Сколько валентных электронов имеет цирконий (Zr)?

How many valence electrons does zirconium (Zr) have Валентные электроны

Цирконий — 40-й элемент периодической таблицы. Цирконий является элементом группы 4. Его символ «Zr». Цирконий относится к группе d-блоков. Следовательно, валентные электроны элемента циркония можно определить по-другому.

Цирконий входит в состав циркона. Цирконий считается дисперсным химическим элементом, поскольку он не встречается отдельно в природной среде. В природе геологи находят его в виде силиката или оксида.

Быть на природе

Содержание в  земной коре  0,02% по массе. В свободном виде не встречается. Образует более 30 минералов, из которых наиболее важными являются циркон ZrSiO  4  ,  бадделеит  ZrO  2  и  эвдиалит  (Na,Ca)  6  ZrOH(Si  3  O  9  )  2  (OH,Cl)  2  .

Применение циркония и его соединений

Цирконий используется в промышленности с 1930-х годов. Из-за высокой стоимости его применение ограничено.

Пиротехника

Цирконий обладает замечательной способностью гореть в кислороде воздуха (температура самовоспламенения — 250°С) практически без дыма, с большой скоростью и развивая самую высокую температуру из всех металлических горючих (4650°С). Порошок циркония применяют в смеси с окислителями (  бертолетовой солью ) в качестве бездымного агента в пиротехнических сигнальных пожарах и взрывателях, заменяя  гремучей ртутью  и  азидом свинца  .

Ядерная энергия

Цирконий имеет очень маленькое сечение  захвата тепловых нейтронов  . Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы используются в атомной энергетике для изготовления  тепловыделяющих элементов  ,  теплообменников  и других конструкций ядерных реакторов.

Легирование

В металлургии используется как лигатура. Хороший раскислитель и деазотогенизатор, превосходящий по эффективности Mn, Si, Ti. Легирование  сталей цирконием (до 0,8%) улучшает их механические свойства и обрабатываемость.

Жизнь

Цирконий используется для изготовления разнообразной  посуды  , обладающей прекрасными  гигиеническими  свойствами благодаря высокой химической стойкости.

Конструкционный материал

В виде конструкционного материала используется для изготовления кислотостойких  химических реакторов  , арматуры, насосов. Цирконий используется как заменитель благородных металлов. Безжелезистый циркон применяют в виде различных  огнеупоров для футеровки стекловаренных и металлургических печей.

сверхпроводник

Сверхпроводящий сплав 75% Nb и 25% Zr (сверхпроводимость при 4,2К) выдерживает нагрузки до 100 000 А/см².

Лекарство

Цирконий обладает высокой стойкостью к биологическим средам, даже выше, чем у титана, и отличной  биосовместимостью  , благодаря чему его применяют для создания  костныхсуставных  и  зубных  протезов, а также хирургических инструментов.

Изотопы циркония

Известно, что в природе цирконий встречается в виде пяти стабильных изотопов, один из которых является радиоактивным (96Zr): 90Zr, 91Zr, 92Zr и 94Zr. Их массовые числа равны 90, 91, 92, 94 и 96 соответственно. Атомное ядро ​​изотопа рубидия 90Zr содержит сорок протонов и пятьдесят нейтронов, остальные изотопы отличаются от него только количеством нейтронов.

Атомная и молекулярная масса циркония

Относительная молекулярная масса (Mr) вещества — это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше, чем 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса (Ar) элемента во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше, чем 1/12 массы атома углерода.

Поскольку цирконий существует в свободном состоянии в виде одноатомных молекул Zr, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 91 224.

Химические свойства циркония

Важнейшим химическим свойством циркония является его высокая коррозионная стойкость даже при воздействии кислот и щелочей. Но эта способность снижается при воздействии высоких температур. Металл серебристого цвета также может образовывать сплавы с другими химическими элементами.

Свойства металлического циркония

Искусственно полученный цирконий представляет собой серебристо-белый металл. По внешнему виду киноварь похожа на сталь. Металл обладает уникальными свойствами, которых нет ни у одного другого природного образования.

Молекула и атом циркония

В свободном состоянии цирконий существует в виде одноатомных молекул Zr. Вот некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу циркония:

Энергия ионизации атома, эВ

6.84

Относительная электроотрицательность

1.33

Радиус атома, нм

0.160

Производство

Циркон является побочным продуктом добычи и переработки ильменитовых и рутиловых титановых руд, а также добычи олова. В период с 2003 по 2007 год цены на циркон неуклонно росли с 360 до 840 долларов за тонну.

Циркониевый песок, который они собирают в прибрежных водах, очищается с помощью спиральных концентраторов для удаления более легких материалов, которые затем безопасно помещаются обратно в воду, поскольку все они являются естественными компонентами циркониевого песка на пляже.

Большая часть металлического циркония производится путем восстановления хлорида циркония (IV) металлическим магнием в процессе Кролла. Сначала готовят хлорид:

Сколько валентных электронов имеет цирконий (Zr)?

для последующего восстановления магнием в атмосфере гелия.

Сколько валентных электронов имеет цирконий (Zr)?

 

Полученный металл спекают до тех пор, пока он не станет достаточно пластичным для металлургии.

Цирконий товарного качества, даже полученный методом ван Аркеля де Бура, по-прежнему содержит от 1% до 3% гафния. Этот загрязнитель не важен для большинства применений, кроме ядерных.

Разделение циркония и гафния

Коммерческий цирконий обычно содержит от 1 до 2,5% гафния. Это не проблема для обычных применений, потому что химические свойства гафния и циркония очень похожи. Но свойства поглощения нейтронов очень разные, поэтому для применения в ядерных реакторах необходимо отделять гафний от циркония.

Как узнать количество валентных нейтронов в атоме циркония?

Это шаги для определения валентного электрона. Одной из них является электронная конфигурация. Без электронной конфигурации невозможно определить валентность электрона.

Легко найти валентные электроны для всех элементов, зная электронную конфигурацию. На этом сайте есть статья, в которой объясняется конфигурация электрона. Вы можете найти это здесь. Эта статья посвящена электронной конфигурации.

Ученый Нильс Бор был первым, кто дал представление об орбите атома. В 1913 году он создал модель атома. Есть полное объяснение орбиты. Орбита – это путь, по которому электроны атома обращаются вокруг ядра. Эти пути известны как орбита (оболочка). Эти оболочки можно выразить как n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K — название первой орбиты (оболочки), L — второй, M — третьей, N — четвертой. Каждая орбита имеет емкость, равную 2n 2 электронов.

Сколько протонов и электронов имеет атом циркония (Zr)?

Возьмем, например:

  1. n = 1 для K-орбиты.
    K-орбита имеет 2n 2 электронной удерживающей емкости = 2 x 1 2 = 2.
  2. Для L-орбиты n = 2.
    Электронная удерживающая способность для L-орбиты равна 2n 2 = 2x 2 2 = 8.
  3. n=3 для М-орбиты.
    Максимальная вместимость электронов на М-орбите = 2n 2 = 2×3 2 = 18 электронов.
  4. n=4 для N-орбиты.
    Максимальная емкость для электронов на N-орбите = 2n 2 = 2×4 2 = 32 электрона.

Атомная модель Бора не может определить валентные электроны для переходного элемента. Внутренняя оболочка содержит валентные электроны переходных элементов.

Эти суборбитали могут быть выражены как «l». Принцип Ауфбау гласит, что электроны в атоме сначала завершают орбиталь с наименьшей энергией, а затем медленно продвигаются к орбитали с более высокой энергией. Эти орбитали называются s, P, d и f. Их электронная удерживающая способность составляет s = 2, 6, d = 10 и f = 14.

Принцип Ауфбау может помочь вам определить валентный электрон для переходного элемента. Теперь мы узнаем, как определить валентный электрон циркония.

Каковы валентные электроны в цирконии (Zr)?

ЦирконийZr-атом-электронЦирконий является 2-м элементом группы 4. Элементы групп 3-12 известны как переходные элементы. Общее количество электронов на последней орбите называется валентным электроном. Однако валентные электроны переходных элементов удерживаются на внутренней орбите (орбите). Электронная конфигурация переходных элементов указывает на то, что последние электроны вышли на d-орбиталь.

Свойства элемента определяются его валентными электронами. Они также участвуют в образовании связей. Цирконий (Zr) — 40-й элемент периодической таблицы. Это означает, что общее число электронов в атоме циркония равно сорока.

Электронная конфигурация циркония показывает, что конечная оболочка (орбита) имеет два электрона. Электронная конфигурация циркония по методу Ауфбау показывает, что последний электрон (4d 2 ) вышел на d-орбиталь.

Электроны d-орбитали и последней оболочки должны использоваться для расчета валентного электрона переходного элемента. Цирконий может образовывать связи, разделяя свои последние четыре электрона.

Это означает, что цирконий состоит из четырех валентных электронов.

Расчет общего числа электронов в цирконии (Zr)

Во-первых, мы должны знать число электронов внутри атома циркония. Вам нужно знать, сколько протонов в цирконии, чтобы определить число электронов. Чтобы узнать количество протонов, вы должны знать атомный номер Zr.

Периодическая таблица необходима для определения атомного номера. Периодическая таблица содержит атомные номера элементов циркония. Число протонов называется атомным номером. Ядро также содержит электроны, равные протонам.

Это означает, что теперь мы можем сказать, что число электронов в атомах циркония равно 40. Атомный номер циркония равен 40, как видно из таблицы Менделеева. Это означает, что общее число электронов в атоме циркония равно 40.

Позиция циркония

Вам нужно провести электронную конфигурацию циркония (Zr)?

Важный шаг 2 Этот шаг включает в себя размещение электронов в цирконии. Мы знаем, что у циркония сорок электронов. 1-я и 2-я орбитали получают первые два электрона, а вторые два входят на 2s-орбитали.

Затем на 2р-орбиталь попадают следующие шесть электронов. На р-орбитали может находиться максимум шесть электронов. Затем на 2р-орбиталь выходят шесть электронов. Затем оставшиеся восемь электронов переходят на 3s- или 3p-орбитали. Теперь на 4s-орбиталь входят два электрона, так как 3p-орбиталь заполнена.

Мы знаем, что 3d-орбиталь может содержать максимум десять электронов. Следовательно, на 3d-орбитали может быть максимум десять электронов. Теперь на 4p-орбиталь входят шесть электронов, так как 3d-орбиталь заполнена. Теперь 5s-орбиталь заполнена, и следующие два электрона (4d 2 ) входят на 4d-орбиталь. Следовательно, электронная конфигурация циркония (Zr) будет 1s  2  2s  2  2p  6  3s  2  3p  6  4s  2  3d  10  4p  6  5s  2  4d  2 .

Валентность – это способность атома химического элемента образовывать определенное количество химических связей с другими атомами. Он принимает значения от 1 до 8 и не может быть равен 0. Он определяется количеством электронов атома, потраченных на образование химических связей с другим атомом. Валентность является реальной ценностью. Числовые значения валентности обозначены римскими цифрами (I,II,III,IV,V,VI,VII,VIII).

Рассчитайте общее количество электронов и определите валентную оболочку

Третий шаг – определение валентности. Валентная оболочка (орбита) является последней оболочкой после электронной конфигурации. Валентный электрон — это общее количество электронов, находящихся на валентной оболочке. Внутренняя оболочка содержит валентные электроны переходных элементов.

Валентный электрон определяется путем сложения полных электронов d-орбитали и электрона в конечной оболочке атома для определения переходного элемента. Электронная конфигурация циркония такова, что последняя оболочка имеет два (5s2) электрона, а d-орбиталь имеет общее число два (4d2). Таким образом, валентных электронов для циркония четыре (4 ).

Термины « степень окисления » и « валентность » могут не совпадать, но численно они почти идентичны. Условный заряд атома атома называется степенью окисления. Он может быть как положительным, так и отрицательным. Валентность относится к способности атома образовывать связи. Он не может иметь отрицательное значение.

Какое число валентных электронов имеет цирконий (Zr4+)?

Электронная конфигурация циркония показывает, что последняя оболочка имеет два (5s 2 ) электрона, а d-орбиталь имеет общее количество двух электронов. Валентность циркония (Zr) в данном случае равна 4. Это то, что мы знаем. Атом циркония отдает электрон с последней оболочки для образования связей. Затем он становится ионом циркония (Zr4 + ).

Zr – 4e – Zr 4+

Ионы циркония (Zr  4+ ) имеют электронную конфигурацию 1s  2  2s  2  2p  6  3s  2  3p  6  4s  2  3d  10  4p  6 . Электронная конфигурация иона циркония показывает, что цирконий имеет четыре оболочки и что последняя оболочка содержит восемь электронов (4s  2  4p  6 ).

Электронная конфигурация указывает на то, что ион циркония принял электронную конфигурацию криптона. Валентные электроны (Zr 4+ ) иона циркония имеют восемь электронов, поскольку оболочка, которая содержала последнюю оболочку иона циркония, имеет восемь электронов.

  1.  Валентность — числовая характеристика способности атомов данного элемента связываться с другими атомами.
  2. Валентность водорода постоянна и равна единице.
  3. Валентность кислорода также постоянна и равна двум.
  4. Валентность большинства других элементов непостоянна. Его можно определить по формулам их бинарных соединений с водородом или кислородом.

Какова валентность циркония (Zr)?

 

Валентность и валентные электроны циркония

Валентность (или валентность) — это способность атома элемента присоединяться к другому атому при образовании молекулы. Валентность — это количество неспаренных электронов, находящихся на последней орбитали элемента.

Электронная конфигурация циркония: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2 . Во время образования соединения атом циркония отдает или делится четырьмя электронами с другим атомом, а степень окисления циркония (Zr) равна +4.

Таким образом, валентность элемента циркония равна 4.

Рекомендации:

Alexander Stephenson

Кандидат химических наук, главный редактор Guide-scientific.com. Преподаватель нескольких международных онлайн-школ, член жюри конкурсов по химии и автор научных статей.

Оцените автора

Добавить комментарий