Zirconium

Kategorie: Übergangsmetall

Ordnungszahl: 40

Periode: 5 | Gruppe: 4

Block: d-Block

40
Zr
91,224

Beschreibung

Für Neutronen praktisch durchsichtig, weshalb es die Brennstäbe in fast jedem Kernreaktor ummantelt.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft Wert
Phase bei STP fest
Dichte Nicht verfügbar
Schmelzpunkt 2128,00 K (1854,85 °C)
Siedepunkt 4682,00 K (4408,85 °C)
Wärmekapazität Nicht verfügbar

Atomare Eigenschaften

Eigenschaft Wert
Atommasse 91,2240 u
Elektronegativität (Pauling) Nicht verfügbar
Oxidationsstufen +2, +3, +4
Elektronenkonfiguration

Entdeckung und Geschichte

Entdeckt von Unbekannt
Entdeckungsjahr 1789
Benannt nach Persisch zargun, „goldfarben“

Das Edelsteinelement

Martin Heinrich Klaproth entdeckte Zirconium 1789 bei der Analyse von Zirkon-Edelsteinen. Jöns Jakob Berzelius isolierte 1824 erstmals unreines Zirconiummetall, während reines Zirconium erstmals 1925 mit dem Van-Arkel-de-Boer-Verfahren (Kristallstabverfahren) hergestellt wurde.

Isotope

ISOTOP Neutronen Natürliche Häufigkeit Halbwertszeit Zerfallsart
Zr-90 50 51,45 % Stabil -
Zr-91 51 11,22 % Stabil -
Zr-92 52 17,15 % Stabil -
Zr-94 54 17,38 % Stabil -
Zr-96 56 2,80 % 2,0 × 10¹⁹ J -

Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.

Anwendungen und Verwendung

Zirconium: Der nukleare Schutzwächter

Die außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und die geringe Neutronenabsorption von Zirconium machen es für Kernreaktoren unverzichtbar, während seine Biokompatibilität und Festigkeit fortschrittliche medizinische Implantate und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt ermöglichen.

Anwendungen in Kernreaktoren

Zircaloy-Brennstabhüllen umschließen Uran-Brennstoffpellets in Kernreaktoren, bieten Korrosionsbeständigkeit in Hochtemperaturwasser und ermöglichen gleichzeitig die Übertragung von Neutronen für eine anhaltende Kernspaltung. Der geringe Wirkungsquerschnitt von Zirconium für die Neutronenabsorption macht es ideal für Komponenten des Reaktorkerns, bei denen eine effiziente Neutronennutzung entscheidend ist.

Chemische Verarbeitung

Zirconiumanlagen verarbeiten hochkorrosive Chemikalien wie Salzsäure, Schwefelsäure und organische Säuren bei Temperaturen und Konzentrationen, die Edelstahl innerhalb weniger Stunden zerstören. Die pharmazeutische Herstellung und die Produktion von Feinchemikalien verlassen sich bei der Verarbeitung hochreiner Stoffe auf die chemische Inertheit von Zirconium.

Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt

Zirconiumlegierungen bieten ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht für Flugzeugkomponenten, die in korrosiven Umgebungen betrieben werden. In der Raumfahrt wird die Beständigkeit von Zirconium gegenüber atomarem Sauerstoff und thermischen Zyklen in strukturellen Satellitenkomponenten genutzt.

Häufigkeit

Erdkruste Nicht verfügbar
Universum Nicht verfügbar