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Partnerringe Zirkonium

Partnerringe Zirkonium
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 Zirkonium  

Zirkonium (ZrSiO4) ist ein Schwermetall, das mit der Ordnungszahl 40 der Titangruppe im Periodensystem der Elemente zugeordnet wird. Das Metall wird gerne in der Zahnmedizin verwendet, zum Beispiel bei Zähne oder Brücken. 


Geschichte

Obwohl der Zirkon als Edelstein bereits in der Antike bekannt war, konnte das Element Zirkonium erst 1789 von Martin Heinrich Klaproth aus dem Edelstein isoliert werden. 1924 stellte auch Jöns Jakob Berzelius in Schweden das Element, das noch mit Hafnium verunreinigt war, dar. Erst 1926 konnten Jan Hendrik de Boer und Anton Eduard van Arkel, zwei Chemiker, das Element zum ersten Mal in seiner reinen Form isolieren. Nach der Abtrennung des Hafniums gelang den Chemikern auch die korrekte Bestimmung der Atommasse (91,22 g mol -1).


Herstellung

Durch Kochen in einer Natriumhydroxidschmelze wird der Zirkon in Zirkoniumdioxid umgewandelt. Aus einer Reaktion mit Koks und Chlor entsteht Zirkoniumtetrachlorid, das zu Zirkoniummetall reduziert wird.
Für die Herstellung von reinem Zirkonium wird das Van-Arkel-de-Boer-Verfahren angewendet, das 1924 entwickelt wurde. Durch Erhitzung bei niedrigem Druck wird Hafnium von Zirkonium getrennt. Da auch in hochreinem Zirkonium immer noch Hafnium enthalten ist, werden die restlichen Anteile des Hafniums mithilfe von Lösungsmitteln abgetrennt. Übrig bleibt ein Metall, das silbern glänzt. Das Metall ist weich und biegsam und kann gut verarbeitet werden. Sind in dem Zirkonium noch Kohlenstoffverunreinigungen vorhanden, wird das Metall spröde.



Vorkommen

Zirkonium ist zu 0,016 Prozent in der Erdkruste enthalten. Obwohl es weiter als Kupfer verbreitet ist, werden die kleinen Kristalle nur in kleinen Mengen gefunden. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes und der großen Härte ist Zirkonium eines der ältesten Elemente auf der Erde und befindet sich als Bestandteil von Intrusivgesteinen (erhärtetem Magma) in sekundären Lagerstätten. Die größten dieser Seifenlagerstätten befinden sich in Australien, Brasilien und den USA. Durch die Verwitterung des umliegenden Gesteins können die Zirkoniumkristalle durch Wasser ausgewaschen werden und sich in Primärlagerstätten ansammeln.


Verwendung

Zirkonium ist nur wenig reaktiv und eignet sich durch eingelagerte Isotope von Thorium und Uran gut für die radiometrische Altersbestimmung. Absolut geeignet auch in der Fertigung für die Schmuckbranche, insbesondere in der Trauringherstellung. Abrunden kann man das schöne Metall auch in Verbindung mit Gold oder Titan erzeugen. Eine Legierung aus 90 Prozent Zirkonium und zehn Prozent Eisen, Chrom, oder Zinn, findet in der Herstellung von Umhüllungen für Uran-Brennstäben Verwendung. Zirkonium korrodiert kaum und besitzt nur einen geringen Einfangquerschnitt für Neuronen. Dadurch beeinträchtigt das Element die Kernreaktion im Reaktor nicht.
Wegen seiner geringen Korrosionsfähigkeit wird Zirkonium als Zusatz bei der Herstellung von Stahl verwendet, um dessen Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Das Metall wird auch bei der Herstellung von Pumpen, Rohren, Ventilen und Wärmeaustauschern in chemischen Anlagen verwendet.
Zirkonium ist in der Lage, schon mit kleinen Mengen von Stickstoff und Sauerstoff zu reagieren. Es ist Bestandteil in Glühlampen und Vakuumanlagen und findet auch bei der Entfernung von Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff aus Stahl Verwendung.
Prallt Zirkonium auf Metalloberflächen entstehen Funken. Das Zirkonium brennt. Diese Eigenschaft wird in der Filmtechnik für Special Effects oder bei der Munitionsherstellung eingesetzt. Da beim Verbrennen ein helles Licht ohne Rauchbildung entsteht, kann Zirkonium auch für Signallichter eingesetzt werden.
In einer Legierung mit Niob entsteht ein Supraleiter, der auch durch sehr starke Magnetfelder nicht beeinträchtigt wird.