Fakten zu Zirkoniumelementen
Das chemische Element Zirkonium wird als Übergangsmetall eingestuft. Es wurde 1789 von Martin Heinrich Klaproth entdeckt.
Datenzone
| Klassifizierung: | Zirkonium ist ein Übergangsmetall |
| Farbe: | grauweiß |
| Atomgewicht: | 91,22 |
| Zustand: | fest |
| Schmelzpunkt: | 1850 oC, 2123 K |
| Siedepunkt: | 4400 oC, 4673 K |
| Elektronen: | 40 |
| Protonen: | 40 |
| Neutronen in den am häufigsten vorkommenden Isotopen: | 50 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,10,2 |
| Elektronenkonfiguration: | 4d2 5s2 |
| Dichte bei 20 ° C: | 6,52 g / cm3 |
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| Atomvolumen: | 14,0 cm3 / mol |
| Struktur: | hcp: hexagonal dicht gepackt |
| Härte: | 5,0 Mohs |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,27 J g-1 K-1 |
| Schmelzwärme | 16,90 kJ mol-1 |
| Zerstäubungswärme | 609 kJ mol-1 |
| Verdampfungswärme | 590,5 kJ mol-1 |
| 1. Ionisierungsenergie | 640,1 kJ mol-1 |
| 2. Ionisierungsenergie | 1266,8 kJ mol-1 |
| 3. Ionisierungsenergie | 2218,2 kJ mol-1 |
| Elektronenaffinität | 41,1 kJ mol-1 |
| Minimale Oxidationszahl | 0 |
| min. gemeinsame Oxidationsnummer | 0 |
| Maximale Oxidationszahl | 4 |
| Max. gemeinsame Oxidation Nr. | 4 |
| Elektronegativität (Pauling-Skala) | 1,33 |
| Polarisierbarkeit Volumen | 17,9 Å3 |
| Reaktion mit Luft | mild, w / ht ⇒ ZrO2 |
| Reaktion mit 15 M HNO3 | passiviert |
| Reaktion mit 6 M HCl | keine |
| Reaktion mit 6 M NaOH | keine |
| Oxid (e) | ZrO2 (Zirkonoxid) ) |
| Hydrid (e) | ZrH2 |
| Chlorid (e) | ZrCl3, ZrCl4 |
| Atomradius | 160 pm |
| Ionenradius (1+ Ion ) | – |
| Ionenradius (2+ Ionen) | – |
| Ionenradius (3+ Ion) | 88,5 pm |
| Ionenradius (1-Ion) | – |
| Ionenradius (2-Ionen) | – |
| Ionenradius (3-Ionen) | – |
| Thermal co Leitfähigkeit | 22,7 W m-1 K-1 |
| Elektrische Leitfähigkeit | 2,3 x 106 S m-1 |
| Gefrier- / Schmelzpunkt: | 1850 oC, 2123 K |
Entdeckung von Zirkonium
Zirkoniumhaltige Edelsteine wie Hyazinthe und Zirkon werden seit der Antike als Dekoration verwendet.
Zirkonium wurde erstmals 1789 von Martin Heinrich Klaproth in Berlin in einer Probe von Zirkon (Zirkoniumsilikat) aus Sri Lanka als Element erkannt. Seine Analyse der Mineralzusammensetzung ergab: 25% Kieselsäure; 0,5% Eisenoxid; 70% neues Oxid. Er nannte das neue Oxid „Zirkonerde“. (2) 1808 versuchte Sir Humphry Davy in London in London, das reine Metall durch Elektrolyse aus seinem Oxid zu gewinnen, eine Methode, mit der er beide Natrium erfolgreich isoliert hatte und Kalium ein Jahr zuvor. Leider war er in seinen Bemühungen erfolglos.
Erfolg hatte Jacob Berzelius, der das Metall erstmals 1824 in Stockholm, Schweden, isolierte. Berzelius erhitzte ein Eisenrohr, das eine Mischung aus Kalium und Kaliumzirkoniumfluorid (K2ZrF6) enthielt. Er produzierte Zirkonium als amorphes Schwarzpulver, das einen schlechten Stromleiter war. (3)
Die niederländischen Wissenschaftler Anton Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer entdeckten 1925 ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Zirkonium. Zirkoniumtetraiodid (ZrI4) wird auf einem weißen heißen Wolframfilament zersetzt, wodurch ein Kristallstab entsteht reines Zirkonium. Dies ist als Kristallbalkenprozess bekannt.
Der Elementname stammt vom persischen Wort ‚zargon‘ und bedeutet goldähnlich.
Zirkoniumstab.Bildreferenz (1)
Zirkonoxid (siehe oben) hat die gleiche Kristallstruktur wie Diamant und hat einen ähnlichen Glanz. Bild von Michelle Jo.
NASA: Eine elektromagnetisch schwebende Kugel aus geschmolzenem Titan. Zirkonium-Nickel-Legierung. Wenn die schwimmende Flüssigkeitskugel abkühlt und sich verfestigt, werden Informationen darüber angezeigt, warum Flüssigkeiten sich nicht in Feststoffe verwandeln.
Aussehen und Eigenschaften
Schädliche Wirkungen:
Zirkonium gilt als ungiftig.
Eigenschaften:
Zirkonium ist stark, formbar, duktil, glänzend und gräulich -weißes Metall.
Wenn Zirkonium in Verbindungen vorhanden ist, liegt es hauptsächlich in der Oxidationsstufe IV vor.
Sein Oxid (ZrO2) ist wie viele seiner Verbindungen weiß.
Zirkonium ist im Allgemeinen außergewöhnlich korrosionsbeständig. Es wird jedoch selbst in geringen Konzentrationen schnell von Flusssäure angegriffen. In einer Sauerstoffatmosphäre verbrennt feinteiliges Zirkonium mit der höchsten bekannten Temperatur für eine Metallflamme: 4460 oC. (4) Zirkonpulver kann spontan an der Luft entzünden.
Freiliegende Oberflächen von Zirkonium bilden eine schützende Oxidschicht.
Zirkoniumwolframat (ZrW2O8) ist eine ungewöhnliche Substanz: Sie schrumpft beim Erhitzen von nahezu Null auf 780 oC ( 5).
Verwendung von Zirkonium
Zirkonium absorbiert Neutronen sehr schlecht. Es ist daher nützlich bei Kernenergieanwendungen wie der Ummantelung (Außenschicht) von Brennstäben, durch die Neutronen leicht wandern können.
Zirkonium wird zur Herstellung chirurgischer Instrumente verwendet und in verwendet Stahllegierungen als Härtungsmittel.
Aufgrund seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit wird Zirkonium in der chemischen Industrie in korrosiven Umgebungen, in denen Zirkoniumlegierungen in Rohren, Formstücken und Wärmetauschern vorkommen, in großem Umfang verwendet.
Zirkonium wird auch zur Herstellung supraleitender Magnete verwendet.
Zirkon (Zirkoniumsilikat, ZrSiO4) ist ein natürlicher Edelstein, und synthetisches Zirkonoxid (Zirkoniumdioxid, ZrO2) wird als kostengünstiger Ersatz hergestellt für Diamant. Katalysatoren auf Zirkoniumbasis werden in Aminierungs-, Hydrierungs-, Isomerisierungs- und Oxidationsreaktionen verwendet.
Lithiumzirkonat kann zur Absorption von Kohlendioxid verwendet werden. Die Reaktion ist reversibel, so dass das Kohlendioxid an einem Ort der Wahl freigesetzt und das Lithiumzirkonat erneut verwendet werden kann. Diese Anwendung kann nützlich sein, um Umweltbedenken hinsichtlich der Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre auszuräumen.
Häufigkeit und Isotope
Häufigkeit der Erdkruste: 165 Gewichtsteile pro Million, 38 Teile pro Gewicht Millionen pro Mol
Sonnensystem im Überfluss: 40 Gewichtsteile pro Milliarde, 0,5 Molteile pro Milliarde
Kosten, rein: 157 USD pro 100 g
Kosten, Masse: 16 USD pro 100 g
Quelle: Das Hauptmineral ist Zirkon (Zirkoniumsilikat, ZrSiO4). Es wird kommerziell durch Reduktion des Chlorids mit Magnesium im Kroll-Verfahren hergestellt.
- Foto von Dschwen.
- Mary Elvira Weeks, Die Entdeckung der Elemente XI., Journal of Chemical Education., Juli 1932, S. 1231/2.
- Edward Turner, Franklin Bache, Elemente der Chemie: Einschließlich der jüngsten Entdeckungen und Lehren der Wissenschaft, 1830, John Grigg, S. 304/5.
- Mary Eagleson, Concise Encyclopedia Chemistry, 1994, Walter de Gruyter, Seite 1199.
- Allegheny Technologies Incorporated. Zirkoniumwolframat. (pdf-Dokument).
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"Zirconium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html>.