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| Eigenschaften:
Zirconium ist ein stahlgrau glänzendes Metall, das in hochreiner Form relativ weich und dehnbar ist. Allerdings erhöhen schon geringste Verunreinigungen die Härte erheblich. Von dem Element sind zwei Modifikationen bekannt. Oberhalb von 862°C geht das hexagonal kristallisierende a-Zirconium in kubisch kristallisierendes b-Zirconium über. Die thermische und elektrische Leitfähigkeit ist nicht besonders gut. Unterhalb von -272,54°C tritt Supraleitfähigkeit auf. Zirkonium ist ein relativ unedles Metall. Während das kompakte Metall in Luft und Wasser beständig ist, kann sich pulverförmiges Zirconium durch Reibung, Stoß oder Schlag entzünden. Bei Erwärmung über 100°C entzündet sich das Pulver und verbrennt zu Zirconiumoxid. Zirconiumbrände können mit Wasser und mit Kohlenstoffdioxidschaum nicht gelöscht werden. Mit Wasser erfolgt ähnlich wie bei Magnesiumbränden eine Explosion. Löschen ist nur mit Sand oder Salz möglich. In reinem Sauerstoff verbrennt Zirconiumpulver mit der höchsten für Metallbrände erreichbaren Temperatur von 4660°C: Zr + O2 -----> ZrO2 DHR = -1101 kJ/mol Kompaktes Zirconium ist infolge einer Passivierung gegen die meisten konzentrierten Säuren widerstandsfähig. Flusssäure und Königswasser greifen das Metall jedoch an. Geschmolzenes Zirconium reagiert auch mit Chlor und mit Stickstoff: Zr + 2 Cl2 -----> ZrCl4 DHR = -981 kJ/mol 2 Zr + N2 -----> 2 ZrN DHR = -730 kJ/mol |
| Vorkommen:
Das Metall steht in der Elementhäufigkeit mit einem Anteil von 0,021% an 19. Stelle und ist ein relativ häufiges Element. Elementar kommt es in der Natur nicht vor. Das bekannteste Mineral ist der Zirkon, ein Zirconsilicat. Beachten Sie auch: Im Gegensatz zu dem Element werden die Zirkonmineralien in Anlehnung an die alte Schreibweise mit einem "k" geschrieben! Klare und farbige Zirkonkristalle werden als Edelsteine gehandelt und zu Schmucksteinen verarbeitet. Das Mineral findet sich in den Zirkonsanden an der Küste Australiens, sowie in Südafrika, Florida/USA, Brasilien, Indien, Sri Lanka, Madagaskar, Skandinavien, Grönland und in den GUS-Staaten. Das relativ harte Zirconiumoxid kommt in der Zirkonerde (Baddeleyit) vor und wird zur Herstellung von Schleifmitteln verwendet (Zirkonkorund).  |
| Geschichtliches:
Das Element wurde im Jahre 1789 von dem deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) in Berlin entdeckt. Er untersuchte eine Probe des aus Ceylon stammenden Minerals Zirkon und stellte stark verunreinigtes Zircondioxid her. Die Namensgebung des Elements erfolgte in Anlehnung an den Mineraliennamen. Im Jahre 1824 gelang J.J. Berzelius erstmals die Herstellung des Elements in unreiner Form durch Reduktion von Kaliumhexafluorozirconat K2[ZrF6] mit Kalium.  |
| Herstellung:
Zirkonhaltige Sande werden zunächst mit Natriumhydroxid geschmolzen und zu Zirconium(IV)-oxid übergeführt. Unter Zugabe von Kohle wird aus diesem im Lichtbogen Zirconiumcarbonitrid, das wiederum mit Chlor zu Zirconium(IV)-chlorid umgewandelt wird. Das Chlorid wird nach dem sogenannten Kroll-Verfahren mit Magnesium bei 800°C in einer Heliumatmosphäre zu Zirconium reduziert: ZrCl4 + 2 Mg -----> Zr + 2 MgCl2 Dieses Verfahren entspricht der Titangewinnung aus Titantetrachlorid. Nach dem Abdestillieren des Magnesiumchlorids und der Abtrennung von nicht verbrauchtem Magnesium wird das erhaltene Roh-Zirconium nach dem Aufwachsverfahren (ähnlich wie bei der Herstellung von Chrom und Titan) gereinigt. |
| Verwendung:
Zirconium ist sehr korrosionsbeständig. Es wird zum Bau für chemische Anlagen, z.B. für Ventile, Pumpen oder Rührer verwendet. In der Elektronik dient es zur Herstellung von Vakuumröhren, z.B. in der Röntgentechnik. Ferrosiliciumzirconium wird im Sauerstoffblasverfahren bei der Stahlherstellung zur Beseitigung von Verunreinigungen eingesetzt. Da das Element mit einer sehr hellen Flamme brennt, dient es auch zum Bau von Feuerwerkskörpern und Signallichtern. Rauchloses Blitzlichtpulver enthält heute nicht mehr Magnesium sondern Zirkonium zur Erzeugung eines sehr hellen Lichts. Zirconiumlegierungen werden für chirurgische Instrumente verwendet. Sie finden auch als Hüllmaterialien in den Brennstäben von Kernkraftwerken Anwendung. Zirconiumverbindungen wie Zirkconiumoxid oder Zirconiumsilicat dienen zum Imprägnieren von Textilien, zur Herstellung von feuerfesten Auskleidungen in Tiegeln und Behältern, zur Herstellung von Schleifpapier und von Pigmenten.  |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
