Periodensystem 
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| Eigenschaften:
Reines Zink ist ein bläulich glänzendes, bei Raumtemperatur relativ sprödes Schwermetall. Oberhalb von 120°C wird es weich und dehnbar, so dass man es zu Blechen und Drähten walzen kann. Bei 220°C wird es wieder spröde und es lässt sich dann leicht zu einem Pulver zermahlen. Wie Zinn besitzt es eine relativ niedrige Schmelztemperatur. Oberhalb von 500°C verbrennt Zink mit grünlicher Flamme zu Zinkoxid, der sich als weißer Rauch oder in Form von länglichen Fäden ("Lana philosophica") im Raum verteilt: 2 Zn + O2 -----> 2 ZnO DHR = -696 kJ/mol An feuchter, kohlenstoffdioxidhaltiger Luft bilden sich auf der Oberfläche des Metalls Schutzschichten komplizierter Verbindungen, z.B. mit der Formel Zn5(OH)6(CO3)2. Diese schützen das darunterliegende Zink vor weiterer Korrosion. Eisenbleche können daher durch das Verzinken rostfrei gemacht werden, obwohl Zink unedler als Eisen ist. Aufgrund der Schutzschicht reagiert Zink nicht mit kaltem Wasser. In feinverteilter Form oder mit heißem Wasser wird das unedle Metall angegriffen, und es entsteht Wasserstoff: Zn + H2O -----> ZnO + H Mit Salzsäure, Schwefel- und Salpetersäure entstehen unter Wasserstoffentwicklung die entsprechenden Salze, mit heißen Laugen bilden sich Zinkate: Zn + 2 HCl -----> ZnCl2 + H2 Zn + 2 NaOH + 2 H2O -----> Na2[Zn(OH)4] + H2 Mit Schwefel reagiert Zinkpulver nach Zündung mit einem heißen Draht unter Feuererscheinungen und einer großen Stichflamme, wobei Zinksulfid entsteht: Zn + S -----> ZnS DHR = -201 kJ/mol  |
| Vorkommen:
Mit einem Massenanteil von 0,012% steht Zink an 24. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdhülle und steht zwischen Vanadium und Kupfer. Die beiden wichtigsten Zinkerze sind Zinkblende (Sphalerit, Zinksulfid) und Zinkspat (Smithsonit, früher auch "Galmei" genannt, Zinkcarbonat).  Die Hauptvorkommen finden sich in Kanada, USA, Australien, Osteuropa, Peru, Mexiko, Japan, Südafrika, Kongo, Polen, Schweden, Griechenland und Großbritannien. In Deutschland wurden die Zinkerze früher in geringen Mengen im Sauerland, im Harz und im Bergischen Land gefördert.  |
| Geschichtliches:
Zink war bereits im Mittelalter bekannt und wurde in China, Indien und Persien verwendet. Georgius Agricola (1494-1555), Theophrastus Paracelsus (1493-1541) und Andreas Libavius (1550-1616) erwähnten es unter dem Namen "Conterfey". Messinglegierungen (Kupfer-Zink-Legierungen) kannten bereits die Griechen und die Römer, doch sie stellten Messing aus Galmei (Smithsonit) her. Die Herstellung von reinem Zink aus Galmei war damals noch nicht möglich. Aus dem Namen Galmei ging auch der Name für das Zink hervor, da das Mineral häufig Zinken und zackige Formen zeigte. Größere Mengen an reinem Zink waren in Europa erst im 18. Jahrhundert zugänglich. Die Voraussetzung dafür bildeten die Forschungen des Arztes Johann Friedrich Henckel (1678-1744), der das Metall beschrieb, und die Entwicklung des ersten technischen Verfahrens zur Zinkgewinnung durch A.S. Marggraf im Jahre 1746. Marggraf erhitzte Zinkoxid unter Luftabschluss mit Kohle, wobei elementares Zink entstand. Das chemische Symbol Zn (Zinkum) wurde durch J.J. Berzelius im Jahre 1814 vorgeschlagen.  |
| Herstellung:
Das Zinkerz wird zunächst fein gemahlen und dann durch Flotation angereichert. Die Zinksulfide werden geröstet, die Zinkcarbonate durch Brennen in Zinkoxid verwandelt: 2 ZnS + 3O2 -----> 2 ZnO + 2 SO2 ZnCO3 -----> ZnO + CO2 Das als Nebenprodukt anfallende Schwefeldioxid dient zur Herstellung von Schwefelsäure. Heute existieren verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zink aus Zinkoxid. Das "trockene Verfahren" ist die älteste Methode und geht auf die Reduktion des Oxids mit Kohlenstoff, bzw. mit Kohlenstoffmonoxid bei Temperaturen um 1100-1300°C zurück: ZnO + CO 
Zn + CO2
Dabei entsteht gasförmiges Zink, das mit den Röstgasen mitgeführt und außerhalb des Reaktionsofens in luftgekühlten Vorlagen abgekühlt wird. Der Hauptanteil wird heute jedoch nach dem "nassen Verfahren" gewonnen. Hierbei werden die Röstprodukte zunächst mit konzentrierter Schwefelsäure zu Zinksulfat umgewandelt. Eine wässrige Lösung dieses Zinksalzes wird bei ca. 3,5 Volt elektrolysiert, wobei sich sehr reines Zink an der Aluminiumkathode abscheidet und Sauerstoff an der Anode entweicht. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der hohen Reinheit des Endprodukts (ca. 99,99%). Allerdings werden etwa 3500 kWh elektrische Energie benötigt, um eine Tonne Zink herzustellen: 2 ZnSO4 + 2 H2O -----> 2 Zn + 2 H2SO4 + O2 Ein weiterer Anteil an Zink wird heute zunehmend durch Recycling aus Altmetallschrott gewonnen. |
| Verwendung:
Der größte Anteil des produzierten Zinks dient zum Verzinken von Eisenblech für Dachrinnen, Eimer, Drähten und Rohren. Dabei existieren mehrere Verfahren: Bei der Feuerverzinkung werden die Bleche in geschmolzenes Zink getaucht. Dabei entstehen Zinküberzüge mit einer Dicke bis zu 0,1mm. Beim galvanischen Verzinken benutzt man unter Verwendung einer Zinkanode Bäder mit zinksalzhaltigen Lösungen (z.B. 25% Zinksulfat und 2% Zinkchlorid). Kleinteile wie Schrauben verzinkt man durch Sherardisieren, wobei die Schrauben in einer drehbaren Trommel mit einer Mischung aus Zinkpulver und Quarzsand für 2-10 Stunden gedreht werden. Dabei schlägt sich das Zink in einer dünnen Schicht auf der Oberfläche nieder. Beim Metallspritzverfahren wird das Zink in Spritzpistolen geschmolzen, durch Druckgase zerstäubt und auf die zu verzinkenden Oberfläche gesprüht. Mischt man geschmolzenes Zink und Kupfer, erhält man Messing. Diese Legierung wird in der Schmuckindustrie und im Sanitärbereich in großem Umfang verwendet. Bei der Gold- und Silberherstellung setzt man Zink bei der Cyanidlaugerei zum Ausfällen der Edelmetalle ein. Zinkblech dient auch zur Herstellung von Trockenbatterien z.B. in der Kohle-Zink-Zelle (Leclanché-Element) und in der Kohle-Mangan-Zelle. Während Zinkstaub als Pigment zum Rostschutz in Farben verwendet wird, ist Zinkoxid ein wichtiges Weißpigment.  |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
