Zirconium
Julian Schultheiss
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 |
|
90Zr |
51,45 |
89,904 703 |
stabil |
|
91Zr |
11,22 |
90,905 644 |
stabil |
|
92Zr |
17,15 |
91,905 039 |
stabil |
|
94Zr |
17,38 |
93,906 314 |
stabil |
|
95Zr |
0 |
94,908 042 |
64,03 d |
|
96Zr |
2,80 |
95,908 275 |
> 3,6 × 1017 a |
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97Zr |
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0 |
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96,910 950 |
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16,8 h |
Zirconium 2: Allgemeine, chemische und festkörperphysikalische Eigenschaften.
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mittleres Atomgewicht [g mol-1] |
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91,224 |
|
Dichte [g cm-3] |
6,506 |
|
Molvolumen [cm3] |
14,02 |
|
Oxidationszahlen |
-II, 0, I, II,
III, IV |
|
photoelektrische Arbeit [eV] |
3,8 |
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Debye-Temperatur [K] |
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270 |
Zirconium 3: Thermische und elektromagnetische Eigenschaften.
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Siedetemperatur [K] |
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4 650 |
|
Schmelztemperatur [K] |
2 125 |
|
Siedeenthalpie [kJ mol-1] |
581,6 |
|
Schmelzenthalpie [kJ mol-1] |
23,0 |
|
Wärmeleitfähigkeit [W m-1 K-1] |
22,7 |
|
spezifische Wärme [kJ kg-1 K-1] |
0,281 |
|
thermischer Längenausdehnungskoeffizient [10-6 K-1] |
5,78 |
|
spezifischer Widerstand [10-8 Wm] |
42,1 |
|
Übergangstemperatur Supraleiter [K] |
|
|
a-Zr |
0,55 |
|
b-Zr |
0,50 |
|
w-Zr |
0,65 |
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spezifische magnetische Suszeptibilität [10-8 kg-1 m3] |
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1,68 |
Zircomium 4: Atom- und kernphysikalische Eigenschaften.
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Termsymbol |
bottom:none;border-right:solid black 1.0pt;
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3F2 |
|
1. Ionisierungsenergie [eV] |
6,60 |
|
2. Ionisierungsenergie [eV] |
12,67 |
|
Elektronenaffinität [eV] |
0,411 |
|
Elektronegativität (Pauling) |
1,33 |
|
effektive Kernladung (Slater) |
3,15 |
|
magnetisches Moment [mB] |
1,632 |
|
Ionenradius (Zr4+) [nm] |
0,087 |
|
Atomradius [nm] |
0,160 |
|
Kovalenzradius [nm] |
0,145 |
|
Kernspin (91Zr) |
5 / 2 |
|
kernmagnetisches Moment (91Zr) [mK] |
-1,303 |
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Einfangquerschnitt für thermische Neutronen [barn] |
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solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>
0,184 |
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