Zirconium

Eigenschaften
[Kr] 4d2 5s2 40Zr Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Zirconium, Zr, 40
Elementkategorie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	4, 5, d
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-67-7
EG-Nummer	231-176-9
ECHA-InfoCard	100.028.342
Massenanteil an der Erdhülle	0,021 % (20. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse	91,224(2)[3] u
Atomradius (berechnet)	155 (206) pm
Kovalenter Radius	148 pm
Elektronenkonfiguration	[Kr] 4d2 5s2
1. Ionisierungsenergie	6.634126(5) eV[4] ≈ 640.1 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	13.13 eV[4] ≈ 1267 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	23.170(4) eV[4] ≈ 2236 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	34.41836(6) eV[4] ≈ 3320.87 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	80.348(7) eV[4] ≈ 7752 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	zwei (α-/β-Zr)
Kristallstruktur	hexagonal; kubisch > 1140 K (867 °C)
Dichte	6,501 g/cm3 (25 °C)[6]
Mohshärte	5
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 1,1 · 10−4)[7][8]
Schmelzpunkt	2128 K (1855 °C)
Siedepunkt	4650 K[9] (4377 °C)
Molares Volumen	14,02 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	591 kJ/mol[9]
Schmelzenthalpie	16,9 kJ·mol−1
Dampfdruck	0,00168 Pa bei 2125 K
Schallgeschwindigkeit	4650 (long.), 2250 (trans.) m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	270,0 J·kg−1·K−1
Elektrische Leitfähigkeit	2,36 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	22,7 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	4, 2
Normalpotential	−1,553 V (ZrO2 + 4 H+ + 4 e− → Zr + 2 H2O)
Elektronegativität	1,33 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 88Zr {syn.} 83,4 d ε γ 89Zr {syn.} 78,41 h ε 2,832 89Y 90Zr 51,45 % Stabil 91Zr 11,22 % Stabil 92Zr 17,15 % Stabil 93Zr {syn.} 1,53 · 106 a β− 0,091 93Nb 94Zr 17,38 % Stabil 95Zr {syn.} 64,02 d β− 1,125 95Nb 96Zr 2,8 % 24 · 1018 a β−β− 3,350 96Mo
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahl I γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 91Zr −5/2 2,496 · 107 0,00948 18,7
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[11] ggf. erweitert[10] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 250​‐​260 P: 222​‐​223​‐​231+232​‐​370+378​‐​422[10]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Zirconium, häufig auch Zirkonium, ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Zr und der Ordnungszahl 40. Sein Name leitet sich vom Zirkon, dem häufigsten Zirconium-Mineral, ab. Im Periodensystem steht es in der 5. Periode; es ist das zweite Element der 4. Gruppe (veraltet 4. Nebengruppe) oder Titangruppe. Zirconium ist ein sehr korrosionsbeständiges Metall. Biologische Funktionen sind nicht bekannt; es kommt in geringen Mengen (4 mg/kg) im menschlichen Organismus vor und ist nicht toxisch.^[12] Aufgrund des geringen Wirkungsquerschnitts für Neutroneneinfang ist Zirconium der Hauptbestandteil der Hüllrohre von Kernbrennstoff. Hierbei ist die Trennung von Zirconium und dem chemisch sehr ähnlichen Hafnium nötig, welche für andere Anwendungen nicht erforderlich ist.

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind aus www.webelements.com (Zirconium) entnommen.
3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
4. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu zirconium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 11. Juni 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu zirconium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
6. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Skinner.
7. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert. Beim Vorzeichen dürfte es sich in dieser Quelle um einen Druckfehler handeln, da Übergangsmetalle grundsätzlich paramagnetisch sind (siehe zweite Quelle).
8. ↑ H. Kojima, R. S. Tebble, D. E. G. Williams: The variation with temperature of the magnetic susceptibility of some of the transition elements. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 260 (1301), 1961, S. 237–250. Werte dort sind auf die Masse in Gramm bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert. Im Gegensatz zur vorigen Quelle ist hier das Vorzeichen positiv.
9. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
10. ↑ ^{a b} Eintrag zu Zirkonium, Pulver, nicht stabilisiert in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9. August 2016. (JavaScript erforderlich)
11. ↑ Eintrag zu Zirconium im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
12. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen HoWi.