Zirkonium Fakten (Ordnungszahl 40 oder Zr)

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

Grundlegende Fakten zu Zirkonium

Ordnungszahl: 40

Symbol: Zr

Atomares Gewicht: 91,224

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

Elektronenkonfiguration: [Kr] 4d² 5s²

Wortherkunft: Benannt nach dem Mineral Zirkon. persisch 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 weitere Isotope wurden charakterisiert. Das häufigste natürliche Isotop ist ⁹⁰Zr, das 51,45 Prozent des Elements ausmacht. Von den Radioisotopen, ⁹³Zr hat die längste Halbwertszeit von 1,53x10⁶ Jahre.

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 ist korrosionsbeständig gegenüber Säuren, Laugen, Wasser und Salz, löst sich jedoch in Salzsäure oder Schwefelsäure. Feinteiliges Metall kann sich an der Luft, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, spontan entzünden, das feste Metall ist jedoch relativ stabil. Hafnium kommt in Zirkonerzen vor und ist schwer vom Zirkon abzutrennen. Zirkonium in handelsüblicher Qualität enthält 1% bis 3% Hafnium. Zirkonium in Reaktorqualität ist im Wesentlichen frei von Hafnium.

Verwendet: Zircaloy (R) ist eine wichtige Legierung für nukleare Anwendungen. Zirkonium hat einen geringen Absorptionsquerschnitt für Neutronen und wird daher für Kernenergieanwendungen wie zum Beispiel zum Plattieren von Brennelementen verwendet. Zirkonium ist außerordentlich korrosionsbeständig gegenüber Meerwasser und vielen gängigen Säuren und Laugen. Daher wird es in der chemischen Industrie, in der korrosive Mittel eingesetzt werden, häufig eingesetzt. Zirkonium wird als Legierungsmittel in Stahl, als Getter in Vakuumröhren und als Bestandteil in chirurgischen Geräten, Blitzlichtlampen, Sprengstoffprimern, Rayon-Spinndüsen, Lampenfilamenten usw. verwendet. Zirkoniumcarbonat wird in Poison-Ivy-Lotionen zur Kombination mit Urushiol verwendet . Mit Zink legiertes Zirkonium wird bei Temperaturen unter 35 ° K magnetisch. Zirkonium mit Niob wird zur Herstellung von supraleitenden Niedertemperaturmagneten verwendet. Zirkonoxid (Zirkon) hat einen hohen Brechungsindex und wird als Edelstein verwendet. Das unreine Oxid Zirkonoxid wird für Labortiegel verwendet, die einem Hitzeschock standhalten, für Ofenauskleidungen sowie für die Glas- und Keramikindustrie als Feuerfestmaterial.

Auftreten: Zirkonium existiert nicht als freies Element, hauptsächlich aufgrund seiner Reaktivität mit Wasser. Das Metall hat eine Konzentration von rund 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 Zirkoniumoxidkonzentration, die mit der von Landgesteinen vergleichbar ist. Die primäre kommerzielle Zirkoniumquelle ist das Silikatmineral Zirkon (ZrSiO₄), die 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 ungefähr 250 Milligramm Zirkonium, aber das Element hat keine bekannte biologische Funktion. Nahrungsquellen für Zirkonium sind Vollweizen, brauner Reis, Spinat, Eier und Rindfleisch. Zirkonium ist in Antitranspirantien und Wasseraufbereitungssystemen 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 Metallpulver Hautreizungen verursachen. Das Element gilt weder als genotoxisch noch als krebserzeugend.

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

Zirkonium Physikalische Daten

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 ° C J / g Mol): 0,281

Fusionswärme (kJ / mol): 19.2

Verdampfungswärme (kJ / mol): 567

Debye-Temperatur (K): 250,00

Pauling-Negativitätszahl: 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. 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 & ndash; 91. doi: 10.1515 / pac-2015-0305

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