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Zirconium
Chemie, Physikalische Chemie,
Zirkon, Zr, Element der Nebengruppe IV des Periodensystems bzw. der Gruppe Nr.
4 des Langperiodensystems, Ordnungszahl 40. Es besitzt die
Elektronenkonfiguration [Kr]4d25s2
und besteht aus fünf Isotopen (siehe Tab.). Zirconium ist sehr
korrosionsbeständig und wird im Anlagenbau der chemischen Industrie eingesetzt.
Zirconium-Legierungen mit > 90 % Zr (Zircalloy) werden in der
Reaktortechnik und der chemischen Verfahrenstechnik verwendet. Wegen des kleinen
Einfangquerschnitts für langsame Neutronen findet Zirconium in Legierungen mit
ca. 1,5 % Zinn als Verkleidungsmaterial für Brennstäbe aus Urandioxid in
wassergekühlten Kernreaktoren Verwendung.
Zirconium 1: Wichtige Isotope.
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Isotop
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natürliche Häufigkeit [%]
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Atommasse
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Halbwertszeit T1 / 2
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90Zr
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51,45
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89,904 703
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stabil
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91Zr
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11,22
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90,905 644
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stabil
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92Zr
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17,15
|
91,905 039
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stabil
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94Zr
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17,38
|
93,906 314
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stabil
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95Zr
|
0
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94,908 042
|
64,03 d
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96Zr
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2,80
|
95,908 275
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> 3,6 × 1017 a
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97Zr
|
0
|
96,910 950
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16,8 h
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Zirconium 2: Allgemeine, chemische und
festkörperphysikalische Eigenschaften.
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mittleres Atomgewicht [g mol-1]
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91,224
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Dichte [g cm-3]
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6,506
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Molvolumen [cm3]
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14,02
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Oxidationszahlen
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-II, 0, I, II,
III, IV
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photoelektrische Arbeit [eV]
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3,8
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Debye-Temperatur [K]
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270
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Zirconium 3: Thermische und elektromagnetische
Eigenschaften.
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Siedetemperatur [K]
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4 650
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Schmelztemperatur [K]
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2 125
|
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Siedeenthalpie [kJ mol-1]
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581,6
|
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Schmelzenthalpie [kJ mol-1]
|
23,0
|
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Wärmeleitfähigkeit [W m-1 K-1]
|
22,7
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spezifische Wärme [kJ kg-1 K-1]
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0,281
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thermischer Längenausdehnungskoeffizient [10-6 K-1]
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5,78
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spezifischer Widerstand [10-8 Wm]
|
42,1
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Übergangstemperatur Supraleiter [K]
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a-Zr
|
0,55
|
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b-Zr
|
0,50
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w-Zr
|
0,65
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spezifische magnetische Suszeptibilität [10-8 kg-1 m3]
|
1,68
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Zircomium 4: Atom- und kernphysikalische
Eigenschaften.
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Termsymbol
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3F2
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1. Ionisierungsenergie [eV]
|
6,60
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2. Ionisierungsenergie [eV]
|
12,67
|
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Elektronenaffinität [eV]
|
0,411
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Elektronegativität (Pauling)
|
1,33
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effektive Kernladung (Slater)
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3,15
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magnetisches Moment [mB]
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1,632
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Ionenradius (Zr4+) [nm]
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0,087
|
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Atomradius [nm]
|
0,160
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Kovalenzradius [nm]
|
0,145
|
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Kernspin (91Zr)
|
5 / 2
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kernmagnetisches Moment (91Zr) [mK]
|
-1,303
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Einfangquerschnitt für thermische Neutronen [barn]
|
0,184
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