Zirconium

Zirconium im Periodensystem

Zirconium ist ein Schwermetall und trägt als chemisches Element die Ordnungszahl 40 und das Elementsymbol Zr. Es steht als zweites Element in der vierten Gruppe, der Titangruppe, in der fünften Periode des Periodensystems.

zirconium

Name Zirconium
Symbol Zr
Ordnungszahl 40
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-67-7
Serie Übergangsmetalle
Gruppe Titangruppe



Wann wurde Zirconium von wem entdeckt?

Das Zirconium wurde 1789 von Martin Heinrich Klaproth entdeckt.
Er fand es in einer aus Ceylon, dem heutigen Sri Lanka, stammenden Probe des Minerals Zirkon, das schon in der Antike als Schmuck verwendet wurde.

Wie kam Zirconium zu seinem Namen?

Der Name des Elements leitet sich von dem Mineral ab, in dem es am häufigsten vorkommt: Zirkon.

Welche Eigenschaften hat Zirconium?

Zirconium hat eine Dichte von 6,501 Gramm pro Kubik-Zentimeter bei 25 Grad Celsius. Es ist ein silbernes, glänzendes Schwermetall, das in zwei verschiedene Modifikationen kristallisiert. Bei allen Temperaturen unterhalb von 870 Grad Celsius kristallisiert alpha-Zirconium im hexagonalen Kristallsystem, bei höheren Temperaturen erlangt es die kubisch-innenzentrierte beta-Struktur. Außerdem ist Zirconium biegsam und weich. Es hat eine geringere Leitfähigkeit als andere Metalle. Der Schmelzpunkt liegt bei 1857, der Siedepunkt bei 4409 Grad Celsius. Eine Eigenschaft die Zirconium auszeichnet ist der geringe Einfangsquerschnitt für Neutronen. Es ist ein unedles Metall, das bei hoher Temperatur mit vielen Nichtmetallen reagiert. Durch seine dünne und sehr dichte Zirconiumoxidschicht ist es passiviert und reaktionsträge.

Wo ist Zirconium enthalten und wie entsteht es?

Die Erdkruste besteht zu etwa 0,016% aus Zirconium und obwohl es weit verbreitet ist, kommt es meist nur in geringen Mengen vor. In erster Linie findet man es in Intrusivgesteinen wie Granit, jedoch nur in anderen Mineralien, wie etwa Zirkon und Baddeleyit, gebunden.
Zirconium entsteht in Seifenlagerstätten, die aus der Verwitterung von Gestein resultieren. Lediglich das stark witterungsresistente Zirkon bleibt zurück.
Eine andere Möglichkeit ist, dass Wasserströmungen Zirkonkristalle ausspülen und anderswo wieder anspülen.
Die wichtigsten Lagerstätten liegen in den USA, Australien und Brasilien.

Wofür braucht man das Element?

Die wichtigste Verwendung von Zirconium findet sich in Zircaloy, eine Legierung, die zu 90% aus Zirconium besteht. Diese dient als Grundlage zur Herstellung von Hüllen für Uran-Brennelemente in Atomkraftwerken. Geeignet ist es vor allem durch seinen geringen Einfangsquerschnitt für thermische Neutronen und die hohe Korrosionsbeständigkeit. Daher eignet es sich auch für die Konstruktion von chemischen Anlagen, wie beispielsweise Pumpen, Ventile und Wärmeaustauscher. Außerdem wird es in Glühlampen benutzt, um durch seine Reaktionen mit geringen Mengen von Sauerstoff und Stickstoff das Vakuum darin aufrecht zu erhalten.


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