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Synthetische Kristalle - Zirkonia / Zirconium(IV)-oxid

Weitere Namen: KSZ, kubisch stabilisiertes Zirconiumoxid, Fianit, Cubic zirconia


Zirkonia, auch bekannt als Zirconia oder Fianit, bezeichnet künstlich hergestellte Einkristalle aus Zirconium(IV)-oxid (chemische Formel: ZrO2), die in ihrer kubischen Hochtemperaturphase stabilisiert sind. Es handelt sich dabei um kein natürlich vorkommendes Mineral.

Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Etwa 70 mm x 48 mm großes Zirkoniastück.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-KSZ-5-1-1
Image: 1713115181
License: Usage for Mineralienatlas project only
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia" (SNr: SyS-KSZ-5-1-1)

Etwa 70 mm x 48 mm großes Zirkoniastück.

Klaus Schäfer

Im Jahr 1937 entdeckten die Mineralogen M. V. Stackelberg and K. Chudoba das natürliche Vorkommen von kubischem Zirkoniumoxid in Form mikroskopisch kleiner Körnchen in metamiktem Zirkon. Sie interpretierten diese Körnchen als Beiprodukt des Metamiktisierungsprozesse. Beide Mineralogen würdigten das Mineral nicht mit einem eigenen Namen, da ihnen dies damals unwesentlich erschien. Mittels Röntgendiffraktomie konnten sie die Existens des natürlichen Ebenbildes des künstlichen Produktes nachweisen.

s.h auch Invalid Mineral Names

Die hohe Dichte macht die Rohsteine und größere facettierte Stücke bemerkenswert. Zirkonia lässt sich vom Augenschein her kaum vom Diamanten unterscheiden. Bewährt hat sich die Bestimmung des Wärmeleitwerts. Zirkonia leitet Wärme nur schlecht, Diamanten sehr gut. Gewerbliche "Diamanttester" sind in der Lage diese Messung durchzuführen.

Synthese

Kalttiegelsynthese (Skull-method):

Dieses komplexe Syntheseverfahren muß bei Zirkonia angewendet werden, da beim Schmelzen und Kristallzüchten Temperaturen von fast 3000°C erreicht werden. Kein Tiegelmaterial kann dieser Temperatur und den herrschenden korrosiven Kräften widerstehen.

Kalttiegel-Syntheseverfahren (skull-method)
Kalttiegel-Syntheseverfahren (skull-method)
Das Kalttiegel-Syntheseverfahren (skull-method) für die Synthese von Zirkonia als Schema.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
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Kalttiegel-Syntheseverfahren (skull-method)

Das Kalttiegel-Syntheseverfahren (skull-method) für die Synthese von Zirkonia als Schema.

Klaus Schäfer

In einen kalten Tiegel wird Zirkoniumdioxid gegeben, das gründlich mit einem Stabilisator (normalerweise 10 % Yttriumoxid) vermischt ist. Metallspäne aus Zirkonium oder dem Stabilisator werden in kompakter Häufchenform in die Pulvermischung eingebracht. Der HF-Generator wird eingeschaltet und durch die stattfindende Induktion beginnen sich die Metallspäne schnell zu erhitzen und oxidieren zu mehr Zirkonoxid. Dadurch erwärmt sich das umgebende Pulver durch Wärmeleitung und beginnt bei 2680°C zu schmelzen. Hierdurch wird es elektrisch leitend und beginnt sich somit ebenfalls durch die Induktionswirkung des HF-Generators zu erwärmen. Dies wird so lange fortgesetzt, bis das gesamte Produkt geschmolzen ist. Durch das den Tiegel umgebende Kühlsystem entsteht eine dünne Hülle aus gesintertem Feststoff. Dadurch bleibt das geschmolzene Zirkonoxid in seinem eigenen Pulver enthalten, was eine Verunreinigung durch den Tiegel verhindert und den Wärmeverlust verringert. Um die Homogenität zu gewährleisten und sicherzustellen, dass alle Verunreinigungen verdampft sind, wird die Schmelze einige Stunden lang bei hohen Temperaturen belassen. Abschließend wird der gesamte Tiegel langsam von den HF-Spulen entfernt, um die Erwärmung zu reduzieren und langsam abkühlen zu lassen (von unten nach oben). Dadurch startet der Kristallisationsprozess und die Kristallbildung beginnt.

Technische Daten

  • Farbe

    • farblos; je nach Dotierung mit Fremdelementen in allen denkbaren Farben.
  • Strichfarbe

    • weiß
  • Opazität

    • transparent
  • Glanz

    • Diamantglanz
  • RI-Wert α / ω / n

    • 2.15–2.18, somit etwas niedriger als Diamant (2,42)
  • Dispersion

    • 0.058–0.066, somit etwas höher als die von Diamant (0.044)
  • Kristallsystem

    • kubisch
  • Kristallklasse

    • m3m
  • Raumgruppen-Nummer

    • 225
  • Raumgruppe

    • Fm3m
  • Mohshärte

    • 8 - 8,5
  • Dichte (g/cm³)

    • 5,8 g/cm3
  • Spaltbarkeit

    • keine
  • Bruch

    • muschelig
  • Tenazität

    • splittrig
  • Schmelzpunkt °C

    • 2680 °C

Zirkonia Kristalle

Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Etwa 25 mm hoher Rohstein von kubisch-stabilisiertem Zirkoniumoxid. Im Handel findet man dieses Material unter dem Produktnamen "Zirkonia" als Imitation für Diamanten.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-KSZ-5-1-1
Encyclopedia: Künstliche Kristalle, synthetisch
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia" (SNr: SyS-KSZ-5-1-1)

Etwa 25 mm hoher Rohstein von kubisch-stabilisiertem Zirkoniumoxid. Im Handel findet man dieses Material unter dem Produktnamen "Zirkonia" als Imitation für Diamanten.

Klaus Schäfer
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Etwa 72 mm x 24 mm großes Zirkoniastück.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"

Etwa 72 mm x 24 mm großes Zirkoniastück.

Klaus Schäfer
Zirkonia
Zirkonia
Etwa 51 mm x 16 mm großes Zirkoniastück.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-KSZ-5-1-3
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Zirkonia (SNr: SyS-KSZ-5-1-3)

Etwa 51 mm x 16 mm großes Zirkoniastück.

Klaus Schäfer
Zirkonia
Zirkonia
Grüner Zirkonia-Rohstein. Etwa 30 mm hoch.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
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Zirkonia

Grüner Zirkonia-Rohstein. Etwa 30 mm hoch.

Klaus Schäfer
Zirkonia
Zirkonia
Blauer Zirkonia-Rohstein. Etwa 30 mm hoch.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
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Zirkonia

Blauer Zirkonia-Rohstein. Etwa 30 mm hoch.

Klaus Schäfer
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Etwa 53 mm x 31 mm großes Zirkoniastück.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-KSZ-5-1-2
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia" (SNr: SyS-KSZ-5-1-2)

Etwa 53 mm x 31 mm großes Zirkoniastück.

Klaus Schäfer
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Etwa 70 mm x 48 mm großes Zirkoniastück.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-KSZ-5-1-1
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia" (SNr: SyS-KSZ-5-1-1)

Etwa 70 mm x 48 mm großes Zirkoniastück.

Klaus Schäfer

Geschliffene synthetische Zirkonia

Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Ein aus Zirkonia geschliffener, 11 mm großer Oktaeder, der der Imitation eines rosa Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2022 in München dient.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
Image: 1664375725
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"

Ein aus Zirkonia geschliffener, 11 mm großer Oktaeder, der der Imitation eines rosa Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2022 in M...

Klaus Schäfer
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Ein aus Zirkonia geschliffener, 18 mm großer Hexakisoktaeder, der der Imitation eines roten Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2022 in München dient.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
Image: 1664375780
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"

Ein aus Zirkonia geschliffener, 18 mm großer Hexakisoktaeder, der der Imitation eines roten Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2...

Klaus Schäfer
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"
Ein aus Zirkonia geschliffener, 8 mm großer Oktaeder, der der Imitation eines gelben Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2022 in München dient.
Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer
Collection: Klaus Schäfer
Image: 1664375671
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Kubisch-stabilisiertes Zirkoniumoxid, "Zirkonia"

Ein aus Zirkonia geschliffener, 8 mm großer Oktaeder, der der Imitation eines gelben Diamantkristalles in der Ausstellung "Fake!" der berufsbildenden Schule Idar-Oberstein auf der Gemworld 2022 in ...

Klaus Schäfer

UV-Licht

Synthetische Schmucksteine unter UV
Synthetische Schmucksteine unter UV
Lumineszenz synthetischer Schmucksteine unter UV (LW 365 nm): Rubin (rot), Glas (blaugrün), Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid dotiert mit Erbium (grün). Bildbreite ca 24 mm.
Copyright: Lynx; Contribution: Lynx
Collection: Lynx
Image: 1589921751
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Synthetische Schmucksteine unter UV

Lumineszenz synthetischer Schmucksteine unter UV (LW 365 nm): Rubin (rot), Glas (blaugrün), Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid dotiert mit Erbium (grün). Bildbreite ca 24 mm.

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