°C
Übergangsmetalle
AGM-154 Joint Standoff Weapon
Abgas
Actinium
Actinoide
Aggregatzustand
Alizarin
Alkalimetalle
Alkene
Alkine
Alkohole
Aluminium
Americium
Ammoniak
Analytische Chemie
Antike
Antimon
Antitranspirant
Argon
Arsen
Astat
Atomare Masseneinheit
Atommasse
Atomradius
Atomspektrometrie#AAS .28Atomabsorption.29
Aufschluss (Chemie)
Australien
Baddeleyit
Barium
Basen (Chemie)
Basisches Zirconium(IV)-carbonat
Berkelium
Beryllium
Betastrahlung
Bismut
Blei
Blitzlicht
Blitzlichtpulver
Block des Periodensystems
Bohrium
Bor
Brasilien
Brechzahl
Brennelement
Brom
Bromide
Bruchzähigkeit
CAS-Nummer
Cadmium
Caesium
Calcium
Calciumoxid
Californium
Carbide
Cer
Chemische Reaktion
Chemische Verbindung
Chemisches Element
Chemisches Element#Sortierte Liste chemischer Elemente
Chlor
Chloride
Chrom
Cobalt
Copernicium
Corilagin
Curium
Cyclopentadien
D-Orbital
Dampfdruck
Darmstadtium
Diamant
Dichte
Digital Object Identifier
Doppelter Betazerfall
Dubnium
Dysprosium
Edelgase
Edelstein
Einfangquerschnitt
Einsteinium
Eisen
Elektrische Leitfähigkeit
Elektron
Elektronegativität
Elektronegativität#Pauling-Skala
Elektronen-Einfang
Elektronenkonfiguration
Elektronenvolt
Elementarzelle
Elementsymbol
Empfindlichkeit (Technik)
Energieniveau
Erbium
Erdalkalimetalle
Erdhülle
Erdkruste
Eudialyt
European chemical Substances Information System
Europium
Übergangsmetalle
AGM-154 Joint Standoff Weapon
Abgas
Actinium
Actinoide
Aggregatzustand
Alizarin
Alkalimetalle
Alkene
Alkine
Alkohole
Aluminium
Americium
Ammoniak
Analytische Chemie
Antike
Antimon
Antitranspirant
Argon
Arsen
Astat
Atomare Masseneinheit
Atommasse
Atomradius
Atomspektrometrie#AAS .28Atomabsorption.29
Aufschluss (Chemie)
Australien
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Barium
Basen (Chemie)
Basisches Zirconium(IV)-carbonat
Berkelium
Beryllium
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Blei
Blitzlicht
Blitzlichtpulver
Block des Periodensystems
Bohrium
Bor
Brasilien
Brechzahl
Brennelement
Brom
Bromide
Bruchzähigkeit
CAS-Nummer
Cadmium
Caesium
Calcium
Calciumoxid
Californium
Carbide
Cer
Chemische Reaktion
Chemische Verbindung
Chemisches Element
Chemisches Element#Sortierte Liste chemischer Elemente
Chlor
Chloride
Chrom
Cobalt
Copernicium
Corilagin
Curium
Cyclopentadien
D-Orbital
Dampfdruck
Darmstadtium
Diamant
Dichte
Digital Object Identifier
Doppelter Betazerfall
Dubnium
Dysprosium
Edelgase
Edelstein
Einfangquerschnitt
Einsteinium
Eisen
Elektrische Leitfähigkeit
Elektron
Elektronegativität
Elektronegativität#Pauling-Skala
Elektronen-Einfang
Elektronenkonfiguration
Elektronenvolt
Elementarzelle
Elementsymbol
Empfindlichkeit (Technik)
Energieniveau
Erbium
Erdalkalimetalle
Erdhülle
Erdkruste
Eudialyt
European chemical Substances Information System
Europium
Eigenschaften
Kr 4d2 5s2
40
Zr
Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl
Zirconium, Zr, 40
Serie
Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block
4, 5, d
Aussehen
silbrig weiß
CAS-Nummer
7440-67-7
Massenanteil an der Erdhülle
0,021 %[1]
Atomar [2]
Atommasse
91,224 u
Atomradius (berechnet)
155 (206) pm
Kovalenter Radius
148 pm
Elektronenkonfiguration
Kr 4d2 5s2
Elektronen pro Energieniveau
2, 8, 18, 10, 2
1. Ionisierungsenergie
640,1 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie
1270 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie
2218 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie
3313 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand
fest
Modifikationen
zwei (α-/β-Zr)
Kristallstruktur
hexagonal;
kubisch > 1140 K (867 °C)
Dichte
6,501 g/cm3 (25 °C)[3]
Mohshärte
5
Magnetismus
paramagnetisch (χm = 1,1 · 10−4)[4][5]
Schmelzpunkt
2130 K (1857 °C)
Siedepunkt
4682 K (4409 °C)
Molares Volumen
14,02 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme
590,5 kJ/mol
Schmelzwärme
16,9 kJ/mol
Dampfdruck
0,00168 Pa bei 2125 K
Schallgeschwindigkeit
4650 (long.), 2250 (trans.) m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität
270,0 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit
2,36 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit
22,7 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände
4, 2
Normalpotential
−1,553 V (ZrO2 + 4 H+ + 4 e−
→ Zr + 2 H2O)
Elektronegativität
1,33 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop
NH
t1/2
ZM
ZE MeV
ZP
89Zr
{syn.}
78,41 h
ε
2,832
89Y
90Zr
51,45 %
Stabil
91Zr
11,22 %
Stabil
92Zr
17,15 %
Stabil
93Zr
{syn.}
1,53 · 106 a
β−
0,091
93Nb
94Zr
17,38 %
Stabil
95Zr
{syn.}
64,02 d
β−
1,125
95Nb
96Zr
2,8 %
24 · 1018 a
β−β−
3,350
96Mo
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin
γ in
rad·T−1·s−1
E
fL bei
B = 4,7 T
in MHz
91Zr
−5/2
2,496 · 107
0,00948
18,7
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [6]
Pulver
Leicht-
entzündlich
(F)
R- und S-Sätze
R: 15-17 (nicht stabilisiert)
R: 15 (phlegmatisiert)
S: (2)-7/8-43
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Zirconium, häufig auch Zirkonium, ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Zr und der Ordnungszahl 40. Sein Name leitet sich vom Zirkon, dem häufigsten Zirconium-Mineral, ab. Im Periodensystem steht es in der 5. Periode; es ist das zweite Element der 4. Gruppe (veraltet 4. Nebengruppe) oder Titangruppe. Zirconium ist ein sehr korrosionsbeständiges Schwermetall. Biologische Funktionen sind nicht bekannt; es kommt nur in geringen Mengen (4 mg/kg) im menschlichen Organismus vor und ist nicht toxisch.[7]
Inhaltsverzeichnis
1 Geschichte
2 Vorkommen
3 Gewinnung und Darstellung
4 Eigenschaften
4.1 Physikalische Eigenschaften
4.2 Chemische Eigenschaften
5 Isotope
6 Verwendung
7 Sicherheitshinweise
8 Nachweis
9 Verbindungen
9.1 Zirconiumdioxid
9.2 Halogenide
9.3 Weitere Zirconiumverbindungen
10 Einzelnachweise
11 Literatur
12 Weblinks
Bearbeiten Geschichte
Das wichtige zirconiumhaltige Mineral Zirkon (Zr[SiO4) ist als Schmuckstein bereits seit der Antike bekannt. Zirconium als Element wurde 1789 von Martin Heinrich Klaproth in einer aus Ceylon stammenden Probe des Minerals Zirkon entdeckt und nach diesem benannt. Erstmals dargestellt wurde das Metall 1824 von Jöns Jakob Berzelius durch Reduktion von K2ZrF6 mit Kalium. Dazu erhitzte er „ein Gemenge aus flusssaurem Zirkon-Kali mit Kalium in einer eisernen Röhre“. Nach Behandlung mit Wasser, Trocknen und längerem Erhitzen mit verdünnter Salzsäure erhielt Berzelius ein „klumpiges Pulver, welches wie Kohle schwarz“ war und erst „durch Zusammendrücken mit dem Polierstahl eine dunkelgraue Farbe und Glanz“ erhielt.[8] Die korrekte Atommasse konnte dagegen erst 1924 bestimmt werden, da – neben Fehlern bei der Durchführung der Experimente - nicht bekannt war, dass Zirconium stets geringe Mengen Hafnium enthält. Ohne diese Information ergaben Messungen immer eine etwas zu hohe Atommasse.[9] Die erste praktische Anwendung von Zirconium war der Einsatz als rauchloses Blitzlichtpulver.
Bearbeiten Vorkommen
Zirkon
Zirconium kommt in der Erdkruste mit einem Gehalt von ca. 0,016 %[10] vor. In der nach Häufigkeit geordneten Liste der Elemente steht Zirconium an 18. Stelle[11] und ist häufiger als die bekannteren Elemente Chlor und Kupfer. Es ist zwar sehr weit verbreitet, findet sich aber meist nur in sehr geringen Mengen und in sehr kleinen Kristallen (typischerweise um 0,1 mm). Darum wurde Zirconium in früherer Zeit als selten angesehen. Zirconium wird vor allem in silikatischen Intrusivgesteinen wie Granit gefunden. Es kommt nicht gediegen, sondern nur in einigen Mineralen, vor allem als Zirkon (ZrSiO4) und Baddeleyit (ZrO2) sowie dem selteneren roten Eudialyt (Na4(CaCeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2) gebunden vor. Es ist fast immer mit Hafnium vergesellschaftet. Zirkon ist – wegen seines hohen Schmelzpunktes von 2550 °C[12], seiner großen Härte und geringen Reaktivität – das älteste auf der Erde auffindbare Mineral und kann auf Grund eingelagerter Uran- und Thoriumisotope für radiometrische Altersbestimmungen verwendet werden.
Als Rohstoffe dienen meist sekundäre Lagerstätten, so genannte Seifenlagerstätten. Diese entstehen, wenn das umliegende Gestein verwittert und nur der besonders verwitterungsresistente Zirkon zurückbleibt. Weitere solche Lagerstätten können durch Wasserströmungen entstehen, die Zirkonkristalle ausspülen und an anderen Stellen anspülen. Primäre Lagerstätten haben dagegen meist einen für den rentablen Abbau zu geringen Zirconium-Gehalt.
Zeitliche Entwicklung der Zirkonförderung
Die wichtigsten Zirconium-Lagerstätten liegen in Australien, den USA und Brasilien. Bei abbauwürdigen Reserven von 38 Millionen Tonnen lag die Weltjahresförderung von Zirconiummineralen 2006 bei 920.000 Tonnen (gerechnet als Zirkon). Davon werden nur etwa 5 % zu Metall und Legierungen weiterverarbeitet.[13] Die wichtigsten Förderländer waren 2006 mit großem Abstand Australien und Südafrika.[14]
Bearbeiten Gewinnung und Darstellung
"Crystal Bar" aus 99,97 % reinem Zirconium, hergestellt nach dem Van-Arkel-de-Boer-Verfahren
Zirkon als häufigster Zirconium-Rohstoff muss vor der Weiterverarbeitung erst in Zirconiumdioxid umgewandelt werden. Dazu wird der Zirkon in einer Natriumhydroxid-Schmelze gekocht (alkalischer Aufschluss). Das Zirconiumdioxid wird danach mit Koks im Lichtbogen zu Zirconiumkarbonitrid (Kohlenstoff und stickstoffhaltiges Zirconium) und anschließend mit Chlor zu Zirconiumtetrachlorid umgesetzt.
Eine direkte Reduktion von Zirconiumdioxid mit Kohlenstoff (wie im Hochofenprozess) ist nicht möglich, da die hierbei entstehenden Carbide sehr schwer vom Metall zu trennen sind. Stattdessen wird Zirconiumtetrachlorid im so genannten Kroll-Prozess mit Magnesium in einer Helium-Atmosphäre zu Zirconiummetall reduziert.
Um reineres Zirconium gewinnen zu können, wird das Van-Arkel-de-Boer-Verfahren angewendet. Dabei reagiert während des Erhitzens unter Vakuum zunächst das Zirconium mit Iod zu Zirconium(IV)-iodid. Dieses wird an einem heißen Draht wieder zu Zirconium und Iod zersetzt:
Zirconiumtetraiodid bildet sich bei 200 °C aus Zirconium und Iod; es zerfällt wieder bei 1300 °C.
Zirconium und Hafnium sind auf einfache chemische Art nicht zu trennen. Deshalb enthält auch dieses hochreine Zirconium noch immer Hafnium. Da es für viele Anwendungen in der Reaktor-Technik wichtig ist, dass das Zirconium kein Hafnium mehr enthält, spielen Trennverfahren für diese beiden Metalle eine wichtige Rolle. Eine Möglichkeit sind Extraktionsverfahren, in denen die unterschiedliche Löslichkeit von Zirconium- und Hafniumverbindungen in speziellen Lösungsmitteln ausgenutzt wird. Häufig werden die Thiocyanate und ihre unterschiedliche Löslichkeit in Methylisobutylketon ausgenutzt. Weitere Möglichkeiten bieten Ionenaustauscher oder die fraktionierte Destillation von geeigneten Verbindungen.
Bearbeiten Eigenschaften
Bearbeiten Physikalische Eigenschaften
Kristallstruktur von α-Zirconium
Zirconium ist ein silbrig-glänzendes Schwermetall (Dichte 6,501 g/cm3 bei 25 °C[3]), es ähnelt äußerlich Stahl. Das Metall kristallisiert in zwei unterschiedlichen Modifikationen, in die es durch Temperaturänderung überführt werden kann. Unterhalb von 870 °C kristallisiert α-Zirconium im hexagonalen Kristallsystem (hexagonal-dichteste Kugelpackung, Magnesium-Typ) in der Raumgruppe 6/mmm mit den Gitterparametern a = 323 pm und c = 514 pm sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle. Bei 870 °C ändert sich die Kristallstruktur zur kubisch-innenzentrierten β-Struktur (Wolfram-Typ) mit der Raumgruppe und dem Gitterparameter a = 361 pm.[3]
Zirconium ist relativ weich und biegsam. Es lässt sich gut durch Walzen, Schmieden und Hämmern verarbeiten. Durch geringe Verunreinigungen von Wasserstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff im Metall wird es aber spröde und schwer zu verarbeiten. Die elektrische Leitfähigkeit ist nicht so gut wie die anderer Metalle. Sie beträgt nur etwa 4 % von der des Kupfers. Im Gegensatz dazu ist Zirconium aber ein guter Wärmeleiter. Im Vergleich zum leichteren Homologen Titan sind Schmelz- und Siedepunkt etwas höher (Schmelzpunkt: Titan: 1667 °C, Zirconium: 1857 °C). Auch die elektrische und Wärmeleitfähigkeit sind besser. Unterhalb von 0,55 K[7] wird Zirconium supraleitend.
Die Eigenschaften des Zirconiums und des schwereren Homologen Hafnium ähneln sich auf Grund der Lanthanoidenkontraktion sehr. Diese bedingt ähnliche Atomradien (Zr: 159 pm, Hf: 156 pm[7]) und damit ähnliche Eigenschaften. Die beiden Metalle unterscheiden sich allerdings erheblich in ihrer Dichte (Zr: 6,5 g/cm3, Hf: 13,3 g/cm3[11]).
Eine wichtige Eigenschaft, wegen der Zirconium eine große Bedeutung im Reaktorbau erlangt hat, ist sein geringer Einfangquerschnitt für Neutronen. In dieser Eigenschaft unterscheidet sich Zirconium ebenfalls sehr vom Hafnium. Dies macht die aufwändigen Trennverfahren für diese Anwendungen nötig.
Bearbeiten Chemische Eigenschaften
Zirconium ist ein unedles Metall, das in der Hitze mit vielen Nichtmetallen reagiert. Vor allem als Pulver verbrennt es mit weißer Flamme zu Zirconiumdioxid, bei Anwesenheit von Stickstoff auch zu Zirconiumnitrid und Zirconiumoxinitrid. Kompaktes Metall reagiert erst bei Weißglut mit Sauerstoff und Stickstoff. Bei erhöhtem Druck reagiert Zirconium auch bei Raumtemperatur mit Sauerstoff, da das gebildete Zirconiumoxid im geschmolzenen Metall löslich ist.[7]
Zirconium ist an der Luft durch eine dünne, sehr dichte Zirconiumoxidschicht passiviert und deshalb reaktionsträge. Es ist darum in fast allen Säuren unlöslich, lediglich Königswasser und Flusssäure greifen Zirconium schon bei Raumtemperatur an. Wässrige Basen reagieren nicht mit Zirconium.
Bearbeiten Isotope
Vom Zirconium sind viele Isotope zwischen 78Zr und 110Zr bekannt.[15] Dabei ist natürliches Zirconium ein Mischelement, das aus insgesamt fünf Isotopen besteht. Dies sind 90Zr, das mit einem Anteil von 51,45 % des natürlichen Zirconiums am häufigsten vorkommt, sowie die schwereren Isotope 91Zr (11,32 %), 92Zr (17,19 %), 94Zr (17,28 %) und 96Zr mit 2,76 % Anteil. 96Zr ist als einziges natürliches Isotop schwach radioaktiv, es zerfällt mit einer Halbwertszeit von 24 · 1018 Jahren unter doppeltem Betazerfall zu 96Mo. Das Isotop 91Zr kann mit Hilfe der NMR-Spektroskopie nachgewiesen werden.
→ Liste der Zirconium-Isotope
Bearbeiten Verwendung
Zirconiumstab
Eine wichtige Verwendung für Zirconium sind die aus Zircaloy hergestellten Hüllen der Uran-Brennelemente in Kernkraftwerken. Diese Legierung besteht aus ca. 90 % Zirconium und geringen Anteilen an Zinn, Eisen, Chrom oder Nickel, darf jedoch kein Hafnium enthalten. Der Grund für die Wahl dieses Elements ist der schon oben beschriebene geringe Einfangquerschnitt für thermische Neutronen bei gleichzeitig großer Korrosionsbeständigkeit, welche es auch als Baumaterial für chemische Anlagen, vor allem für spezielle Apparateteile wie Ventile, Pumpen, Rohre und Wärmeaustauscher geeignet macht. Als Legierungszusatz zu Stahl erhöht es ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit. Aus entsprechenden Legierungen werden unter anderem chirurgische Instrumente hergestellt.
Da Zirconium mit geringen Mengen Sauerstoff und Stickstoff reagiert, kann es als Gettermaterial in Glühlampen und Vakuumanlagen zur Aufrechterhaltung des Vakuums genutzt werden. Diese Eigenschaft wird auch in der Metallurgie ausgenutzt, um Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aus Stahl zu entfernen.
Wegen seiner Eigenschaft, beim Verbrennen ein sehr helles Licht auszusenden, wurde es neben Magnesium als Blitzlichtpulver verwendet. Im Gegensatz zu Magnesium hat Zirconium den Vorteil, rauchfrei zu sein. Diese Eigenschaft wird ebenso in Feuerwerkskörpern und Signallichtern ausgenutzt.
Zirconium sendet beim Aufprall auf Metalloberflächen einen Funkenschwall ab und ist brennbar. Dieses nutzt das Militär in einigen Munitionssorten wie der Schrotflinten-Spezialmunition Dragon's Breath und der US-amerikanischen Allzweck-Gleitbombe AGM-154 JSOW aus. In der Filmtechnik wird dieser Effekt für nicht-pyrotechnische Aufpralleffekte von beispielsweise Gewehrkugeln auf Metalloberflächen benutzt.
Zirconium-Niob-Legierungen sind supraleitend und bleiben dies auch, wenn starke Magnetfelder angelegt werden. Sie werden daher für supraleitende Magnete verwendet.
Bearbeiten Sicherheitshinweise
Es sind keine toxischen Effekte von Zirconium und seinen Verbindungen bekannt. Wegen der dichten Oxidschicht ist kompaktes Zirconium nicht brennbar. In Pulverform kann es dagegen beim Erhitzen an der Luft anfangen zu brennen. Zirconiumbrände sind sehr gefährlich, da zum Löschen weder Wasser (heftige Reaktion unter Wasserstoffbildung), noch Kohlenstoffdioxid oder Halon verwendet werden dürfen. Zirconiumbrände müssen mit Metallbrandlöschern (Klasse D) oder trockenem Sand gelöscht werden.[16]
Bearbeiten Nachweis
Mit Alizarinrot-S bildet Zirconium im Sauren eine charakteristische rot-violette Verbindung (Farblack), welche bei Zugabe von Fluoridionen unter Bildung des Zirconium-Fluorokomplexes wieder verschwindet. Diese Reaktion kann als qualitativer Nachweis sowohl von Zirconium als auch von Fluor dienen. Da schon geringe Mengen Fluorid (und anderer Anionen) stören, ist dieser Nachweis für Mineralanalysen ungeeignet.[17][18] Daneben sind einige andere organische Verbindungen, wie Tannin, Kupferron, Phenylarsonsäure, Oxin oder Xylenolorange, als Nachweisreagenz geeignet. Eine weitere charakteristische Verbindung ist Zirconiumoxidchlorid ZrOCl2 · 8 H2O, die in typischen Nadeln kristallisiert. In der modernen Analytik kann Zirconium über Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) oder Massenspektrometrie (auch anhand des Isotopenmusters) nachgewiesen werden.
Eine Möglichkeit zur quantitativen Analyse ist die Fällung von schwerlöslichem Zirconiumhydroxid mit Ammoniak und anschließendem Verglühen zu Zirconiumdioxid.
Fällung des Hydroxids
Umsetzen zur Wägeform
Bearbeiten Verbindungen
→ Kategorie:Zirconiumverbindung
Zirconium bildet als unedles Metall eine Vielzahl von Verbindungen. Die meisten Zirconiumverbindungen sind Salze. Häufig sind sie sehr stabil und besitzen einen hohen Schmelzpunkt. Die Oxidationsstufe +IV ist bevorzugt und am stabilsten. Es sind aber auch Verbindungen in den Oxidationsstufen +III bis +I, bei Komplexen sogar in den Stufen 0, −I und −II bekannt.
Bearbeiten Zirconiumdioxid
Zirkonia
Die wichtigste Zirconiumverbindung ist Zirconiumdioxid ZrO2, ein sehr stabiles und hochschmelzendes Oxid. Zirconiumdioxid dient zur Herstellung feuerfester Auskleidungen in Tiegeln und Öfen. Um es hierfür zu verwenden, muss es aber zur Stabilisierung der kubischen Hochtemperaturphase mit Calcium, Yttriumoxid oder Magnesiumoxid stabilisiert werden. Daneben wird es als Schleifmittel und wegen der weißen Farbe als Weißpigment für Porzellan genutzt.
Zirconiumdioxid-Kristalle sind farblos und besitzen eine hohe Brechzahl. Darum dienen sie unter dem Namen Zirkonia als künstlicher Edelstein und Ersatz für Diamanten.
Wird Zirconiumoxid mit Yttriumoxid vermischt, ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten. Bei drei Prozent Yttriumoxid-Gehalt wird das ZrO2 in einer verzerrten Fluorit-Struktur stabilisiert. Dadurch wirkt es bei Temperaturen von über 300 °C als Leiter für Sauerstoff-Ionen. Eine wichtige Anwendung hierfür ist die Lambdasonde in Autos, die zum Messen des Sauerstoffgehaltes in Abgasen für den Katalysator dient. Bei 15 % Yttriumoxidgehalt sendet Zirconiumoxid bei 1000 °C ein sehr helles, weißes Licht aus. Dieses findet in der so genannten Nernst-Lampe Anwendung. Da Yttrium-Zirconium-Keramiken eine extrem hohe Bruchzähigkeit besitzen, werden sie beispielsweise in der Zahntechnik als hochstabiles Kronen- und Brückengerüst, in künstlichen Hüftgelenken und Zahnimplantaten oder als Verbindungselement bei Teleskopen verwendet. Dabei lösen sie zunehmend Gold und andere Metalle in der Funktion ab.
Zirconiumoxid wird zudem oft für Kugellager verwendet. Vor allem für die Laufringe der Lager hat ZrO2 den großen Vorteil, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient nahe dem von Stahl ist. Andere technische Keramiken wie Siliciumnitrid haben üblicherweise einen erheblich geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten.[19]
Bearbeiten Halogenide
Mit den Halogenen Fluor, Chlor, Brom und Iod bildet Zirconium mehrere Reihen von Verbindungen. Es sind von allen Halogenen Verbindungen der Formen ZrX4, ZrX3 und ZrX2 bekannt. Dazu kommen noch die Chloride, Bromide und Iodide der Form ZrX. Am stabilsten sind dabei die Tetrahalogenide der Form ZrX4. Von keinem der Zirconiumhalogenide sind wichtige Anwendungsbereiche bekannt, wobei Zirconiumchloride als Zwischenprodukte bei der Herstellung von reinem Zirconium entstehen.
Bearbeiten Weitere Zirconiumverbindungen
Zirconiumsilicat, ZrSiO4, besser bekannt unter dem Mineralnamen Zirkon, ist die in der Natur häufigste Zirconium-Verbindung. Es stellt die wichtigste Quelle für Zirconium und seine Verbindungen dar. Daneben wird Zirkon als Schmuckstein verwendet.
Organische Zirconiumverbindungen sind meist instabil. Von Bedeutung sind vor allem organische Zirconiumkomplexe, sog. Zirconocene, mit Resten wie Cyclopentadienyl. Sie sind technisch wichtig als Katalysator bei der Polymerisation von Alkenen, insbesondere für die Herstellung von Polypropylen. Eine weitere Anwendung einer organischen Zirconium-Verbindung besteht in der Hydrozirconierung. Dabei werden Alkene mit Hilfe des Schwartz-Reagenzes Cp2ZrHCl (Cp = Cyclopentadienyl) in Alkohole oder Halogenkohlenwasserstoffe überführt. Bei der Reaktion von terminalen Alkinen mit dem Schwartz-Reagenz entstehen bei der Hydrozirconierung trisubstituierte Doppelbindungen, die weitere Umsetzung mit einem elektrophilen Reagenz führt zu trans-funktionalisierten Alkenen in hoher stereochemischer Reinheit.
Aluminium–Zirconium-Komplexe können als Antitranspirant verwendet werden.
Kaliumhexafluoridozirconat(IV) K2ZrF6 (CAS: 16923-95-8) kann zur Trennung von Zirconium von Hafnium eingesetzt werden.
Zirconiumcarbonat liegt als basischer Komplex vor. Es wird unter anderem in der Papierindustrie verwendet.
Bearbeiten Einzelnachweise
↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind aus www.webelements.com (Zirconium) entnommen.
↑ a b c Gordon B. Skinner, Herrick L. Johnston: Thermal Expansion of Zirconium between 298°K and 1600°K. In: J. Chem. Phys. 1953, 21, S. 1383-1284, doi:10.1063/1.1699227.
↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert. Beim Vorzeichen dürfte es sich in dieser Quelle um einen Druckfehler handeln, da Übergangsmetalle grundsätzlich paramagnetisch sind (siehe zweite Quelle).
↑ Kojima H, Tebble RS, Williams DEG (1961): The variation with temperature of the magnetic susceptibility of some of the transition elements. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 260 (1301): 237–250. http://www.jstor.org/stable/2413728. Werte dort sind auf die Masse in Gramm bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert. Im Gegensatz zur vorigen Quelle ist hier das Vorzeichen positiv.
↑ Eintrag zu CAS-Nr. 7440-67-7 im European chemical Substances Information System ESIS
↑ a b c d Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
↑ Johann Joseph Prechtl: Jahrbücher des kaiserlichen königlichen polytechnischen Instituts in Wien, 1826, Bd. 9, S. 265.
↑ O. Hönigschmied, E. Zintl, F. Gonzalez: Über das Atomgewicht des Zirconiums. In: Zeitschrift für allgemeine und anorganische Chemie, 1924, 139, S. 293–309.
↑ Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie, Band 1. 9. Auflage, dtv-Verlag, 2000, ISBN 3-423-03217-0.
↑ a b N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, 1988, S. 1231, ISBN 3-527-26169-9.
↑ Datenblatt Zirconium bei Acros, abgerufen am 19. Februar 2010..
↑ Mineral Yearbook 2005 der U.S. Geological Society für Zirconium
↑ Zirconium bei usgs mineral Resources
↑ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In: Nuclear Physics, 2003, Bd. A 729, S. 3–128.
↑ Eintrag zu Zirconium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 5. April 2008 (JavaScript erforderlich).
↑ Jander - Blasius: Einführung in das anorganisch chemische Praktikum (qualitative Analyse), 13. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990, S. 130.
↑ Verordnung über die Analyse von Kosmetika
↑ Hochleistungskeramiken von CEROBEAR
Bearbeiten Literatur
Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie, Band 1. 9. Auflage, dtv-Verlag, 2000, ISBN 3-423-03217-0.
M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie. 1. Auflage, Spektrum Verlag, 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage, VCH Verlagsgesellschaft, 1988, ISBN 3-527-26169-9.
Bearbeiten Weblinks
Wiktionary: Zirkonium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Zirconium – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien
kristallines Zirkonium als Abbildung in der Elementansammlung von Heinrich Pniok
Periodensystem der Elemente
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Uut
Uuq
Uup
Uuh
Uus
Uuo
Alkalimetalle
Erdalkalimetalle
Lanthanoide
Actinoide
Übergangsmetalle
Metalle
Halbmetalle
Nichtmetalle
Halogene
Edelgase
Dieser Artikel wurde am 24. August 2007 in dieser Version in die Liste der exzellenten Artikel aufgenommen.
Smith & Nephew's Exclusive OXINIUM(TM) Material for Hip Replacement Implants Chosen for Premium Reimbursement in ...
MEMPHIS, Tenn., Feb. 18, 2011 /PRNewswire/ -- OXINIUM(TM) Oxidized Zirconium, the patented advanced bearing material from Smith & Nephew (NYSE: SNN, LSE: SN) Orthopaedics Division, has been awarded a C1 premium reimbursement classification in Japan for use in hip replacement surgery. The decision by the Central Medical Insurance Committee comes three years after it awarded Smith & Nephew with ...
zirconium: Definition from Answers.com
zirconium n. ( Symbol Zr ) A lustrous, grayish-white, strong, ductile metallic element obtained primarily from zircon and used chiefly in ceramic
Diamonds and coal, Feb. 18
Coal to the Corporation, for raising tuition 3.5 percent. We didn't know this was what you meant by 'Plan for Academic Enrichment.' ...
Zirconium - New World Encyclopedia
Zirconium is also used in corrosion-resistant piping, heat exchangers, and lamp filaments. ... Zirconium and hafnium are contained in zircon at a ratio of about 50 ...
Westinghouse gets $400M deal for nuclear fuel rod fabrication
Westinghouse Electric Co. said yesterday that it has a long-term agreement worth more than $400 million to provide nuclear fuel fabrication services for power plants in South Carolina.
Zirconium
Zirconium is never found as a native metal, but is instead obtained mainly from the mineral zircon. ... Zirconium is highly resistant to corrosion by alkalis, acids, salt ...
Diamonds and Coal
A diamond to the University, for tracking down a priceless Civil War-era sword stolen from the AnnMary Brown Memorial in the 1970s. Even if we don't let ROTC back on campus, we'll still be able to defend ourselves if RISD ever invades. ...
Zirconium
Zirconium is found in abundance in S-type stars, and has been identified in the sun and meteorites. ... Zirconium is produced commercially by reduction of chloride with ...
Matamec Announces a 42% Increase in TREO Indicated Resources at its Zeus Property
MONTREAL, QUEBEC--(Marketwire - Jan. 20, 2011) - Matamec Explorations Inc. (" Matamec " or the "Company")(TSX VENTURE:MAT ) announces that it has received an updated NI 43-101 resource calculation from SGS Canada Inc. - Geostat geological group ("SGS Geostat") for the Kipawa deposit located on its Zeus property. For reference, the original resource estimate, dated May 20 th 2010, has been made ...
How zirconium is made - material, manufacture, making, used ...
Zirconium, symbol Zr on the Periodic Table, is a metal most often found in and extracted from the silicate mineral zirconium silicate and the oxide mineral baddeleyite. ...
Feds still unsure what set off deadly W.Va. blast
Associated Press - January 26, 2011 11:35 AM ET MORGANTOWN, W.Va. (AP) - Federal investigators have yet to determine what sparked a factory explosion in the Northern Panhandle that killed three...
It's Elemental - The Element Zirconium
The Element Zirconium - Basic Physical and Historical Information ... Zirconium is a corrosion resistant metal that is used in high performance pumps and valves. ...
Still Unsure of Cause of Deadly WV Plant Explosion
Federal investigators have yet to determine what sparked a factory explosion in the Northern Panhandle that killed three men.
Zirconium
Zirconium also occurs in some 30 other recognized mineral species. ... Commercial nuclear power generation now takes more than 90% of zirconium metal production. ...
Diamonds and coal, Feb. 11
Coal to the Swearer Center for Public Service, which is just now changing its compensation polices to comply with the Fair Labor Standards Act of 1938. If the entire University was as behind the times as Swearer, the faculty would still be full of whit...
Zirconium definition of Zirconium in the Free Online Encyclopedia.
Encyclopedia article about Zirconium. Information about Zirconium in the Columbia Encyclopedia, Computer Desktop Encyclopedia, computing dictionary. zirconium oxide
Glidewell Laboratories Announces Nanozirconia Technology Breakthrough
Glidewell Dental Lab's Continued Research and Development Efforts Lead to New Ceramic Nanotechnology (PRWeb February 15, 2011) Read the full story at http://www.prweb.com/releases/glidewell-dental-lab/nanozirconia-technology/prweb5060534.htm
Zirconium
We supply zirconia, zirconium oxide, calcia stabilized zirconia, magnesia stabilized zirconia, yttria stabilized zirconia, zirconyl chloride at very competitive prices.
Matamec Successfully Completes its 3,300m Definition Drilling Campaign on its Kipawa HREO-Y-Zr Deposit
MONTREAL, QUEBEC--(Marketwire - Feb. 10, 2011) - Matamec Explorations Inc. (" Matamec ") (TSX VENTURE:MAT) is pleased to announce the completion of its winter 2010-2011 drilling campaign on the Kipawa HREO-Y-Zr deposit located on the Zeus Property in Temiscamingue Quebec. In total, 42 NQ diamond drill holes were drilled, for a total of 3,332 meters (red squares on Figure 1).



















