Zirconium
| Zirconium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Pronunciation | /zɜːrˈkoʊniəm/ (ⓘ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Appearance | silvery white | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standard atomic weight Ar°(Zr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 91.224(2)[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Zirconium in the periodic table | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Atomic number (Z) | 40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Group | group 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Period | period 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Block | d-block | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electron configuration | [Kr] 4d2 5s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrons per shell | 2, 8, 18, 10, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physical properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase at STP | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Melting point | 2125 K (1852 °C, 3365 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Boiling point | 4650 K (4377 °C, 7911 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Density (near r.t.) | 6.52 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| when liquid (at m.p.) | 5.8 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of fusion | 14 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of vaporization | 591 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar heat capacity | 25.36 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
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| Atomic properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidation states | −2, 0, +1,[2] +2, +3, +4 (an amphoteric oxide) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativity | Pauling scale: 1.33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionization energies |
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| Atomic radius | empirical: 160 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Covalent radius | 175±7 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Other properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Natural occurrence | primordial | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | hexagonal close-packed (hcp) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Speed of sound thin rod | 3800 m/s (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal expansion | 5.7 µm/(m⋅K) (at 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal conductivity | 22.6 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrical resistivity | 421 nΩ⋅m (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetic ordering | paramagnetic[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Young's modulus | 88 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Shear modulus | 33 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bulk modulus | 91.1 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Poisson ratio | 0.34 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mohs hardness | 5.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vickers hardness | 820–1800 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Brinell hardness | 638–1880 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS Number | 7440-67-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| History | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Naming | after zircon, zargun زرگون meaning "gold-colored". | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Discovery | Martin Heinrich Klaproth (1789) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| First isolation | Jöns Jakob Berzelius (1824) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotopes of zirconium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Zirconium is a chemical elemental metal. It is a greyish-white in color. It is atomic number 40 on the periodic table. Its symbol is Zr. And it is in the family of four (4). Zirconium alloys are used as cladding for nuclear fuel rods.
Production
[change | change source]Most zirconium is made from the mineral zircon. Zircon is also called zirconium silicate (ZrSiO4). Zirconium is found in many types of sand and rock.[5] These sources of zircon are crushed into a powder, separated using a centrifuge, and then treated with chemicals in a process called leaching. This separates the pure zircon from other minerals.[source?]
Zircon needs to be split apart into zirconia and silica in order to purify it further. One way of doing this is alkaline fusion.[6] In this chemical process, zircon is treated with a base like sodium hydroxide or sodium carbonate.
Zirconia is finally treated in the Kroll process to make pure zirconium metal.[source?]
Further processing is needed to make nuclear-grade zirconium, because zirconium normally contains small amounts of hafnium, a neutron poison.[source?]
References
[change | change source]- ↑ "Standard Atomic Weights: Zirconium". CIAAW. 1983.
- ↑ "Zirconium: zirconium(I) fluoride compound data". OpenMOPAC.net. Retrieved 2007-12-10.
- ↑ Lide, D. R., ed. (2005). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- ↑ Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- ↑ Ali, A. H. (2022). "Production of highly purified zirconium oxide from zircon mineral leach liquor using bis-(2-ethylhexyl) phosphate as a promising extractant". Chemical Papers. 76 (11): 6723–6734. Bibcode:2022ChPap..76.6723A. doi:10.1007/s11696-022-02339-1.
- ↑ Musyarofah; Lestari, Novia Dwi; Nurlaila, Rizka; Muwwaqor, Nibras Fuadi; Triwikantoro; Pratapa, Suminar (2019). "Synthesis of high-purity zircon, zirconia, and silica nanopowders from local zircon sand". Ceramics International. 45 (6): 6639–6647. doi:10.1016/j.ceramint.2018.12.152.
| H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||
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