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Nachweis von Zirconium

Zirconium - Wissenswertes

Systematik:
Zirconium tritt fast ausschließlich in der Oxidationsstufe +4 auf und neigt in seinen Verbindungen in Abhängigkeit vom pH-Wert, der Temperatur und der Konzentration zur Polykondensation. Die Salze treten vorwiegend als Zirconoxosalze auf, z.B. ZrOCl2.
Vorkommen/Synthese:
Zirconium kommt als Mineral hauptsächlich als Zirconerde bzw. Zirconsand, ZrO2, und Zircon, ZrSiO4, vor. Es wird hauptsächlich an der Westküste Australiens, Natal (Südamerika) und Florida abgebaut. Weitere Zirconsand-Lagerstätten befinden sich in Indien, Sri Lanka, Brasilien Russland und der Ukraine.Zircon, ZrSiO4, dient als Ausgangsmaterial für diverse Zirconiumsalze. Zircon wird durch Sedimentation vom begleitenden Quarzsand abgetrennt. Durch Behandeln mit Säuren und Basen oder Calcinieren bei mehreren hundert °C erhält man die entsprechenden Zirconiumsalze.ZrOCl2 erhält man durch Hydrolyse aus ZrCl4, welches man aus ZrO2, Kohle und Chlor-Gas gewinnt.
Eigenschaften:
Metallisches Zirconium besitzt eine große Härte und ist hitze- und korrosionsbeständig.
Verwendung:
Metallisches Zirconium wird aufgrund seiner Härte sowie seiner Hitze- und korrosionsbeständigen Eigenschaften zusammen mit seinen Legierungen (Mg, Al) in der Flug- und Raumfahrtindustrie verwendet.ZrO2 verwendet man in diversen Keramiken. Diese zeichnen sich durch ihre besondere Härte und Thermostabilität aus. Nach Al2O3 ist es die meist verwendete Oxokeramik. Man setzt sie in der Medizintechnik (Zahn- und Hüftgelenksprothesen) und im Maschinenbau ein. Bei hohen Temperaturen zeigen derartige Keramiken eine Leitfähigkeit für Sauerstoff-Ionen, weshalb man sie zur Messung von Sauerstoff-Partialdrücken verwenden kann. Dies geschieht beispielsweise in der Lambda-Sonde in Autos. Durch die Messung des Sauerstoffanteils im Abgasgemisch wird die Benzinzufuhr für den Motor so gesteuert, dass die Verbrennungsprodukte (CO2, CO, NOx, H2O) im Katalysator optimal zu schadstofffreien Abgasen (CO2, N2, H2O) umgesetzt werden können. Zirconium-Verbindungen sind gute Katalysatoren für den Crackprozess (ZrCl4) oder die Olefinpolymerisation (Zirconocene).
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