Ile elektronów walencyjnych ma cyrkon (Zr)?

Cyrkon jest czterdziestym pierwiastkiem w układzie okresowym pierwiastków. Cyrkon jest pierwiastkiem z grupy 4. Jego symbolem jest „Zr”. Cyrkon należy do grupy d-block. Elektrony walencyjne pierwiastka cyrkonowego można zatem wyznaczyć w inny sposób.

Cyrkon jest częścią cyrkonu. Cyrkon jest uważany za rozproszony pierwiastek chemiczny, ponieważ nie występuje oddzielnie w środowisku naturalnym. W naturze geolodzy uważają go za krzemian lub tlenek.

Będąc na łonie natury

Zawartość w  skorupie ziemskiej  wynosi 0,02% wagowo. Nie występuje w postaci wolnej. Tworzy ponad 30 minerałów, z których najważniejsze to cyrkon ZrSiO  ₄  ,  baddeleyit  ZrO  ₂  oraz  eudialit  (Na,Ca)  ₆  ZrOH(Si  ₃  O  ₉  )  ₂  (OH,Cl)  ₂  .

Zastosowanie cyrkonu i jego związków

Cyrkon jest stosowany w przemyśle od lat 30. XX wieku. Ze względu na wysoki koszt jego zastosowanie jest ograniczone.

Pirotechnika

Cyrkon ma niezwykłą zdolność spalania w atmosferze tlenu (temperatura samozapłonu – 250°C) praktycznie bez dymu, z dużą prędkością i rozwijając najwyższą temperaturę spośród wszystkich paliw metalicznych (4650 °C). Cyrkon w proszku stosowany jest w mieszaninie z utleniaczami (  sól bertholleta ) jako środek bezdymny w pirotechnicznych pożarach sygnałowych i lontach, zastępując  piropian rtęci  i  azydek ołowiu  .

Energia nuklearna

Cyrkon ma bardzo mały  przekrój wychwytywania neutronów termicznych  . Dlatego też metaliczny cyrkon, który nie zawiera hafnu, oraz jego stopy są wykorzystywane w energetyce jądrowej do produkcji  elementów paliwowych  ,  wymienników ciepła  i innych konstrukcji reaktorów jądrowych.

Stopowanie

W metalurgii jest używany jako ligatura. Dobry odtleniacz i odazotownik o lepszej wydajności niż Mn , Si , Ti . Stale  stopowe z cyrkonem (do 0,8%) poprawiają ich właściwości mechaniczne i skrawalność.

Życie

Cyrkon wykorzystywany jest do produkcji różnorodnych  zastaw stołowych , który  dzięki wysokiej odporności chemicznej  posiada doskonałe  właściwości higieniczne .

Materiał konstrukcyjny

W postaci materiału konstrukcyjnego służy do produkcji kwasoodpornych  reaktorów chemicznych  , armatury i pomp. Cyrkon jest używany jako substytut metali szlachetnych. Cyrkon wolny od żelaza stosowany jest w postaci różnych  materiałów ogniotrwałych do wykładania pieców szklarskich i hutniczych.

Nadprzewodnik

Stop nadprzewodzący 75% Nb i 25% Zr (nadprzewodnictwo przy 4,2 K ) wytrzymuje obciążenia do 100 000 A/cm².

Medycyna

Cyrkon charakteryzuje się wysoką odpornością na media biologiczne, nawet wyższą niż tytan, oraz doskonałą  biokompatybilnością  , dzięki czemu wykorzystywany jest do tworzenia  protez kostnych ,  stawowych  ,  dentystycznych  , a także narzędzi chirurgicznych.

Izotopy cyrkonu

Wiadomo, że w naturze cyrkon występuje w postaci pięciu stabilnych izotopów, z których jeden jest radioaktywny (96Zr): 90Zr, 91Zr,92Zr i 94Zr. Ich liczby masowe to odpowiednio 90, 91, 92, 94 i 96. Jądro atomowe izotopu rubidu 90Zr zawiera czterdzieści protonów i pięćdziesiąt neutronów, pozostałe izotopy różnią się od niego jedynie liczbą neutronów.

Masa atomowa i cząsteczkowa cyrkonu

Względna masa cząsteczkowa (Mr) substancji to liczba, która wskazuje, ile razy masa danej cząsteczki jest większa niż 1/12 masy atomu węgla, a względna masa atomowa (Ar) pierwiastka to liczba razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ cyrkon występuje w stanie wolnym jako jednoatomowe cząsteczki Zr, wartości jego mas atomowych i cząsteczkowych pokrywają się. Są równe 91 224.

Właściwości chemiczne cyrkonu

Najważniejszą właściwością chemiczną cyrkonu jest jego wysoka odporność na korozję, nawet pod wpływem kwasów i zasad. Ale ta zdolność zmniejsza się pod wpływem wysokich temperatur. Metal w kolorze srebrnym może również tworzyć stopy z innymi pierwiastkami chemicznymi.

Właściwości metalu cyrkonowego

Sztucznie wytwarzany cyrkon to srebrzystobiały metal. Wygląd cynobru jest podobny do wyglądu stali. Metal ma wyjątkowe właściwości, których nie ma żadna inna naturalna formacja.

Cząsteczka i atom cyrkonu

W stanie wolnym cyrkon występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Zr. Oto kilka właściwości charakteryzujących atom i cząsteczkę cyrkonu:

Produkcja

Cyrkon jest produktem ubocznym wydobycia i przerobu rud ilmenitu i rutylu tytanu oraz cyny. W latach 2003-2007 ceny cyrkonu stale rosły od 360 do 840 dolarów za tonę.

Piasek cyrkonowy, który zbierają z wód przybrzeżnych, oczyszcza się za pomocą koncentratorów spiralnych w celu usunięcia lżejszych materiałów, które są następnie bezpiecznie umieszczane z powrotem w wodzie, ponieważ wszystkie są naturalnymi składnikami piasku cyrkonowego na plaży.

Większość metalicznego cyrkonu jest wytwarzana przez redukcję chlorku cyrkonu (IV) metalicznym magnezem w procesie Krolla. Chlorek jest najpierw przygotowywany:

do późniejszej redukcji przez magnez w atmosferze helu.

Powstały metal jest spiekany, aż stanie się wystarczająco plastyczny dla metalurgii.

Cyrkon o jakości handlowej, nawet otrzymywany metodą van Arquel de Boer, nadal zawiera od 1% do 3% hafnu. To zanieczyszczenie nie jest ważne dla większości zastosowań innych niż jądrowe.

Separacja cyrkonu i hafnu

Handlowy cyrkon zazwyczaj zawiera od 1 do 2,5% hafnu. Nie stanowi to problemu w przypadku konwencjonalnych zastosowań, ponieważ właściwości chemiczne hafnu i cyrkonu są bardzo podobne. Jednak właściwości absorpcji neutronów są bardzo różne, więc zastosowania reaktorów jądrowych wymagają oddzielenia hafnu od cyrkonu.

Jak poznać liczbę neutronów walencyjnych w atomie cyrkonu?

Oto kroki w celu określenia elektronu walencyjnego. Jednym z nich jest konfiguracja elektronowa. Bez konfiguracji elektronowej niemożliwe jest określenie wartościowości elektronu.

Znając konfigurację elektronów, łatwo jest znaleźć elektrony walencyjne dla wszystkich pierwiastków. Na tej stronie znajduje się artykuł wyjaśniający konfigurację elektronów. Znajdziesz go tutaj. Ten artykuł skupia się na konfiguracji elektronów.

Naukowiec Niels Bohr jako pierwszy dostarczył informacji na temat orbity atomu. W 1913 stworzył model atomu. Jest pełne wyjaśnienie orbity. Orbita to droga, po której elektrony atomu krążą wokół jądra. Te ścieżki są znane jako orbita (powłoka). Te muszle można wyrazić jako n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K to nazwa pierwszej orbity (powłoki), L to druga, M trzecia, a N to czwarta. Każda orbita ma zdolność zatrzymywania 2n ² elektronów.

Weź na przykład:

1. n = 1 dla orbity K.
   Orbita K ma zdolność zatrzymywania 2n ² elektronów = 2 x 1 ² = 2.
2. Dla orbity L n = 2.
   Zdolność zatrzymywania elektronów dla orbity L wynosi 2n ² = 2x 2 ² = 8.
3. n=3 dla orbity M.
   Maksymalna zdolność zatrzymywania elektronów na orbicie M = 2n ² = 2×3 ² =18 elektronów.
4. n=4 dla orbity N.
   Maksymalna zdolność zatrzymywania elektronów na orbicie N = 2n ² = 2×4 ² = 32 elektrony.

Model atomowy Bohra nie może określić elektronów walencyjnych dla pierwiastka przejściowego. Powłoka wewnętrzna zawiera elektrony walencyjne pierwiastków przejściowych.

Te suborbitale można wyrazić jako „l”. Zasada Aufbau mówi, że elektrony w atomie najpierw zakończą orbital o najniższej energii, a następnie powoli przejdą do orbitalu o wyższej energii. Te orbitale nazywają się s, P, d i f. Ich zdolności zatrzymywania elektronów wynoszą s = 2, 6, d = 10 i f = 14.

Zasada Aufbau może pomóc w określeniu elektronu walencyjnego dla pierwiastka przejściowego. Dowiemy się teraz, jak określić elektron walencyjny cyrkonu.

Jakie są elektrony walencyjne w cyrkonie (Zr)?

Cyrkon jest drugim pierwiastkiem grupy 4. Pierwiastki z grup 3-12 są znane jako pierwiastki przejściowe. Całkowita liczba elektronów na ostatniej orbicie nazywana jest elektronem walencyjnym. Elektrony walencyjne pierwiastków przejściowych są jednak utrzymywane na orbicie wewnętrznej (orbicie). Konfiguracja elektronowa pierwiastków przejściowych wskazuje, że ostatnie elektrony weszły na orbitę d.

Właściwości pierwiastka są określone przez jego elektrony walencyjne. Uczestniczą również w więziach formacyjnych. Cyrkon (Zr) jest czterdziestym pierwiastkiem w układzie okresowym. Oznacza to, że całkowita liczba elektronów w atomie cyrkonu wynosi czterdzieści.

Konfiguracja elektronowa cyrkonu pokazuje, że końcowa powłoka (orbita) ma dwa elektrony. Konfiguracja elektronowa cyrkonu przy użyciu metody Aufbau pokazuje, że ostatni elektron (4d ² ) wszedł na orbitę d.

Do obliczenia elektronu walencyjnego dla pierwiastka przejściowego należy użyć orbitali d i elektronów ostatniej powłoki. Cyrkon może tworzyć wiązania, dzieląc swoje ostatnie cztery elektrony.

Oznacza to, że cyrkon składa się z czterech elektronów walencyjnych.

Obliczanie całkowitej liczby elektronów w cyrkonie (Zr)

Po pierwsze, musimy znać liczbę elektronów w atomie cyrkonu. Musisz wiedzieć, ile protonów znajduje się w cyrkonie, aby określić liczbę elektronów. Aby poznać liczbę protonów, musisz znać liczbę atomową Zr.

Do określenia liczby atomowej wymagany jest układ okresowy pierwiastków. Układ okresowy zawiera liczby atomowe pierwiastków cyrkonowych. Liczba protonów nazywana jest liczbą atomową. Jądro zawiera również elektrony, które są równe protonom.

Oznacza to, że możemy teraz powiedzieć, że liczba elektronów w atomach cyrkonu jest równa 40. Liczba atomowa cyrkonu wynosi 40, jak widać z układu okresowego pierwiastków. Oznacza to, że całkowita liczba elektronów w atomie cyrkonu wynosi 40.

Czy potrzebujesz przeprowadzić konfigurację elektronową cyrkonu (Zr)?

Ważny krok 2 Ten krok obejmuje ułożenie elektronów w cyrkonie. Wiemy, że cyrkon ma czterdzieści elektronów. Pierwszy i drugi orbital otrzymują pierwsze dwa elektrony, podczas gdy drugie dwa wchodzą w orbitale 2s.

Do orbitalu 2p docierają wtedy następne sześć elektronów. Na orbicie p może znajdować się maksymalnie sześć elektronów. Sześć elektronów wchodzi następnie na orbital 2p. Pozostałe osiem elektronów wchodzi następnie na orbitale 3s lub 3p. Dwa elektrony wchodzą teraz na orbital 4s, ponieważ orbital 3p został wypełniony.

Wiemy, że orbital 3D może zawierać maksymalnie dziesięć elektronów. Dlatego orbital 3d może mieć maksymalnie dziesięć elektronów. Sześć elektronów wchodzi teraz na orbital 4p, ponieważ orbital 3d został wypełniony. Orbital 5s jest teraz pełny, a następne dwa elektrony (4d ² ) wchodzą na orbitę 4d. Konfiguracja elektronowa cyrkonu (Zr) będzie zatem wynosić 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶  5s  ²  4d  ² .

Walencja to zdolność atomu pierwiastka chemicznego do tworzenia pewnej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami. Przyjmuje wartości od 1 do 8 i nie może być równe 0. Jest to określone przez liczbę elektronów atomu zużytych na tworzenie wiązań chemicznych z innym atomem. Walencja to prawdziwa wartość. Liczbowe wartości walencji są oznaczone cyframi rzymskimi (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Oblicz całkowitą liczbę elektronów i wyznacz powłokę walencyjną

Trzecim krokiem jest określenie wartościowości. Powłoka walencyjna (orbita) jest ostatnią powłoką po konfiguracji elektronowej. Elektron walencyjny to całkowita liczba elektronów znalezionych w powłoce walencyjnej. Powłoka wewnętrzna zawiera elektrony walencyjne pierwiastków przejściowych.

Elektron walencyjny jest określany przez dodanie całkowitej liczby elektronów orbitalu d i elektronu w końcowej powłoce atomu w celu określenia pierwiastka przejściowego. Konfiguracja elektronowa cyrkonu jest taka, że ​​ostatnia powłoka ma dwa (5s  ² ) elektrony, a orbital d ma całkowitą liczbę dwóch (4d  ² ). Elektrony walencyjne cyrkonu mają zatem cztery (4).

Terminy „ stopień utlenienia ” i „ wartościowość ” mogą nie być takie same, ale liczbowo są prawie identyczne. Warunkowy ładunek atomu atomu nazywany jest stanem utlenienia. Może być pozytywny lub negatywny. Walencja odnosi się do zdolności atomu do tworzenia wiązań. Nie może mieć wartości ujemnej.

Jaką liczbę elektronów walencyjnych ma cyrkon (Zr ⁴⁺ )?

Konfiguracja elektronowa cyrkonu pokazuje, że ostatnia powłoka ma dwa (5s ² ) elektrony, a orbital d ma całkowitą liczbę dwóch elektronów. Wartościowość cyrkonu (Zr) w tym przypadku wynosi 4. To jest to, co wiemy. Atom cyrkonu przekazuje elektron z ostatniej powłoki, aby utworzyć wiązania. Następnie staje się jonem cyrkonu (Zr ⁴⁺ ).

Zr – 4e – Zr ⁴⁺

Jony cyrkonu (Zr  ⁴⁺ ), mają konfigurację elektronową 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶ . Konfiguracja elektronowa jonu cyrkonu pokazuje, że cyrkon ma cztery powłoki, a ostatnia powłoka zawiera osiem elektronów (4s  ²  4p  ⁶ ).

Konfiguracja elektronowa wskazuje, że jon cyrkonu przejął konfigurację elektronową z kryptonu. Elektrony walencyjne (Zr ⁴⁺ ) jonu cyrkonu mają osiem elektronów, ponieważ powłoka zawierająca ostatnią powłokę cyrkonu ma osiem elektronów.

1.  Wartościowość jest liczbową charakterystyką zdolności atomów danego pierwiastka do wiązania się z innymi atomami.
2. Wartościowość wodoru jest stała i równa jedności.
3. Wartościowość tlenu jest również stała i równa dwóm.
4. Wartościowość większości pozostałych elementów nie jest stała. Można to określić za pomocą wzorów ich związków binarnych z wodorem lub tlenem.

Jaka jest wartościowość cyrkonu (Zr)?

Wartościowość (lub wartościowość) to zdolność atomu pierwiastka do łączenia się z innym atomem w tworzeniu cząsteczki. Wartościowość to liczba niesparowanych elektronów znalezionych na ostatnim orbicie elementu.

Konfiguracja elektronowa cyrkonu to 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² . Podczas tworzenia związku atom cyrkonu przekazuje lub dzieli cztery elektrony innemu atomowi, a stopień utlenienia cyrkonu (Zr) wynosi +4.

Wartościowość pierwiastka cyrkonowego wynosi zatem 4.

Bibliografia:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Cyrkon
• https://ruwiki.press/es/Zirconio
• https://science.fandom.com/pl/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%80%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B9
• https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/zirkonium/