also known as jargon, hyacinth, jacinth, or ligure. This mineral, or its variations, is mentioned in biblical writings. The mineral was not known to contain a new element until Klaproth, in 1789, analyzed a jargon from Ceylon and identified the new element, which Werner named zircon (silex circonius), and which Klaproth called Zirkonertz (zirconia). The impure metal was first isolated by Berzelius in 1824 by heating a mixture of potassium and potassium zirconium fluoride in a small decomposition process they developed.

Immagini

Proprietà

Chimiche

Elettronegatività (Pauling)
1,33 Confronta Elettronegatività (Pauling) di tutti gli elementi →
Elettronegatività (Allen)
1,32
Affinità elettronica
0,426 eV
Energia di ionizzazione (1ª)
6,634126 eV Confronta Energia di ionizzazione (1ª) di tutti gli elementi →
Energia di ionizzazione (2ª)
13,130045 eV Confronta Energia di ionizzazione (2ª) di tutti gli elementi →
Energia di ionizzazione (3ª)
23,17008 eV Confronta Energia di ionizzazione (3ª) di tutti gli elementi →
Energia di ionizzazione (4ª)
34,418478 eV Confronta Energia di ionizzazione (4ª) di tutti gli elementi →
Energia di ionizzazione (5ª)
80,348277 eV Confronta Energia di ionizzazione (5ª) di tutti gli elementi →
Stati di ossidazione
+1, +2, +3, +4 Confronta Stati di ossidazione di tutti gli elementi →
Elettroni di valenza
4 Confronta Elettroni di valenza di tutti gli elementi →
Configurazione elettronica
[Kr] 5s2 4d2

Termodinamiche

Calore di fusione
0,17515676 eV Confronta Calore di fusione di tutti gli elementi →
Calore di vaporizzazione
5,938747 eV Confronta Calore di vaporizzazione di tutti gli elementi →
Calore di sublimazione
6,311862 eV
Calore di atomizzazione
6,311862 eV
Entalpia di atomizzazione
6,322226 eV

Abbondanza

Abbondanza (crosta terrestre)
165 mg/kg Confronta Abbondanza (crosta terrestre) di tutti gli elementi →
Abbondanza (oceano)
3 × 10−5 mg/L Confronta Abbondanza (oceano) di tutti gli elementi →

Struttura cristallina

Costante reticolare a
323 pm

Struttura elettronica

Elettroni per guscio
2, 8, 18, 10, 2 Confronta Elettroni per guscio di tutti gli elementi →

Identificativi

Numero CAS
7440-67-7 Confronta Numero CAS di tutti gli elementi →
Simbolo di termine
3F2
InChI
InChI=1S/Zr
Chiave InChI
QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N

Configurazione elettronica Misurato

Carica ionica
Protoni 40
Elettroni 40
Carica Neutro
Configurazione Zr: 4d² 5s²
Configurazione elettronica
Misurato
[Kr] 4d² 5s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d² 5s²
Diagramma degli orbitali
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
2/10 2↑
Elettroni totali: 40 Spaiati: 2 ?

Modello atomico

Protoni 40
Neutroni 50
Elettroni 40
Numero di massa 90
Stabilità Stabile

Gli isotopi modificano il numero di neutroni, la massa e la stabilità — non la configurazione elettronica di un atomo neutro.

Modello atomico schematico, non in scala.

Impronta atomica

Spettro di emissione / assorbimento

25 / 51 (50 50 con intensità)
Misurato
Emissione Visibile: 380–750 nm

Distribuzione isotopica

9051,4500%9217,1500%9111,2200%Numero di massaAbbondanza naturale (%)
Numero di massaMassa atomica (u)Abbondanza naturaleEmivita
90 Stabile89,9046977 ± 0,00000251,4500%Stabile
91 Stabile90,9056396 ± 0,00000211,2200%Stabile
92 Stabile91,9050347 ± 0,00000217,1500%Stabile
Misurato

Fase / Stato

1 atm / 101,325 kPa
Solido 25 °C (298,15 K)

Motivo: 1829,8 °C sotto il punto di fusione (1854,85 °C)

Punto di fusione 1854,85 °C
Punto di ebollizione 4408,85 °C
Sotto il punto di fusione di 1829,8 °C
0 K Temperatura attuale: 25 °C 6000 K
Sequenza delle fasi

Schema non in scala

Solido
Liquido
Gas
Fusione
Ebollizione
25°C
Solido
Liquido
Gas
Attuale

Punti di transizione di fase

Punto di fusione Letteratura
1854,85 °C
Punto di ebollizione Letteratura
4408,85 °C
Fase attuale Calcolato
Solido

Energie di transizione

Calore di fusione Letteratura
0,17515676 eV

Energia necessaria per fondere 1 mol al punto di fusione

Calore di vaporizzazione Letteratura
5,938747 eV

Energia necessaria per vaporizzare 1 mol al punto di ebollizione

Calore di sublimazione Letteratura
6,311862 eV

Energia necessaria per sublimare 1 mol al punto di sublimazione

Densità

Densità di riferimento Letteratura
6520 kg/m³

In condizioni standard

Densità attuale Calcolato
6520 kg/m³

In condizioni standard

Spettri atomici

Sono visualizzati 10 di 40. Ordinamento per carica ionica crescente.

Righe disponibili ?

IoneCaricaRighe totaliProbabilità di transizioneDesignazioni dei livelli
Zr I 045900
Zr II +120700
Zr III +2490490490
Zr IV +376076
Zr V +410400
Zr VI +5427427427
Righe disponibili nel NIST →

Livelli disponibili ?

IoneCaricaLivelli
Zr I 0262
Zr II +1136
Zr III +2140
Zr IV +335
Zr V +4102
Zr VI +597
Zr VII +62
Zr VIII +72
Zr IX +82
Zr X +92
Livelli disponibili nel NIST →
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizzatore degli orbitali atomici

[Kr]5s24d2
Livelli energetici 2 8 18 10 2
Stati di ossidazione +1, +2, +3, +4
HOMO 4d n=4 · l=2 · m=-2
Zirconium — Anteprima del visualizzatore degli orbitali atomici
Three.js viene caricato soltanto su richiesta
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizzatore della struttura cristallina

Esagonale primitivo · Pearson hP2
Sperimentale
Pearson hP2
N. coord. 12
Impacchettamento 75.514%
Zirconium — Anteprima del visualizzatore della struttura cristallina
Three.js viene caricato soltanto su richiesta

Raggi ionici

CaricaCoordinazioneSpinRaggio
+44N/D59 pm
+45N/D66 pm
+46N/D72 pm
+47N/D78 pm
+48N/D84 pm
+49N/D89 pm

Composti

Zr
91,220 u
Zr+4
91,220 u
Zr
88,909 u
Zr
94,908 u
Zr
92,906 u
Zr
87,910 u
Zr
96,911 u
Zr
85,916 u
Zr
89,905 u
Zr+2
91,220 u
Zr+3
91,220 u
Zr+4
88,909 u
Zr+4
93,906 u
Zr
93,906 u
Zr+4
89,905 u
Zr
90,906 u
Zr
91,905 u
Zr
95,908 u

Isotopi (3)

Naturally occurring zirconium contains five isotopes. Fifteen other isotopes are known to exist. Zircon, ZrSiO4, the principal ore, is pure ZrO2 in crystalline form having a hafnium content of about 1%. Zirconium also occurs in some 30 other recognized mineral species. Zirconium is produced commercially by reduction of chloride with magnesium (the Kroll Process), and by other methods. It is a grayish-white lustrous metal. When finely divided, the metal may ignite spontaneously in air, especially at elevated temperatures. The solid metal is much more difficult to ignite. The inherent toxicity of zirconium compounds is low. Hafnium is invariably found in zirconium ores, and the separation is difficult.

Numero di massaMassa atomica (u)Abbondanza naturaleEmivitaModalità di decadimento
90 Stabile89,9046977 ± 0,00000251,4500% ± 0,4000%Stabile
stable
91 Stabile90,9056396 ± 0,00000211,2200% ± 0,0500%Stabile
stable
92 Stabile91,9050347 ± 0,00000217,1500% ± 0,0800%Stabile
stable
90 Stabile
Massa atomica (u) 89,9046977 ± 0,000002
Abbondanza naturale 51,4500% ± 0,4000%
Emivita Stabile
Modalità di decadimento
stable
91 Stabile
Massa atomica (u) 90,9056396 ± 0,000002
Abbondanza naturale 11,2200% ± 0,0500%
Emivita Stabile
Modalità di decadimento
stable
92 Stabile
Massa atomica (u) 91,9050347 ± 0,000002
Abbondanza naturale 17,1500% ± 0,0800%
Emivita Stabile
Modalità di decadimento
stable

Righe spettrali

Lunghezza d'onda (nm)IntensitàStadio di ionizzazioneTipoTransizioneAccuratezzaFonte
382.0196 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
382.4611 nm250Zr IIIemission4d.4f 3H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
382.7722 nm300Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
382.923 nm600Zr IIIemission4d.4f 3H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
383.0087 nm250Zr IIIemission4d.4f 1D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
383.7038 nm10Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
384.2399 nm270Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
390.7626 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
391.0786 nm3Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[13/2]MisurataNIST
391.6928 nm100Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
392.0624 nm400Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
392.5804 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
392.694 nm120Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
393.1478 nm100Zr IIIemission5s.5p 3P* → 4d.5d 3SMisurataNIST
396.3178 nm500Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
396.5231 nm10Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
397.1691 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
397.3984 nm220Zr IIIemission4d.4f 1D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
398.854 nm10Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
401.632 nm20Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
401.6949 nm35Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
401.7561 nm3Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
401.8142 nm140Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
403.2482 nm400Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
403.3591 nm180Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
403.6779 nm200Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
408.0264 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
408.7114 nm150Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
412.5432 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
412.6379 nm400Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
413.2087 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
413.7442 nm500Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MisurataNIST
414.6654 nm20Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MisurataNIST
415.3368 nm2Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MisurataNIST
416.0827 nm250Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
416.5293 nm15Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
417.1353 nm20Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MisurataNIST
417.2872 nm300Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
419.3504 nm275Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
419.7309 nm15Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MisurataNIST
419.8266 nm3000Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MisurataNIST
420.3546 nm200Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MisurataNIST
423.5695 nm275Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MisurataNIST
431.7077 nm2000Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MisurataNIST
434.2686 nm400Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[13/2]MisurataNIST
440.7385 nm20Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
456.1637 nm50Zr IIIemission4d.4f 1P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MisurataNIST
456.922 nm1800Zr IVemission4p6.5g 2G → 4p6.6h 2H*MisurataNIST
456.927 nm1800Zr IVemission4p6.5g 2G → 4p6.6h 2H*MisurataNIST
460.8973 nm60Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MisurataNIST
500.71 nmN/DID 803emission2p 2P* → 2s 2SMisurataNIST

Proprietà estese

Raggi covalenti (dati estesi)

Raggio covalente (Pyykkö)
154 pm
Raggio covalente (Pyykkö, legame doppio)
127 pm
Raggio covalente (Pyykkö, legame triplo)
121 pm

Raggi di van der Waals

Batsanov
230 pm
Alvarez
252 pm
UFF
312,4 pm
MM3
254 pm

Raggi atomici e metallici

Raggio atomico (Rahm)
269 pm
Raggio metallico (C12)
160 pm

Scale di numerazione

Mendeleev
44
Pettifor
49
Glawe
49

Scale di elettronegatività

Ghosh
0
Miedema
3
Gunnarsson–Lundqvist
5
Robles–Bartolotti
4

Polarizzabilità e dispersione

Polarizzabilità dipolare
112 a.u.
Polarizzabilità dipolare (inc.)
13 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
1360 Ha·Bohr6

Parametri di Miedema

Volume molare di Miedema
14 cm3/mol
Densità elettronica di Miedema
3

Rischio di approvvigionamento ed economia

Concentrazione della produzione
39
Rischio relativo di approvvigionamento
6
Distribuzione delle riserve
40
Stabilità politica (principale produttore)
75
Stabilità politica (principale detentore di riserve)
75

Transizioni di fase e allotropi

Punto di fusione2127,15 K
Punto di ebollizione4679,15 K

Categorie degli stati di ossidazione

+4 main
+2 extended
+3 extended
+1 extended

Dati di riferimento avanzati

Costanti di schermaggio (10)
nOrbitaleσ
1s0,841
2p4,0072
2s10,6262
3d14,4331
3p16,1545
3s15,6385
4d26,9284
4p26,54
4s25,0984
5s33,5545
Dettaglio dei raggi cristallini (6)
CaricaCNSpinrcrystal (pm)Origine
4IV73from r^3 vs V plots,
4V80calculated,
4VI86from r^3 vs V plots,
4VII92
4VIII98
4IX103
Modalità di decadimento degli isotopi (56)
IsotopoModalitàIntensità
77B+—
77B+p—
77p—
78B+—
78B+p—
79B+100%
79B+p—
80B+100%
81B+100%
81B+p0,1%
Fattori di diffusione dei raggi X (724)
Energia (eV)f₁f₂
1—0,18706
1,0149—0,19051
1,0299—0,19402
1,0452—0,1976
1,0608—0,20124
1,0765—0,20499
1,0925—0,20885
1,1087—0,21277
1,1252—0,21677
1,142—0,22085

Dati aggiuntivi

Sources

Sources of this element.

Zirconium is produced from the mineral zircon (ZrSiO4). It is found in abundance in S-type stars, and has been identified in the sun and meteorites. Analysis of lunar rock samples obtained during the various Apollo missions to the moon show a surprisingly high zirconium oxide content, compared with terrestrial rocks.

Riferimenti (1)

Riferimenti

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Zr

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Zirconium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Nota sulla licenza: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Zirconium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Nota sulla licenza: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Zirconium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Zirconium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Zirconium

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Zirconium

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