ジルコニウムの化学的特性:
ジルコニウム(ZR)は、多くの興味深い化学的特性を備えた光沢のあるグレーホワイト遷移金属です。
一般的なプロパティ:
* 原子番号: 40
* 原子量: 91.224 g/mol
* 電子構成: [KR]4D²5S²
* 密度: 6.506 g/cm³
* 融点: 1855°C(3371°F)
* 沸点: 4409°C(7968°F)
* 酸化状態: +2、+3、+4(最も一般的)
反応性:
* 空気中の安定: ジルコニウムは、室温での腐食や酸化に耐性を耐える保護酸化物層を形成します。これが、高い腐食抵抗を必要とするアプリケーションで使用される理由です。
* 高温で酸素と反応する: 400°Cを超えると、ジルコニウムは酸素と反応して二酸化ジルコニウム(ZRO2)を形成します。
* ハロゲンと反応: ジルコニウムはハロゲン(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)と反応してハロゲン化物を形成します。
* 酸と反応する: ジルコニウムは、塩酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)を含むほとんどの酸に耐性があります。ただし、ヒドロフルオリン酸(HF)とアクアレジアに溶解します。
* アルカリと反応: ジルコニウムは強いアルカリと反応してジルコン酸を形成します。
その他のプロパティ:
* 中性子捕獲断面: この特性により、ジルコニウムは、燃料棒のクラッディングとして原子炉での使用に最適です。
* 高融点: このプロパティにより、ジルコニウムは高温用途での使用に適しています。
* 熱と電気の良好な導体: ジルコニウムは、優れた熱導電率と電気的導電率を示し、その応用をさらに強化します。
顕著な化合物:
* 二酸化ジルコニウム(Zro2): セラミック、耐火物、および白色顔料として使用されます。
* ケイ酸ジルコニウム(Zrsio4): ジルコンとして知られており、ジュエリー、セラミックで使用され、研磨剤として使用されます。
* 塩化ジルコニウム(ZrCl4): ジルコニウム金属およびその他のジルコニウム化合物の生産に使用されます。
* 水素化ジルコニウム(Zrh2): 原子炉のモデレーターとして使用されます。
アプリケーション:
ジルコニウムのユニークな化学的特性により、以下を含むさまざまな用途で有用になります。
* 原子力産業: 燃料被覆、原子炉成分。
* 航空宇宙: 高温合金、タービンブレード。
* 化学産業: 腐食耐性装置、パイプ、ポンプ。
* 医療分野: インプラント、手術器具。
* セラミック: 顔料、耐火物。
* ジュエリー: ジルコンジェムストーン。
注: ジルコニウムは比較的希少な金属ですが、その特性はさまざまな重要な用途にとって貴重な材料になります。