
鋯(Zirconium)是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號是Zr,它的原子序數(shù)是40,是一種銀白色的高熔點(diǎn)金屬,呈淺灰色。密度6.49克/立方厘米。熔點(diǎn)1852±2℃,沸點(diǎn)4377℃。化合價+2、+3和+4。第一電離能6.84電子伏特。鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故外觀與鋼相似。可耐高溫硫酸,但溶于氫氟酸和王水;高溫時,可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng),生成固體溶液化合物。
鋯是一種稀有金屬,具有驚人的抗腐蝕性能、高的熔點(diǎn)、超高的硬度和強(qiáng)度等特性,被廣泛用在航空航天、軍工、核反應(yīng)、原子能領(lǐng)域。抗腐蝕性、耐高溫的鈦產(chǎn)品,其抗腐蝕性能遠(yuǎn)不如鋯,其熔點(diǎn)1600度左右,而鋯的熔點(diǎn)則在1800度以上,二氧化鋯的熔點(diǎn)更是高達(dá)2700度以上,所以鋯作為航空航天材料,其各方面的性能大大于鈦。
含鋯的天然硅酸鹽ZrSiO4稱為鋯石(Zircon)或風(fēng)信子石(hyacinth)廣泛分布于自然界中,具有從橙到紅的各種美麗的顏色,自古以來被認(rèn)為是寶石,據(jù)說Zircon一詞來自阿拉伯文Zarqūn,是*,又說是來自波斯文Zargun,是金色,hyacinth則來自希臘文的“百合花"一詞,印度洋中的島國斯里蘭卡盛產(chǎn)鋯石。包含鋯的寶石作為鋯石的形式在古代就已知了。
1789年德國人M.H.Klaproth對鋯石進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn),將它與氫氧化鈉共熔,用鹽酸溶解冷卻物,在溶液中添加碳酸鉀,沉淀,過濾并清洗沉淀物,再將沉淀物與硫酸共煮,然后濾去硅的氧化物,在濾液中檢查鈣、鎂、鋁的氧化物,均未發(fā)現(xiàn),在溶液中添加碳酸鉀后出現(xiàn)沉淀,這個沉淀物不像氧化鋁那樣溶于堿液,也不像鎂的氧化物那樣和酸作用,Klaproth認(rèn)為這個沉淀物和以前所知的氧化物都不一樣,是由Zirkonerde(鋯土,德文)構(gòu)成的,不久,法國化學(xué)家de Morueau和Vauquelin兩人都證實M.H.Klaproth的分析是正確的,該元素拉丁名為Zirconium,符號認(rèn)為Zr,中國譯成鋯。1808年,英國的H.Davy利用電流分解鋯的化合物,沒有成功,1824年瑞典的J.J.Berzelius首先用鉀還原K2ZrF6時制得金屬鋯,但不夠純,反應(yīng)式為:K2ZrF6+4K=Zr+6KF,該反應(yīng)也可用Na作還原劑,直到1914年,荷蘭一家金屬白熱電燈制造廠的兩位研究人員Lely和Ham bruger用無水四氯化鋯和過量金屬鈉同盛入一空球中,利用電流加熱500℃,取得了純金屬鋯。純凈的鋯在1925年才被荷蘭化學(xué)家Anton Eduard van Arkel和Jan Hendrik de Boer,由分解四碘化鋯(ZrI4)制取。現(xiàn)在這種金屬由鎂加熱四氯化鋯來大量生產(chǎn)。 中國鋯業(yè)的發(fā)展是艱苦和曲折的,但對世界鋯業(yè)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。