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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. Aufgrund des geringen Wirkungsquerschnitts für Neutroneneinfang ist Zirconium 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.
40ZrZirconium
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Atomare Eigenschaften
| Relative Atommasse | 91,224 ±0,002 |
|---|---|
| Atommasse | 91,2242 u |
Atomradien
| Radius (empirisch) | 160 pm |
|---|---|
| Radius (berechnet) | 206 pm |
| Kovalenter Radius | 175 ±7 pm |
Atomhülle
| Elektronenkonfiguration | Kr 4d2 5s2 |
|---|---|
| Ionisierungsenergie | (1.) 6,634126 eV (2.) 13,13 eV (3.) 23,17 eV (4.) 34,41836 eV (5.) 80,348 eV |
| Schalenmodell | Elektronen k-Schale:2 l-Schale:8 m-Schale:18 n-Schale:10 o-Schale:2 |
Physikalische Eigenschaften
| Aggregatzustand | fest |
|---|---|
| Dichte | 6,501 g·cm−3 (298,1 K) |
| Molares Volumen | 1,402·10-5 m3·mol−1 |
| Schallgeschwindigkeit | 3.800 m·s−1 |
Temperaturen
| Schmelzpunkt | 2.125 K |
|---|---|
| Siedepunkt | 4.650 K |
| Flüssigkeitsbereich | 2.525 K |
| Sprungtemperatur | 0,6 K |
Enthalpien
| Schmelzenthalpie | 21 kJ·mol-1 |
|---|---|
| Verdampfungsenthalpie | 580 kJ·mol-1 |
| Bindungsenergie | 605 kJ·mol-1 |
Wärme und Leitfähigkeit
| Spezifische Wärmekapazität | 270 J·kg−1·K−1 |
|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit | 22,7 W·m-1·K-1 |
| Ausdehnungskoeffizient | 5,7·10-6 K-1 |
Härten
| Mohshärte | 5 |
|---|---|
| Brinellhärte | 650 NM·m-2 |
| Vickershärte | 903 NM·m-2 |
Elastizitätseigenschaften
| Youngscher Modul | 68 GPa |
|---|---|
| Schubmodul | 33 GPa |
| Poissonzahl | 0,34 |
Elektrische Eigenschaften
| Elektrische Leitfähigkeit | 2,36·106 S·m-1 |
|---|---|
| Wiederstand | 4,33·10-7 Ωm |
Magnetismus
| Magnetismus | paramagnetisch |
|---|
Chemische Eigenschaften
| Basizität | amphoter |
|---|---|
| Oxidationszustand | 4, 2 |
| Normalpotential | -1,553 V (ZrO2 + 4H+ + 4e- → Zr + 2H2O) |
Elektronegativität
| Pauling-Skala | 1,33 |
|---|---|
| Sanderson-Skala | 0,9 |
| Allred-Rochow-Skala | 1,22 |
| Ghosh-Gupta-Skale | 2,848 eV |
| Nagle-Skale | 1,17 |
| Pearson-Skale | 3,64 eV |
Weitere Eigenschaften
| Natürliches Vorkommen | primordial |
|---|---|
| Kristallstruktur | hexagonal (dicht gepackt) |
| Goldschmidt-Klassifikation | lithophil |
| Supraleiter | mit Sprungtemperatur (Festkörper, Normaldruck) |
| Preis/kg | 36,4 ±0,7 USD |
Natürliche Häufigkeiten
satellite_alt
Universum
50 ppb ≈ 5,02·1011 M☉
sunny
Sonne
40 ppb ≈ 7,95·1010 Mt
destruction
Meteorit
6.700 ppb ≈ 6,7 g
public
Erdkruste
130.000 ppb ≈ 3,6·106 Mt
water_drop
Ozeane
0,026 ppb ≈ 35,6 kt
waves
Fließendes Gewässer
3 ppb ≈ 48 kt
accessibility_new
Menschlicher Körper
50 ppb ≈ 3,5 mg