ジルコニウム

外見
	銀白色;
一般特性
名称, 記号, 番号	ジルコニウム, Zr, 40
分類	遷移金属
族, 周期, ブロック	4, 5, d
原子量	91.224 g·mol-1
電子配置	[Kr] 5s2 4d2
電子殻	2, 8, 18, 10, 2（画像）
物理特性
相	固体
密度 (室温付近)	6.52 g·cm-3
融点での液体密度	5.8 g·cm-3
融点	2128 K, 1855 °C, 3371 °F
沸点	4682 K, 4409 °C, 7968 °F
融解熱	14 kJ·mol-1
蒸発熱	573 kJ·mol-1
熱容量	(25 °C) 25.36 J·mol-1·K-1
蒸気圧
原子特性
酸化数	4, 3, 2, 1,; （両性酸化物）
電気陰性度	1.33 (ポーリングの値)
イオン化エネルギー	第1： 640.1 kJ·mol-1
	第2： 1270 kJ·mol-1
	第3： 2218 kJ·mol-1
原子半径	160 pm
共有結合半径	175±7 pm
その他
結晶構造	六方最密充填
磁性	常磁性
電気抵抗率	(20 °C) 421 nΩ·m
熱伝導率	(300 K) 22.6 W·m-1·K-1
熱膨張率	(25 °C) 5.7 µm·m-1·K-1
音の伝わる速さ; (微細ロッド)	(20 °C) 3800 m/s
ヤング率	88 GPa
剛性率	33 GPa
体積弾性率	91.1 GPa
ポアソン比	0.34
モース硬度	5.0
ビッカース硬度	903 MPa
ブリネル硬度	650 MPa
CAS登録番号	7440-67-7
最安定同位体
	詳細はジルコニウムの同位体を参照
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ジルコニウム (ラテン語: zirconium^[4]) は原子番号40の元素。元素記号は Zr。チタン族元素の1つ、遷移金属でもある。常温で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP) のα型。862 °C以上で体心立方構造 (BCC) のβ型へ転移する。比重は6.5、融点は1852 °C。銀白色の金属で、常温で酸、アルカリに対して安定。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、ハロゲンなどと反応して、多様な化合物を形成する。

用途 [編集]

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の燃料棒の被覆材料（燃料被覆管）や沸騰水型原子炉用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 °C)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 °C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(IV)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、あるいは陽極酸化によって発色する特性を活かして宝飾品などに使われている。

歴史 [編集]

元素名は、宝石のジルコン（アラビア語で金色を表す zarqun）が語源^[5]。1798年、マルティン・ハインリヒ・クラプロートがジルコンから発見^[5]。1824年にイェンス・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^[5]。