Hur många valenselektroner har zirkonium (Zr)?

How many valence electrons does zirconium (Zr) have Valenselektroner

Zirkonium är det 40:e grundämnet i det periodiska systemet. Zirkonium är grundämnet i grupp 4. Dess symbol är “Zr”. Zirkonium tillhör gruppen d-block. Valenselektronerna för zirkoniumelementet kan därför bestämmas på ett annat sätt.

Zirkonium är en del av zirkon. Zirkonium anses vara ett dispergerat kemiskt element eftersom det inte förekommer separat i den naturliga miljön. I naturen finner geologer det som ett silikat eller oxid.

Att vara i naturen

Innehållet i  jordskorpan  är 0,02 viktprocent. Det förekommer inte i fri form. Bildar mer än 30 mineraler, varav de viktigaste är zirkon ZrSiO  4  ,  baddeleyit  ZrO  2  och  eudialyte  (Na,Ca)  6  ZrOH(Si  3  O  9  )  2  (OH, Cl)  2  .

Användningen av zirkonium och dess föreningar

Zirkonium har använts i industrin sedan 1930-talet. På grund av dess höga kostnad är dess användning begränsad.

Pyroteknik

Zirkonium har en anmärkningsvärd förmåga att brinna i atmosfäriskt syre (självantändningstemperatur – 250 ° C) med praktiskt taget ingen rök, vid hög hastighet och utveckla den högsta temperaturen av alla metalliska bränslen (4650 ° C). Pulveriserat zirkonium används i en blandning med oxidationsmedel (  bertholletsalt ) som ett rökfritt medel i pyrotekniska signalbränder och säkringar, som ersätter  kvicksilverfulminat  och  blyazid  .

Kärnenergi

Zirkonium har ett mycket litet termiskt  neutroninfångningstvärsnitt  . Därför används metalliskt zirkonium, som inte innehåller hafnium, och dess legeringar inom kärnkraftsindustrin för tillverkning av  bränsleelement  ,  värmeväxlare  och andra konstruktioner av kärnreaktorer.

Legering

Inom metallurgi används det som en ligatur. Ett bra desoxidationsmedel och denkvävemedel, överlägsen i effektivitet jämfört med Mn , Si , Ti . Att legera  stål med zirkonium (upp till 0,8%) förbättrar deras mekaniska egenskaper och bearbetbarhet.

Liv

Zirkonium används för tillverkning av en mängd  olika serviser  , som har utmärkta  hygieniska  egenskaper på grund av sin höga kemiska beständighet.

Strukturellt material

I form av ett strukturellt material används det för tillverkning av syrabeständiga  kemiska reaktorer  , armaturer och pumpar. Zirkonium används som ersättning för ädelmetaller. Järnfri zirkon används i form av olika  eldfasta material för att fodra glassmältnings- och metallurgiska ugnar.

Supraledare

Supraledande legering 75 % Nb och 25 % Zr (supraledning vid 4,2K) tål belastningar upp till 100 000 A/cm².

Medicinen

Zirkonium har en hög motståndskraft mot biologiska medier, till och med högre än titan, och utmärkt  biokompatibilitet  , på grund av vilken det används för att skapa  ben-led-  och  tandproteser  , såväl som kirurgiska instrument.

Zirkoniumisotoper

Det är känt att i naturen kan zirkonium hittas i form av fem stabila isotoper, varav en är radioaktiv (96Zr): 90Zr, 91Zr,92Zr och 94Zr. Deras massnummer är 90, 91, 92, 94 respektive 96. Atomkärnan i rubidiumisotopen 90Zr innehåller fyrtio protoner och femtio neutroner, de andra isotoperna skiljer sig från den endast i antalet neutroner.

Atom- och molekylvikt för zirkonium

Den relativa molekylvikten (Mr) för ett ämne är det tal som anger hur många gånger massan av en given molekyl är större än 1/12 av en kolatoms, och den relativa atomvikten (Ar) för ett grundämne är hur många gånger medelmassan för atomerna i ett kemiskt element är större än 1/12 av en kolatoms.

Eftersom zirkonium existerar i det fria tillståndet som enatomsmolekyler av Zr, sammanfaller värdena för dess atomära och molekylära massor. De är lika med 91 224.

Kemiska egenskaper hos zirkonium

Den viktigaste kemiska egenskapen hos zirkonium är dess höga motståndskraft mot korrosion, även när det utsätts för syror och alkalier. Men denna förmåga minskar när den utsätts för höga temperaturer. Den silverfärgade metallen kan även bilda legeringar med andra kemiska grundämnen.

Egenskaper hos zirkoniummetall

Det konstgjorda zirkoniumet är en silvervit metall. Utseendet på cinnober liknar stålets. Metallen har unika egenskaper som ingen annan naturlig formation har.

Molekyl och atom av zirkonium

I det fria tillståndet finns zirkonium i form av monoatomiska Zr-molekyler. Här är några egenskaper som kännetecknar atomen och molekylen av zirkonium:

Atomjoniseringsenergi, eV

6,84

Relativ elektronegativitet

1,33

En atoms radie, nm

0,160

Produktion

Zirkon är en biprodukt från brytning och bearbetning av ilmenit- och rutiltitanmalmer, samt tennbrytning. Mellan 2003 och 2007 steg zirkonpriserna stadigt från $360 till $840 per ton.

Zirkoniumsanden som de samlar in från kustvatten renas med spiralkoncentratorer för att avlägsna lättare material, som sedan säkert placeras tillbaka i vattnet, eftersom de alla är naturliga komponenter i zirkoniumsanden på stranden.

Det mesta av metalliskt zirkonium framställs genom att reducera zirkonium(IV)klorid med metalliskt magnesium i Kroll-processen. Kloriden framställs först:

Hur många valenselektroner har zirkonium (Zr)?

för efterföljande reduktion med magnesium i en heliumatmosfär.

Hur många valenselektroner har zirkonium (Zr)?

 

Den resulterande metallen sintras tills den är tillräckligt formbar för metallurgi.

Zirkonium av kommersiell kvalitet, även erhållet med van Arquel de Boer-metoden, innehåller fortfarande 1 % till 3 % hafnium. Denna förorening är inte viktig för de flesta andra tillämpningar än kärnkraft.

Separation av zirkonium och hafnium

Kommersiellt zirkonium innehåller vanligtvis 1 till 2,5 % hafnium. Detta är inte ett problem för konventionella applikationer eftersom de kemiska egenskaperna hos hafnium och zirkonium är mycket lika. Men neutronabsorptionsegenskaperna är mycket olika, så kärnreaktorapplikationer kräver att hafnium separeras från zirkonium.

Hur kan man ta reda på antalet valensneutroner i en zirkoniumatom?

Dessa är stegen för att bestämma valenselektronen. En av dessa är elektronkonfigurationen. Utan en elektronkonfiguration är det omöjligt att bestämma elektronens valens.

Det är lätt att hitta valenselektronerna för alla element genom att känna till elektronkonfigurationen. Den här webbplatsen har en artikel som förklarar elektronkonfigurationen. Du hittar den här. Den här artikeln fokuserar på elektronkonfiguration.

Forskaren Niels Bohr var den första som gav en förståelse av atomens omloppsbana. 1913 skapade han en modell för atomen. Det finns en fullständig förklaring av omloppsbanan. Banan är den väg i vilken en atoms elektroner kretsar runt kärnan. Dessa vägar är kända som omloppsbana (skal). Dessa skal kan uttryckas som n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K är namnet på den första omloppsbanan (skalet), L är andra, M tredje och N är fjärde. Varje omloppsbana har en kapacitet på 2n 2 elektronhållning.

Hur många protoner och elektroner har en zirkonium(Zr)-atom

Ta till exempel:

  1. n = 1 för K omloppsbana.
    K omloppsbana har en 2n 2 elektronhållarkapacitet = 2 x 1 2 = 2.
  2. För L-banan är n = 2.
    Elektronhållningskapaciteten för L-banan är 2n 2 = 2x 2 2 = 8.
  3. n=3 för M omloppsbana.
    Maximal elektronhållningskapacitet i M omloppsbana = 2n 2 = 2×3 2 =18 elektroner.
  4. n=4 för N omloppsbana.
    Maximal elektronhållningskapacitet i N omloppsbana = 2n 2 = 2×4 2 = 32 elektroner.

Bohrs atommodell kan inte bestämma valenselektronerna för övergångselementet. Det inre skalet innehåller valenselektronerna för övergångselementen.

Dessa suborbitaler kan uttryckas som ‘l’. Aufbau-principen säger att elektroner i en atom först kommer att slutföra orbitalen med lägst energi och sedan långsamt gå vidare till orbitalen med högre energi. Dessa orbitaler kallas s, P, d och f. Deras elektronhållningskapacitet är s = 2, 6, d = 10 och f = 14.

Aufbau-principen kan hjälpa dig att bestämma valenselektronen för övergångselementet. Vi ska nu lära oss hur man bestämmer zirkoniumvalenselektronen.

Vilka är valenselektronerna i zirkonium (Zr)?

ZirkoniumZr-atom-elektronZirkonium är det andra elementet i grupp 4. Elementen i grupperna 3-12 är kända som övergångselement. Det totala antalet elektroner i en sista omloppsbana kallas valenselektronen. Valenselektronerna hos övergångselement hålls dock i den inre omloppsbanan (omloppsbanan). Elektronkonfigurationen för övergångselement indikerar att de sista elektronerna har kommit in i d-orbitalen.

Ett elements egenskaper bestäms av dess valenselektroner. De deltar också i bildandet av obligationer. Zirkonium (Zr) är det 40:e grundämnet i det periodiska systemet. Det betyder att det totala antalet elektroner i zirkoniumatomen är fyrtio.

Elektronkonfigurationen av zirkonium avslöjar att det slutliga skalet (omloppsbanan) har två elektroner. Elektronkonfigurationen av zirkonium med Aufbau-metoden visar att den sista elektronen (4d 2 ) har gått in i d-orbital.

Elektronerna d-orbital och sista skalet måste användas för att beräkna valenselektronen för ett övergångselement. Zirkonium kan bilda bindningar genom att dela sina sista fyra elektroner.

Det betyder att zirkonium består av fyra valenselektroner.

Beräkna det totala antalet elektroner i zirkonium (Zr)

Först måste vi veta antalet elektroner inom zirkoniumatomen. Du behöver veta hur många protoner det finns i zirkonium för att kunna bestämma antalet elektroner. För att veta antalet protoner måste du känna till Zr-atomnumret.

A periodic table is required to determine the atomic number. The periodic table contains the atomic numbers of the zirconium elements. The number of protons is called the atomic number. The nucleus also contains electrons that are equal to protons.

This means that we can now say that the number of electrons in zirconium atoms is equal to 40. The atomic number for zirconium is 40, as can be seen from the periodic table. This means that the total number of electrons in a zirconium atom is 40.

Placering av zirkonium

Do you need to conduct electron configuration of zirconium (Zr)?

Important step 2 This step involves the arrangement of the electrons in zirconium. We know that zirconium has forty electrons. The 1st and 2nd orbitals receive the first two electrons, while the second two enter the 2s orbitals.

The 2p orbital is then reached by the next six electrons. Maximum six electrons can be contained in the p-orbital. Six electrons then enter the 2p orbital. The remaining eight electrons then enter the 3s or 3p orbitals. Two electrons now enter the 4s orbital, as the 3p orbital has been filled.

We know that a 3d-orbital can contain a maximum number of ten electrons. Therefore, the 3d orbital can have a maximum of ten electrons. Six electrons now enter the 4p orbital, as the 3d orbital has been filled. The 5s orbital is now full, and the next two electrons (the 4d 2) enter the 4d-orbital. The zirconium(Zr), electron configuration will therefore be 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2.

Valence is the ability of an atom of a chemical element to form a certain number of chemical bonds with other atoms. It takes values from 1 to 8 and cannot be equal to 0. It is determined by the number of electrons of an atom spent to form chemical bonds with another atom. The valence is a real value. Numerical values of valence are indicated with roman numerals (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Calculate the total electrons and determine the valence shell

The third step is to determine the valence. The valence shell (orbit) is the last shell after the electron configuration. A valence electron is the total number of electrons found in a valenceshell. The inner shell contains the transition elements’ valence electrons.

Valenselektronen bestäms genom att addera det totala antalet elektroner i d-orbital och elektronen i det slutliga skalet av en atom för att bestämma övergångselementet. Elektronkonfigurationen för zirkonium är att det sista skalet har två (5s  2 ) elektroner, och d-orbitalen har totalt två (4d  2 ). Valenselektronerna för zirkonium är därför fyra (4 ).

Termerna ” oxidationsgrad ” och ” valens ” kanske inte är samma, men de är numeriskt nästan identiska. Den villkorliga laddningen av en atoms atom kallas oxidationstillståndet. Det kan vara antingen positivt eller negativt. Valens hänvisar till förmågan hos en atom att bilda bindningar. Det kan inte ha ett negativt värde.

Hur många valenselektroner har zirkonium (Zr 4+ ),?

Elektronkonfigurationen för zirkonium avslöjar att det sista skalet har två (5s 2 ) elektroner, och d-orbitalen har totalt två elektroner. Valensen för zirkonium (Zr) i detta fall är 4. Detta är vad vi vet. Zirkoniumatomen donerar en elektron från det sista skalet för att skapa bindningar. Det blir då en zirkoniumjon (Zr 4+ ).

Zr – 4e – Zr 4+

Zirkoniumjoner (Zr  4+ ), har en elektronkonfiguration av 1s  2  2s  2  2p  6  3s  2  3p  6  4s  2  3d  10  4p  6 . Elektronkonfigurationen för zirkoniumjonen visar att det finns fyra skal till zirkoniumet och att det sista skalet innehåller åtta elektroner (4s  2  4p  6 ).

Elektronkonfigurationen indikerar att zirkoniumjonen har antagit elektronkonfigurationen från krypton. Valenselektronerna (Zr 4+ ) i zirkoniumjonen har åtta elektroner eftersom skalet som innehöll det sista zirkoniumjonskalet har åtta elektroner.

  1.  Valensen är ett numeriskt kännetecken för förmågan hos atomer i ett givet element att binda med andra atomer.
  2. Valensen av väte är konstant och lika med ett.
  3. Valensen av syre är också konstant och lika med två.
  4. Valensen för de flesta av de andra elementen är inte konstant. Det kan bestämmas genom formlerna för deras binära föreningar med väte eller syre.

Vad är valensen för zirkonium (Zr)?

 

Valens- och valenselektroner av zirkonium

Valens (eller valens) är förmågan hos ett elements atom att förena en annan atom i bildandet av en molekyl. Valensen är antalet oparade elektroner som finns i ett elements sista orbital.

Elektronkonfigurationen för zirkonium är 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2 . Under föreningsbildning donerar eller delar zirkoniumatomen fyra elektroner till en annan atom och oxidationstillståndet för zirkonium(Zr) är +4.

Zirkoniumelementets valens är därför 4.

Referenser:

Alexander Stephenson

Candidate of Chemical Sciences, chefredaktör för Guide-scientific.com. Föreläsare vid flera internationella nätskolor, medlem i juryn för kemitävlingar och författare till vetenskapliga artiklar.

Rate author

Kommentera