Zirkonium

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Zirkonium
Atomsymbol Zr
Ordnungszahl 40
Relative Atommasse 91,224
Aggregatzustand fest
Schmelzpunkt 1857 °C
Siedepunkt 4377 °C

Zirkonium, auch Zirconium (benannt nach dem Mineral Zirkon), ist ein chemisches Element und unedles Metall, das vor allem als säurebeständiger Werkstoff verwendet wird. Zirkonium gehört zur sogenannten Titangruppe (4. Gruppe) im Periodensystem der Elemente.

Eigenschaften

Es handelt sich bei Zirkonium um ein stahlgraues bis silberweißes Metall, das besonders unter hoher Temperatur mit vielen Nichtmetallen reagiert. Massives Zirkonium ist widerstandsfähig gegen Wasser, Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und Basen.[1] Nur Königswasser und Flußsäure greifen Zirkonium schon bei Raumtemperatur an. Als Pulver verbrennt es mit weißer Flamme zu Zirkoniumdioxid, bei Anwesenheit von Stickstoff auch zu Zirkoniumnitrid und Zirkoniumoxinitrid. Kompaktes Metall reagiert erst bei Weißglut mit Sauerstoff und Stickstoff. Fein verteiltes Zirkonium hingegen entzündet sich spontan an der Luft und verbrennt mit hell strahlender Flamme.

Geschichte

Bei der Untersuchung einer Probe des ceylonesischen Minerals Zirkon entdeckte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth im Jahre 1789 Zirkonium. Es wurde allerdings als Dioxid isoliert, weil es stark verunreinigt war. Klaproth nannte es „Zirkonerde“, später wurde das der Erde zugehörige Metall Zirkonium genannt. Das Symbol „Zr“ schlug dann später der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius vor, dem auch die Herstellung von metallischem Zirkonium gelang. Erst 1925 wurde durch die niederdeutschen bzw. niederländischen Chemiker Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer hochreines Zirkonium in einem Aufwachsverfahren gewonnen.

Vorkommen

Das an 19. Stelle der Elementhäufigkeit stehende Zirkonium kommt auf der Erde relativ häufig vor, allerdings nur weit gestreut in geringen Konzentrationen meist in Eruptivgesteinen und deren Verwitterungsprodukten. In der Natur kommt Zirkonium nie elementar vor. Zirkon (Zirkoniumsilicat) findet sich vorwiegend in sekundären Lagerstätten, in Zirkonsanden an den Küsten Australiens, Südafrikas und in den USA.

Verwendung

Zirkonium wird aufgrund seiner chemischen Beständigkeit für chemische Apparate und chirurgische Instrumente verwendet. In der Elektrotechnik wird es unter anderem für die Herstellung von Glühkatoden und Gittern genutzt. In der Metallurgie findet es Einsatz bei der Stahlherstellung zur Bindung von Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Auch in der Pyrotechnik werden Leuchtfackeln und Leuchtkugeln mithilfe von Zirkonium hergestellt.

Zirkoniumlegierungen finden auch als Hüllmaterialien in den Brennstäben von Kernkraftwerken Anwendung. Verbindungen wie Zirkconiumoxid oder Zirkoniumsilicat dienen zum Imprägnieren von Textilien, zur Herstellung von feuerfesten Auskleidungen in Tiegeln und Behältern sowie zur Herstellung von Schleifpapier und von Pigmenten.

Verweise

Fußnoten

  1. Römpps chemisches Wörterbuch