锆，元素周期表第40号元素。

锆石对于喜欢宝石的人来说并不陌生，其主要成分是硅酸锆，是一种自古以来就为人所知的半宝石。半宝石在宝石学中指除了贵重宝石以外的其他宝石。由于锆石具有高折射率，切割和抛光以后能闪耀出奇光异彩，但硬度和折射率等性能都会与钻石有所不同。它是提炼金属锆的主要矿石，广泛存在于酸性火成岩中，可以有很多种颜色，如红、黄、橙、褐、绿或无色透明等。

1789年，德国化学家克拉普罗斯在锆石中发现锆的氧化物，并根据锆石的英文命名了锆元素。1824年，瑞典化学家贝采尼乌斯首次制成了不纯的金属锆。完全纯净的金属锆，在1914年才被荷兰一家电灯制造厂的两位研究人员用无水四氯化锆和过量金属钠一起密闭加热到500℃制取出来，现在则普遍采用金属镁还原四氯化锆来进行大规模生产。

锆合金主要是锆锡合金，由于其在300—400℃高温高压的水和蒸气中有良好的耐腐蚀性能，不易因吸收中子产生放射性，对核燃料也有良好的相容性，因而被用作氧化铀燃料部件的包壳，但并不意味锆合金在高温下能一直耐腐蚀。如果温度达到900℃以上，锆可以与水反应生成氧化物和氢气。

金属锆还可以添加到钢材中，以改善钢材的性能。在军工中，钢材里只要加进千分之一的锆，就能显著增大钢材的强度和硬度。因此，含锆的装甲钢、大炮的锻件钢、不锈钢等都是制造装甲车、坦克、大炮、防弹板等武器的重要材料。含锆的锌镁合金，在降低密度的同时还能更耐高温，强度也是普通镁合金的两倍，用于喷气发动机构件上再合适不过了。如果把锆掺一点儿放到铜里，抽成铜线，还可以在不影响导电能力的同时增加熔点，非常适合用于制作高压电线。而这些都不需要添加太多的锆，因而锆是冶金工业的“维生素”。

锆还有非常优异的吸气能力，能强烈地吸收氮、氢、氧等气体，100克金属锆在200℃就能吸收817升氢气，900℃以上则能猛烈吸收氮气。普通环境下，金属锆的表面易形成氧化膜，保护内部金属不易被腐蚀。这也是纯净的金属锆很难制取的原因，它与氧的结合给冶炼师傅们制造了很大的麻烦。不过，在电真空工业中，人们会广泛利用锆能吸收气体的特性，将它们涂在电真空元件和仪表的阳极，或其他受热部件的表面，用来吸收真空管中的残留气体，这样能制备出高度真空的电子管和其他电真空仪表，不仅能提高产品的质量还能延长这些产品的使用寿命。

锆的氧化物二氧化锆，能形成三种不同的晶体结构，最出人意料的应用是超强陶瓷。后来人们发现利用二氧化锆制作出的陶瓷，坚韧、耐热，比硬化钢更坚固锋利，于是成为制造高速切削工具的优质材料。

（作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）

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