Zirkonia

Zirkonia ist eine Diamantimitation für Schmuck. Es handelt sich um künstlich hergestellte Einkristalle aus Zirconium(IV)-oxid(Formel: ZrO2, Zirconiumdioxid), die in der kubischen Hochtemperaturphase stabilisiert wurden. Cubic Zirkonia (Fianit), auch als CZ abgekürzt, wurde erstmals um 1937 von den zwei deutschen Mineralogen Mark Freiherr von Stackelberg und Karl Chudoba in natürlichem Zirkon entdeckt. Anfang der 1970er Jahre wurde im Lebedew-Institut (FIAN physikalisches Institut der russischen Akademie der Wissenschaften, daher der Name Fianit) der Wert von künstlichem kubischem Zirkonia entdeckt und wenig später erstmals synthetisiert. Aufgrund ihrer Härte von 8–8,5 auf der Mohs-Skala und eines fortgeschrittenen Produktionsprozesses entwickelten er sich zu hochqualitativen, kostengünstigen Schmucksteinen und ist heutzutage in der Schmuckindustrie gefragt.

Die Kurzbezeichnung KSZ bezeichnet kubisch stabilisiertes Zirconiumoxid. Als Schmuckstein können diese entweder mitYttriumoxid (Y-KZP) oder mit Calciumoxid (CSZ) stabilisiert sein.Calciumstabilisiertes Zirkonia kann beim Kontakt mit Borsäurewie es zum Schutz von Diamanten und anderen Edelsteinen vor Hitze in Fassungen eingesetzt wird Verätzungsspuren davontragen. Da ohne aufwendige Untersuchungen nicht festgestellt werden kann mit welchem Oxid stabilisiert wurde, besteht die Gefahr der Beschädigung des Steins. Insbesondere auch, wenn bei Reparaturen von vermeintlichem Brillantschmuck in Wirklichkeit KSZ vorliegt.

KSZ wird in allen Größen und Formen und sogar mit künstlichen Einschlüssen hergestellt. Ein einkarätiger Zirkonia kostet weniger als ein Tausendstel dessen, was man für einen gleich großen Brillanten guter Qualität zahlen muss (nur etwa 1 Euro gegenüber etwa 3000 Euro – Stand 2014). Auch Experten können gute Zirkoniasteine nicht durch Augenschein, sondern erst durch eine Messung des Wärmeleitwerts von Diamanten unterscheiden: Während Diamanten besonders gut wärmeleitend sind, leiten Zirkonia Wärme besonders schlecht (siehe Zirconiumdioxid, Verwendung). Weitere relativ einfache und durch nichtdestruktive Messverfahren zu ermittelnde Unterschiede zum Diamanten sind die unterschiedliche Lichtbrechung (Brechungsindex Zirkonia 2,18, Diamant 2,42) und Dichte (Zirkonia 5,8 g/cm³, Diamant 3,5 g/cm³).

Das Mineral Zirkon (ZrSiO4), eine Verbindung aus Zirconium, Silicium und Sauerstoff, wird in seiner transparenten Form ebenfalls oft als Schmuckstein verwendet, was manchmal zu Verwechslungen führt.

Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Zirkonia

Zirkon und Zirkonia unterscheiden

Gemeinsamkeiten von Zirkon und Zirkonia

Farbe
Reiner Zirkon ist farblos. Infolge von Beimengungen von verschiedener Elemente kann das Mineral aber auch von gelber, gelbgoldener, orangefarbener, roter, brauner und blauer Farbe sein. Teilweise wird die bei Zirkonen, deren Farbe zu blass erscheint oder nicht den gewünschten, besonders begehrten wasserklaren sowie blauen Ton aufweisen, der Farbe künstlich nachgeholfen. Dafür wird das Mineral auf Temperaturen von 800 bis 1000 °C erhitzt. Durch das sogenannte Brennen werden die Farben intensiviert oder schlagen in andere Farben um. Allerdings ist die so entstandene Farbe nicht von Dauer. Insbesondere Sonnenlicht und UV-Strahlung beeinträchtigen nachhaltig die Farbbeständigkeit. Ein weiterer Grund, der zu Farbverlusten von Zirkon führt, sind mineraleigene Uran- und Thoriumgehalte. Beide Elemente sind radioaktiv und zerfallen - einhergehend mit der Zerstörung des Kristallgitters sowie der Verringerung des Gewichts, der Härte und Klarheit der Kristalle. Allerdings enthalten nur Tiefzirkone Uran und Thorium; für Schmuck werden Hochzirkone verwendet, die chemisch und physikalisch stabil sind.
Ebenso abwechslungsreich verhält es sich mit der Farbe von Zirkonia. Pur ist Zirkonia farblos, durch die Zugabe von farbgebenden Substanzen wie Chrom (färbt grün), Titan (färbt goldbraun) oder Neodym (färbt violett) kann die Farbe im Labor bei der Herstellung dirigiert werden.

Glanz
Sowohl Zirkon als auch Zirkonia sind intensiv glänzende Steine: glasartig, fettig bis diamantartig.

Transparenz
Eine weitere Gemeinsamkeit von Zirkon und Zirkonia ist Lichtdurchlässigkeit, die durchsichtig bis durchscheinend ist.


Unterschiede von Zirkon und Zirkonia

Chemische Zusammensetzung
Trotz der namentlichen Verwandtschaft sind Zirkon sowie Zirkonia aus unterschiedlichen chemischen Bestandteilen aufgebaut. Gemeinsam ist beiden Steinen das enthaltene Zirconium.
Während Zirkon aber ein Silikatmineral, Zirkoniumsilikat Zr(SiO4) ist, handelt es sich bei Zirkonia um ein Oxid, genauer Zirkoniumdioxid.

Entstehung
Zirkon ist ein natürlich entstandenes Mineral, das in Eruptivgesteinen, sprich in Vulkaniten, gebildet wird, aber auch in kristallinen Schiefern oder auch in sedimentären Seifen vorkommt. Der Grund für die Ablagerung von Zirkon in angeschwemmten Sedimenten ist die Verwitterungsstabilität des Minerals.
Zirkonia hingegen ist ein Kunstprodukt aus dem Labor. Die frühesten Experimente zur Herstellung von Zirkonia fanden zu Beginn des 20. Jahrhunderts statt. Der Durchbruch in der Synthese gelang 1973 Wissenschaftlern am Lebedew-Institut für Physik an der Russischen Akademie für Wissenschaften in Moskau. Das Rezept für die Herstellung von Zirkonia ist simpel: im Wesentlichen besteht Zirkonia aus Zirkoniumoxid, dem entweder fünf bis acht Prozent Calciumoxid oder 15 bis 18 % Yttriumoxid hinzugefügt werden. Weiterhin werden färbende Substanzen der Mischung beigemengt. Alle Zutaten werden anschließend bei 2.000 °C zusammenschmolzen und abgekühlt. Damals wurde das neue Kunstmineral unter dem Namen Fianit bzw. Phianit geboren und war ursprünglich gedacht, als ein preisgünstigeres, dennoch ebenbürtiges Pendant zu Diamanten zu gelten.

Kristallsystem
Das Mineral Zirkon kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem. Zirkonkristalle bilden vierseitige Prismen mit Pyramiden auf den Kristallenden aus. Davon zu unterscheiden sind Tiefzirkone, die infolge des radioaktiven Zerfalls kein Kristallgitter mehr haben – amorph sind. Dieser Zustand wird auch metamikt genannt, d.h. das Kristallgitter von Kristallen wurde durch radioaktive Strahlung zerstört.
Zirkonia kristallisieren im kubischen Kristallsystem – gleichsam wie das Vorbild Diamant – weshalb mitunter der Name Cubic Zirkonia im Handel geläufig ist. Insofern liegt die Verwechslung von Zirkonia mit Diamanten nahe. Die Kristalle von Zirkonia weisen entsprechend die Form von Würfeln oder Doppelpyramiden auf.

Vorkommen
Zirkon ist weltweit sehr häufig verbreitet (siehe Karte auf mindat.org), wohingegen Zirkonia nicht in der Natur zu finden ist, da es in gemmologischen Laboren gefertigt wird.

Härte
Die Härte von Mineralien wird auf einer Skala von 1 bis 10 angegeben. Aufsteigend nimmt die Härte von Talk, dem Mineral mit der geringsten Härte (1) auf 10 mit Diamanten zu. Erfinder dieser Einteilung ist der deutsch-österreichische Mineraloge Friedrich Mohs (1773 bis 1839), deshalb auch Mohshärte.
Die Härte von Zirkon variiert. Während Tiefzirkon eine 6,5 auf der Mohs´schen Skala einnimmt und damit weicher ist als „normaler“ Zirkon mit einer Härte von 7 bis 7,5, ist Zirkonia mit einer Härte von 8,5 sehr viel härter.

Dichte
Metamikter Zirkon (3,9 bis 4,0 g/cm3) leichter als Hoch-Zirkon (4,1 bis 4,8 g/cm3).
Zirkonia ist mit einer Dichte von 5,6 bis 6,0 g/cm3 schwerer. Ein Diamant ist im Vergleich zu Zirkonia nur etwa halb so schwer.

Bruch und Spaltbarkeit
Der Bruch von Zirkon und Zirkonia ist muschelig, d.h. bei Druckbelastung zeigen die Bruchstellen kreisförmige Riefen.
Dahingegen ist die Spaltbarkeit verschieden: die Spaltbarkeit ist unvollkommen, Zirkonia ist nicht spaltbar.

Dispersion
Die Dispersion von Zirkonia ist mit einem Wert von 0,065 höher als die von Zirkon mit 0,039.
Was heißt das übersetzt? Mit der Dispersion wird die Intensität des Farbspiels in Edelsteinen abgegeben, die beim Zerlegen von weißem Licht in Mineralen entsteht. Weit geläufiger ist die Bezeichnung Feuer. So gesehen ist die Farbzerstreuung beim Zirkonia wesentlich vielfältiger und intensiver als beim Zirkon und sogar bei Diamanten mit einer Dispersion von 0,044. Allerdings kann das Feuer von Edelsteinen durch den richtigen Schliff, der das einfallende Licht optimal zerlegt, gesteigert werden.

Größe der Kristalle
Bedingt durch die Tatsache, dass Zirkonia künstlich hergestellt werden, ist es möglich, die Kristallgröße der Wunschgröße entsprechend zu beeinflussen.
Zirkonkristalle währenddessen sind vergleichsweise klein und erreichen im Durchschnitt eine Kantenlänge von 1 bis 2 cm.

Preis
Hier gewinnt Zirkonia. Ziel der künstlichen Gewinnung von Zirkoniakristallen war es, eine kostengünstige Alternative zu echten Diamanten zu produzieren. Das schlägt sich im Preis nieder. Ein 10 x 10 mm großer Zirkonia im Brillantschliff ist schon für 3,50 Euro zu haben, ein Exemplar eines ungeschliffenen Zirkons kostet bei gleicher Größe ca. 3 Euro. Deutlicher werden die Preisunterschiede bei geschliffenen Zirkonen. Ein blauer, geschliffener Zirkon – 0,42 Karat (0,084 g) mit den Maßen 4,3 x 4,3 x 2,5 mm – kostet etwa 17 Euro. Bei noch größeren Zirkonen – 2,72 Karat (0,544 g) und 7,0 x 7,0 x 5,5 mm – werden etwa 460 Euro verlangt.

Quelle: steine-und-minerale.de/artikel.php?topic=1&ID=159