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     周期表
一般特性
名称, 記号, 番号	ジルコニウム, Zr, 40
分類	遷移元素
族, 周期, ブロック	4（IVA）, 5 , d
密度, 硬度	6511 kg/m3, 5
色	銀白色
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
相	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。元素記号は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、常温で酸、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。

[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℃）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。

[編集] ジルコニウムの化合物

• ジルコン（ZrSiO₄）
• 酸化ジルコニウム（ZrO₂→白色顔料、皮膚炎の治療薬の原料、人造宝石キュービック・ジルコニアの原料）
• タングステン酸ジルコニウム（ZrW₂O₈→負の熱膨張率を示す物質）

[編集] 同位体

詳細は「ジルコニウムの同位体」を参照

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pnb:زرکونیم