Цирконий (Zr) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Цирконий (Zr) в периодической системе: 5‑й период, 4‑я группа (по устаревшей классификации — IV B), атомная масса 91,224 а.е.м.

Занимает положение в 5‑м периоде, что определяет его принадлежность к переходным металлам d-блока.

Цирконий — это блестящий, серебристо-белый металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью и тугоплавкостью.

Будучи химическим аналогом титана (расположен над ним) и гафния (расположен под ним), он входит в состав d-элементов IV группы (подгруппа титана).

Нахождение Циркония в 4‑й группе и наличие двух электронов на d-подуровне обуславливают его ключевые параметры:

Наиболее характерную и стабильную валентность IV.

А также широкое применение в ядерной энергетике (оболочки твэлов), производстве огнеупоров, керамики и в ювелирном деле (в виде диоксида циркония — фианита).

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Kr] 4d² 5s².

На которой наглядно можно определить его положение как d-блочного элемента, только начавшего заполнение 4d-подуровня.

Цирконий элемент таблицы Менделеева который можно определить на основании закона периодичности: положение в ряду переходных металлов период 5, группа 4, а также по его порядковому номеру (Z = 40).

Содержание страницы

Как определить положение Циркония в Таблице Менделеева

Локация циркония в таблице описывается характеристиками его атомного ядра — его «химическим аттестатом» (паспортом):

Порядковый номер (атомный номер).
Наименование (название) элемента.
Группа (4-я группа, подгруппа титана).
Период (горизонтальный ряд).
Электронное семейство (цирконий — d‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 40)

Служит уникальным кодом элемента в системе.
В ядре — 40 протонов; в нейтральной оболочке — 40 электронов.
Электронное строение: [Kr] 4d² 5s².

Важно: Высокая тугоплавкость и уникальное свойство почти не поглощать тепловые нейтроны делают цирконий незаменимым материалом для конструкций атомных реакторов.

Название и символ

Название: «цирконий» (от персидского «zargun» — золотистый цвет, относящегося к минералу циркону).
Символ: Zr.
Примечание: Выделен Мартином Клапротом в 1789 году. Чрезвычайно устойчив к воздействию кислот и щелочей.

Чтобы определить цирконий, можно воспользоваться его полной электронной формулой и сложить показатели степени — их сумма будет равна 40.

Группа (4 / IV B)

Расположен в 4‑й группе. В периодической системе цирконий находится в одной вертикальной колонке с титаном (сверху) и гафнием (снизу).

Химический потенциал:

Валентность циркония: типичная валентность IV.
Степень окисления: +4. Его химическое сходство с гафнием настолько велико, что их разделение является одной из самых сложных задач в химии.

Период (5‑й)

Находится в 5‑м периоде — его электроны распределены по пяти энергетическим уровням.

Влияние на свойства:

Химическая активность: При обычных температурах цирконий инертен из-за прочной оксидной пленки $ZrO_2$.
Техническое значение: Используется как легирующая добавка в сталях и сплавах для улучшения их механических свойств.

Все значения элементов в полной сводной таблице параметров химических элементов (Z, Ar, Группа, Период).

Относительная атомная масса (Ar)

Ar(Zr) ≈ 91,224 а.е.м.
Определение: среднее значение массы природных изотопов, которых у циркония пять (наиболее распространенный — 90).

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

d‑Элемент (электронное семейство)

Формирующимся является 4d‑подуровень (4d²).

Специфика блока: Как d-элемент, цирконий проявляет свойства переходного металла, способен к образованию комплексных соединений с высокими координационными числами.

Определение энергетических уровней Циркония по Таблице Менделеева

Положение Циркония (Zr) в системе Менделеева — это готовый «паспорт» его внутреннего устройства.

1. 5-й период (Количество этажей)

Номер периода определяет число электронных слоев.

Итог: У Циркония 5 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Циркония — 40. Его 40 электронов распределены по уровням следующим образом:

Zr ) 2 ) 8 ) 18 ) 10 ) 2

3. 4-я группа (Химический характер)

Цирконий — элемент побочной подгруппы IV группы (или 4-й группы).

d-элемент: Относится к переходным металлам начала d-блока.
Металлические свойства: Тугоплавкий, ковкий при высокой чистоте, обладает парамагнитными свойствами.

Проверка знаний: Как определить цирконий по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Цирконий (Zr) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер элемента — 40.

2) Находится в 5-м периоде, 4-й группе.

3) Является d-элементом с высшей валентностью IV.

4) Является галогеном.

5) Жидкий металл при комнатной температуре.

6) Расположен в главной подгруппе I группы.

Показать верные ответы и пояснения

Правильные ответы: 1, 2, 3

1) Номер 40. Отражает заряд ядра атома.
2) 5-й период, 4-я группа. Географические координаты элемента в системе.
3) d-элемент. Указывает на заполнение предвнешнего d-уровня.
4) Ошибка. Галогены — это 17-я группа (фтор, хлор и др.).
5) Ошибка. Цирконий — очень тугоплавкий твердый металл (t пл. = 1855 °C).
6) Ошибка. Это положение щелочных металлов.

Для полноценного понимания свойств, применения в технике и ювелирном искусстве, переходите к нашей главной статье: цирконий химический элемент.

Часто задаваемые вопросы:

Где находится Цирконий в таблице Менделеева?

Цирконий расположен в 5-м периоде, 4-й группе. Его порядковый номер — 40.

Сколько у него электронных уровней?

У циркония 5 энергетических уровней.

Электронная схема: 2, 8, 18, 10, 2.

К какому электронному семейству относится цирконий?

Цирконий является d-элементом. На его 4d-подуровне находятся 2 электрона.