ジルコニウム

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イットリウム - ジルコニウム - ニオブ
Ti
Zr
Hf
 
 
ファイル:Zr-TableImage.png
一般特性
名称, 記号, 番号 ジルコニウム, Zr, 40
分類 遷移元素
, 周期, ブロック 4(IVA), 5 , d
密度, 硬度 6511 kg/m3, 5
銀白色
ジルコニウム
原子特性
原子量 91.224 u
原子半径(計測値) 155(206) pm
共有結合半径 148 pm
VDW半径 データなし
電子配置 [Kr]4d25s2
電子殻 2, 8, 18, 10, 2
酸化数酸化物 4(両性酸化物
結晶構造 六方最密構造
物理特性
固体(常磁性
融点 2128K(3371
沸点 4682K(7968℉)
モル体積 14.02×10-3m3/mol
気化熱 58.2kJ/mol
融解熱 16.9kJ/mol
蒸気圧 0.00168Pa(2125K)
音の伝わる速さ 3800m/s(293.15K)
その他
クラーク数 0.02%
電気陰性度 1.33(ポーリング
比熱容量 276J/(kg·K)
導電率 2.36 ×106/m·Ω
熱伝導率 22.7W/(m·K)
第1イオン化エネルギー 640.1kJ/mol
第2イオン化エネルギー 1270kJ/mol
第3イオン化エネルギー 2218kJ/mol
第4イオン化エネルギー 3313kJ/mol
第5イオン化エネルギー 7752kJ/mol
第6イオン化エネルギー 9500kJ/mol
(比較的)安定同位体
同位体 NA 半減期 DM DE MeV DP
88Zr {syn.} 83.4 日 ε
γ
-
0.392D
88Y
-
89Zr {syn.} 78.4 時間 ε
β+
γ
-
0.902
0.909D
89Y
89Y
-
90Zr 51.45% 中性子50個で安定
91Zr 11.22% 中性子51個で安定
92Zr 17.15% 中性子52個で安定
93Zr {syn.} 1.53 E6年 β- 0.091 93Nb
94Zr 17.38% 中性子54個で安定
96Zr 2.8% >3.8 E19年 β- 3.350 96Mo
注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。

ジルコニウムZirconium)は原子番号40の元素元素記号Zrチタン族元素の一つ、遷移金属でもある。常温で安定な結晶構造はα型(六方最密充填構造:HCP)。862℃以上でβ型(六方晶)へ転移する。比重は6.5、融点は1852℃。銀白色の金属で、常温でアルカリに対して安定に存在する。耐食性があり、空気中では酸化被膜ができ内部が侵されにくくなる。高温では、酸素窒素水素ハロゲン元素などと反応して、多様な化合物を形成する。

目次

[編集] 用途

ジルコニウムは金属の中で熱中性子の吸収断面積が最小のため、ジルカロイと呼ばれるジルコニウム合金が原子炉燃料棒の被覆材料(燃料被覆管)や沸騰水型原子炉燃料集合体のチャンネルボックスの材料として利用される。燃料被覆管を形成する際には、原子炉に入れたときにα相(稠密六方格子)の底面に水素化物が析出しやすく、それが原因で被覆管が破損する可能性があるため、ロールダイスにより管を回転往復させながら圧延するピルガー式圧延法を用いる。沸騰水型軽水炉ではα領域内の高温(580℃)で最終焼鈍した再結晶材を使用し、加圧水型軽水炉では再結晶が生じていない450℃程度で焼鈍を行った歪み取り焼鈍材を使用する。

酸化ジルコニウムは、白色顔料などに使われている他、圧電素子コンデンサーガラス差し歯や歯のブリッジなどに使われている。

[編集] 歴史

マルティン・ハインリヒ・クラプロートによって1798年に発見。宝石のジルコンからきているが、それは、アラビア語で金色を表わす"zarqun"が語源。1824年イェンス・ベルセリウスにより、フッ化カリウムジルコニウムをカリウムで還元することによって初めて金属分離された。

[編集] ジルコニウムの化合物

[編集] 同位体

詳細は「ジルコニウムの同位体」を参照

ウィキメディア・コモンズ
1 元素周期表 18
1 H 2 13 14 15 16 17 He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg ...
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr