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 der 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.
Geschichte Es wird angenommen, dass das häufigste Zirconiummineral Zirkon schon in der Antike bekannt war. Es wird mit verschiedenen überlieferten Namen in Verbindung gebracht, etwa mit dem von Theophrastos von Eresos in De lapidibus beschriebenen lyngurium oder dem von Plinius dem Älteren in der Naturalis historia genannten Chrysolithos.F. P. Vanable: Occurence of Zirconium. In: Journal of the Elisha Mitchell Scientific Society. 1891, 8, 2, S. 74–78 (). Diese Zuordnungen sind aber unsicher, so könnte mit lyncurium auch Bernstein oder Turmalin gemeint gewesen sein.Steven A. Walton: Theophrastus on Lyngurium: Medieval and Early Modern Lore from the Classical Lapidary Tradition. In: Annals of Science. 2001, Band 58, Nummer 4, S. 357–379, doi:10.1080/000337900110041371.
Auch die Bezeichnung Hyazinth, heute eine farbige Zirkon-Varietät, nach dem Jüngling Hyakinthos (Υάκινθος) aus der griechischen Mythologie wird schon lange mit Zirkon in Verbindung gebracht. Aus diesem Wort entwickelte sich das französische jargon für farbige, diamantähnliche Edelsteine.Walter Mettmann: Zirkon und Hyazinth. In: Romanische Forschungen. 1962, 74 Bd., S. 123–126 (). So bezeichnete Jean-Baptiste Romé de L’Isle den späteren Zirkon als Jargon de Ceylon.Carl Friedrich August Hochheimer: Chemische Mineralogie, oder vollständige Geschichte der analytischen Untersuchung der Fossilien, Band 1. Barth, 1793, S. 70 (). Der Name Zirkon wurde erstmals 1783 von Abraham Gottlob Werner geprägt. Eine Möglichkeit ist, dass Werner diesen Namen aus jargon abgeleitet hat.Christian August Siegfried Hoffmann: Handbuch der Mineralogie: Erster Band. Craz & Gerlach, Freiberg 1811, S. 395–417 () Eine weitere, häufig zu findende These ist, dass sich die Bezeichnung Zirkon vom arabischen oder persischen „zargun“ ableitet, was „goldfarben“ bedeutet.G. Bayer, Hans‐Georg Wiedemann: Zirkon – vom Edelstein zum mineralischen Rohstoff. In: Chemie in unserer Zeit. 1981, Band 15, Nummer 3, S. 88–97, doi:10.1002/ciuz.19810150305.Bożena Arnold: Zirkon, Zirkonium, Zirkonia - ähnliche Namen, verschiedene Materialien. Springer, 2019, ISBN 978-3-662-59578-7, S. 5
Martin Heinrich Klaproth untersuchte 1789 Zirkone aus Ceylon chemisch und fand dabei heraus, dass diese eine „bislang ungekannte, selbstständige, einfache Erde“, also das Oxid eines bislang unbekannten Elementes, enthalten. Diese nannte er nach dem Ausgangsstoff Zirkonerde oder Terra circonia.Martin Heinrich Klaproth: Chemische Untersuchung des Zirkons. In: Martin Heinrich Klaproth (Hrsg.): Beiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper. Band 1. Decker & Compagnie sowie Heinrich August Rottmann, Posen und Berlin 1795, S. 203–226, (online verfügbar in der digitalen Sammlung der Universität Bielefeld).
Metallisches Zirconium wurde erstmals 1824 von Jöns Jakob Berzelius dargestellt. Dazu erzeugte er zunächst aus Zirkonerde (Zirconiumdioxid), Flusssäure und Kalium Kaliumhexafluorozirconat(IV). Dieses reduzierte er durch Erhitzen mit Kalium in einem Eisenrohr zu einem schwarzen Pulver. Nach einigen Reinigungsschritten mit Wasser und verdünnter Salzsäure erhielt er schließlich das Metall. Daraus stellte Berzelius einige weitere Zirconium-Verbindungen her und bestimmte das Atomgewicht des Elementes.J. J. Berzelius: Untersuchungen über die Flussspathsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen. In: Annalen der Physik. 1825, Band 80, Nummer 6, S. 117–156, doi:10.1002/andp.18250800602.Bożena Arnold: Zirkon, Zirkonium, Zirkonia - ähnliche Namen, verschiedene Materialien. Springer, 2019, ISBN 978-3-662-59578-7, S. 27–30. Dieses war allerdings durch das noch nicht erkannte enthaltene Hafnium ungenau und wurde erst 1924 nach der Gewinnung Hafnium-freien Zirconiums genau bestimmt.O. Hönigschmid, E. Zintl, F. González: Über das Atomgewicht des Zirkoniums. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1924, Band 139, Nummer 1, S. 293–309, doi:10.1002/zaac.19241390117.
Kommerziell verwendet wurde Zirconium ab etwa 1930 als Blitzlichtpulver in der Fotografie oder für korrosionsbeständige Stahllegierungen. 1947 baute das United States Bureau of Mines in Albany (Oregon) eine Fabrik zur Zirconiumherstellung, da dieses von der United States Navy für die Verwendung in Atom-U-Booten benötigt wurde.Joseph Gambogi: Zirconium (Zr). In: United States Geological Survey: Metal Prices in the United States Through 2010. Scientific Investigations Report 2012–5188. Reston, Virginia, 2013 (online).
Vorkommen mini|links|Zirkon auf Calcit Zirconium ist mit einem Gehalt von 132 ppmRoberta L. Rudnick, Sally Gao: Composition of the Continental Crust. In: Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian: Treatise on Geochemistry. 2. Auflage, Band 4, Elsevier, 2014, ISBN 978-0-08-098300-4. in der kontinentalen Erdkruste und 193 ppm in der oberen kontinentalen Kruste ein verhältnismäßig häufiges Element. Vergleichbar häufig sind Chrom und Vanadium, es ist häufiger als viele andere Übergangsmetalle wie Kupfer, Nickel oder Zink. Zirconium ist auf Grund seines hohen Schmelzpunktes, kleinen Ionenradius und hoher Oxidationszahl refraktär, lithophil und zählt zu den inkompatiblen Elementen (HFSE), weshalb sich der größte Teil des auf der Erde vorhandenen Zirconiums in der oberen Erdkruste befindet.Carsten Münker: Zurconium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 1528–1530. Im Erdkern befindet sich dagegen wahrscheinlich kein Zirconium.Rebecca A. Fischer, William F. McDonough: Earth’s core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Band 1, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8, S. 27.
In den meisten Gesteinen, insbesondere magmatischen Gesteinen, ist Zirconium als Begleitmineral enthalten. Dabei bildet es typischerweise mikroskopisch kleine Zirkon-Kristalle, die im Gestein verteilt sind. Insbesondere viele Mafische Minerale und daraus gebildete Gesteine wie Granit und Alkalisyenit enthalten viel Zirkon. Olivin-, Orthopyroxen- und Plagioklas-haltige ultramafische Gesteine enthalten dagegen geringere Zirconiumanteile.A.R. Milnes, R.W. Fitzpatrick: Titanium and Zirconium Minerals. In: B. Dixon, S. B. Weed (Hrsg.): Minerals in Soil Environments. 2. Auflage, Soil Science Society of America, 1989, ISBN 978-0-89118-860-5, S. 1140–1144. Größere Zirkone bilden sich in pegmatitischen Nephelinsyeniten.Martin Okrusch, Hartwig E. Frimmel: Mineralogie. 10. Auflage, Springer, 2022, ISBN 978-3-662-64064-7, S. 189. In metamorphen Gesteinen entspricht der Zirconiumgehalt meist dem des Ausgangsgesteins, da Zirkon Metamorphosen unverändert übersteht. Unter den Sedimentgesteinen enthält Grauwacke besonders viel Zirconium.
In oxidischen Titanmineralen wie Ilmenit kann Zirconium das Titan ersetzen und ist darum in höherer Konzentration enthalten. Auch Xenotim enthält Zirconium, da das Mineral isostrukturell zu Zirkon ist und Zirconium und Silicium Yttrium und Phosphor ersetzen können.
Auf Grund des sehr ähnlichen Ionenradius von Zirconium und Hafnium kommen die beiden Elemente stets gemeinsam in Mineralen vor, wobei fast immer das häufigere Zirconium dominiert. Granitischer Zirkon enthält etwa 1,43 % Hafnium (Modalwert), was einem Verhältnis von 38,5 von Zirconium zu Hafnium entspricht. Dieser Wert ist jedoch nicht konstant, es wurden auch Zirkone mit niedrigeren und deutlich höheren Hafniumgehalten gefunden. Hafniumreiche Zirkone bilden sich vor allem durch Kristallisation aus Lavaschmelzen bei niedrigeren Temperaturen und bei Kristallisationen aus hydrothermalen Lösungen.X.Wang, W. L. Griffin, J. Chen: Hf contents and Zr/Hf ratios in granitic zircons. In: Geochemical Journal. Band 44, Nr. 1, 2010, S. 65–72, doi:10.2343/geochemj.1.0043. Das Verhältnis von Zirconium zu Hafnium und Samarium wird dafür genutzt, die Vorgänge beim Schmelzen von Gesteinen im Erdinneren besser zu verstehen.
mini|links|Eudialyt Das mit Abstand häufigste Zirconiummineral ist Zirkon, das außer in vielen Gesteinen auch in Sedimenten und Seifenlagerstätten vorkommt, wo es sich auf Grund seiner Widerstandsfähigkeit anreichert.Bożena Arnold: Zirkon, Zirkonium, Zirkonia – ähnliche Namen, verschiedene Materialien. Springer, 2019, ISBN 978-3-662-59579-4. Zirkonsande, die vor allem an den Küsten Australiens und in Südafrika vorkommen, zählen zu den wichtigsten Quellen für Zirkon und die daraus folgende Herstellung anderer Zirconiumverbindungen und des Metalls. Zirkon ist das älteste auf der Erde auffindbare Mineral und kann aufgrund eingelagerter Uran- und Thoriumisotope für radiometrische Altersbestimmungen verwendet werden.Aaron J. Cavosie, John W. Valley, Simon A. Wilde: The Oldest Terrestrial Mineral Record: Thirty Years of Research on Hadean Zircon From Jack Hills, Western Australia. In: Martin J. Van Kranendonk, Vickie C. Bennett, J. Elis Hoffmann (Hrsg.): Earth's Oldest Rocks. 2. Auflage, Kapitel 12, 2019, ISBN 978-0-444-63901-1, S. 255–278. Neben dem Zirkon gibt es noch eine Reihe weiterer, überwiegend silicatischer und oxidischer Minerale des Zirconiums. Die häufigsten davon sind Baddeleyit (ZrO2), Eudialyt (Na4(CaCeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2), Zirkonolith (CaZrTi2O7) und Catapleiit (Na2Zr(Si3O9) · 2H2O). Insgesamt sind 140 zirconiumhaltige Minerale bekannt (Stand April 2026). Zu den wichtigsten Fundorten von Zirconiummineralen zählen Mont Saint-Hilaire und Varennes in Kanada, der Alluaiw und Karnassurt in der Lowosero-Tundra in Russland, Poços de Caldas in Brasilien und der Água de Pau auf den Azoren.The mineralogy of Zirconium. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 30. April 2026. Gewinnung und Darstellung mini|Zeitliche Entwicklung der Zirkonförderung In den meisten primären Lagerstätten kommt Zirconium nur in geringen Mengen vor, so dass ein wirtschaftlicher Abbau nicht möglich ist. Eine Ausnahme ist die Eisen- und Phosphatmine von Kowdor in Russland. Diese enthält neben Magnetit, Apatit und Baddeleyit unter anderem auch Zirkonolith und Pyrochlor als Beimengung im Erz, die in der Weiterverarbeitung stören und abgetrennt werden müssen. Daraus werden als Beiprodukte Zirconium, Niob und Scandium gewonnen.Cameron Perks, Gavin Mudd: Titanium, zirconium resources and production: A state of the art literature review. In: Ore Geology Reviews. Band 107, 2019, S. 629–646, doi:10.1016/j.oregeorev.2019.02.025.