原子序数为40的过渡金属元素
锆(Zirconium)是第40号元素,元素符号为Zr,在元素周期表中位于d区,属第五周期IVB族,为过渡金属,核外电子排布式为[Kr]4d²5s²。[1][3]锆有两种结构,分别为六方晶系的α型和立方晶系的β型。[4]锆外观呈银灰色有光泽的金属或蓝灰色无定形粉末,不溶于水,微溶于酸,溶于氢氟酸王水等,其原子量为91.224,密度为6.506 g/cm³。[1]锆具有很强的可塑性,且耐高温、耐腐蚀、耐辐射和耐酸。锆还可以储氢,且在高温下具有良好的吸气性。[4][5]锆可与水、酸和碱反应,释放出氢气[6][7]可与氧、氢、氮和卤素等非金属单质发生加合反应,生成含锆二元化合物[1]可在高温条件下吸收一氧化碳二氧化碳,还可与四溴化锆等物质反应。[1][7]锆最主要的应用是制成合金,应用于原子能工业、电子工业、医疗器械制造及建筑材料制造等领域。[4][8]此外,锆金属可用于制造化工设备、钢铁冶金,[9]锆粉可用于生产烟花和武器。[5]锆还可作化工原料生产氧化锆等含锆化合物。[4]锆粉极易自燃,在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。[10]锆对眼睛、皮肤和黏膜具有刺激性,也可经呼吸道消化道进入人体,过量时可造成锆中毒。[4]

历史

发现

1789年,德国化学家马丁·亨瑞奇·克勒普鲁斯(Martin Heinrich Klaproth)在斯里兰卡开采的锆石中发现了一种未知元素的氧化物,即氧化锆,克勒普鲁斯便将这种新元素命名为“Zirconium”,取自阿拉伯语“Zargun”,意为金色。[1][11]
1824年,瑞典化学家乔恩·贝采利乌斯(Jons Berzelius)通过加热六氟锆酸钾钾金属而首次制备出了不纯的黑色粉末状锆。1914年,德国化学家莱利(D. Lely)和汗布格尔(Hamburger)用高纯钠还原四氯化锆并提纯制备出了高纯的韧性金属锆。1925年,荷兰化学家安东·爱德华·范阿克尔(Anton Eduard van Arkel)和贾恩·昂德里克·德布尔(Jan Hendrik de Boer)通过分解碘化锆制备出了极纯的锆。[1][11]