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Zirkonium-Fakten (Ordnungszahl 40 oder Zr)

Zirkonium ist ein graues Metall, das alphabetisch das letzte Elementsymbol des Periodensystems ist. Dieses Element findet Verwendung in Legierungen, insbesondere für nukleare Anwendungen. Hier sind weitere Fakten zu Zirkoniumelementen:

Grundlegende Fakten zu Zirkonium

Ordnungszahl: 40

Symbol: Zr

Atomgewicht : 91,224

Entdeckung: Martin Klaproth 1789 (Deutschland); Zirkonmineral wird in biblischen Texten erwähnt.

Elektronenkonfiguration : [Kr] 4d 2 5s 2

Wortherkunft: Benannt nach dem Mineral Zirkon. Persische Zargun : goldartig , beschreibt die Farbe des Edelsteins, der als Zirkon, Jargon, Hyazinthe, Jacinth oder Ligure bekannt ist.

Isotope: Natürliches Zirkonium besteht aus 5 Isotopen; 28 zusätzliche Isotope wurden charakterisiert. Das häufigste natürliche Isotop ist 90 Zr, was 51,45 Prozent des Elements ausmacht. Von den Radioisotopen hat 93 Zr die längste Halbwertszeit von 1,53 x 10 6 Jahren.

Eigenschaften: Zirkonium ist ein glänzendes grauweißes Metall. Das reine Element ist formbar und duktil, aber das Metall wird hart und spröde, wenn es Verunreinigungen enthält. Zirkonium widersteht Korrosion durch Säuren, Laugen, Wasser und Salz, löst sich jedoch in Salz- oder Schwefelsäure. Feinteiliges Metall kann sich an der Luft spontan entzünden, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, aber das feste Metall ist relativ stabil. Hafnium kommt in Zirkoniumerzen vor und ist schwer von Zirkonium zu trennen. Handelsübliches Zirkonium enthält 1% bis 3% Hafnium. Zirkonium in Reaktorqualität ist im Wesentlichen frei von Hafnium.

Verwendung: Zircaloy (R) ist eine wichtige Legierung für nukleare Anwendungen. Zirkonium hat einen geringen Absorptionsquerschnitt für Neutronen und wird daher für Kernenergieanwendungen verwendet, beispielsweise zum Ummanteln von Brennelementen. Zirkonium ist außergewöhnlich beständig gegen Korrosion durch Meerwasser und viele übliche Säuren und Laugen. Daher wird es in der chemischen Industrie, in der ätzende Mittel eingesetzt werden, in großem Umfang verwendet. Zirkonium wird als Legierungsmittel in Stahl, als Getter in Vakuumröhren und als Bestandteil in chirurgischen Geräten, Blitzlichtbirnen, explosiven Zündhütchen, Rayon-Spinndüsen, Lampenfilamenten usw. verwendet. Zirkoniumcarbonat wird in Giftefeulotionen zur Kombination mit Urushiol verwendet . Mit Zink legiertes Zirkonium wird bei Temperaturen unter 35 ° K magnetisch. Zirkonium mit Niob wird zur Herstellung supraleitender Niedertemperaturmagnete verwendet. Zirkonoxid (Zirkon) hat einen hohen Brechungsindex und wird als Edelstein verwendet. Das unreine Oxid Zirkonoxid wird für Hitzeschocks, die einem Hitzeschock standhalten, für Ofenauskleidungen sowie in der Glas- und Keramikindustrie als feuerfestes Material verwendet.

Vorkommen: Zirkonium existiert nicht als freies Element, hauptsächlich aufgrund seiner Reaktivität mit Wasser. Das Metall hat eine Konzentration von ca. 130 mg / kg in der Erdkruste und 0,026 μg / l im Meerwasser. Zirkonium kommt in S-Sternen, der Sonne und Meteoriten vor. Mondgesteine ​​enthalten eine Zirkonoxidkonzentration, die mit der von terrestrischen Gesteinen vergleichbar ist. Die primäre kommerzielle Quelle für Zirkonium ist das Silikatmineral Zirkon (ZrSiO 4 ), das in Brasilien, Australien, Russland, Südafrika, Indien, den Vereinigten Staaten und in kleineren Mengen in anderen Teilen der Welt vorkommt.

Auswirkungen auf die Gesundheit: Der durchschnittliche menschliche Körper enthält etwa 250 Milligramm Zirkonium, aber das Element hat keine bekannte biologische Funktion. Nahrungsquellen für Zirkonium sind Vollkornweizen, brauner Reis, Spinat, Eier und Rindfleisch. Zirkonium ist in Antitranspirantien und Wasserreinigungssystemen enthalten. Die Verwendung als Karbonat zur Behandlung von Giftefeu wurde eingestellt, da bei einigen Menschen Hautreaktionen auftraten. Während die Exposition gegenüber Zirkonium im Allgemeinen als sicher angesehen wird, kann die Exposition gegenüber dem Metallpulver Hautreizungen verursachen. Das Element wird weder als genotoxisch noch als krebserregend angesehen.

Kristallstruktur: Zirkonium hat eine Alpha-Phase und eine Beta-Phase. Bei Raumtemperatur bilden die Atome dicht gepacktes hexagonales α-Zr. Bei 863 ° C geht die Struktur in körperzentriertes β-Zr über.

Physikalische Daten von Zirkonium

Elementklassifizierung: Übergangsmetall

Dichte (g / cm³): 6,506

Schmelzpunkt (K): 2125

Siedepunkt (K): 4650

Aussehen: grauweißes, glänzendes, korrosionsbeständiges Metall

Atomradius (pm): 160

Atomvolumen (cm³ / mol): 14,1

Kovalenter Radius (pm): 145

Ionenradius : 79 (+ 4e)

Spezifische Wärme (bei 20 ° CJ / g mol): 0,281

Schmelzwärme (kJ / mol): 19,2

Verdampfungswärme (kJ / mol): 567

Debye-Temperatur (K): 250,00

Pauling Negativity Number: 1.33

Erste ionisierende Energie (kJ / mol): 659,7

Oxidationszustände : 4

Gitterstruktur: Sechseckig

Gitterkonstante (Å): 3,230

Gitter-C / A-Verhältnis: 1,593

Verweise

  • Emsley, John (2001). Bausteine ​​der Natur . Oxford: Oxford University Press. S. 506–510. ISBN 0-19-850341-5.
  • Lide, David R., Hrsg. (2007–2008). „Zirkonium“. CRC Handbuch für Chemie und Physik . 4. New York: CRC Press. p. 42. ISBN 978-0-8493-0488-0.
  • Meija, J.; et al. (2016). „Atomgewichte der Elemente 2013 (IUPAC Technical Report)“. Reine und Angewandte Chemie . 88 (3): 265–91. doi: 10.1515 / pac-2015-0305

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