Zink

Einführung

Zink, Symbol Zn, bläulich weißes, metallisches Element mit der Ordnungszahl 30, das zusammen mit den Übergangsmetallen Cadmium und Quecksilber in der zweiten Nebengruppe des Periodensystems steht. Zink nimmt in der Technik in vielerlei Hinsicht eine wichtige Rolle ein. Ausgewählte Beispiele hierfür sind Messing, eine Legierung aus Zink und Kupfer, und verschiedene Zinkpigmente, die man als Korrosionsschutz einsetzt. Außerdem ist Zink in so genannten Lötmetallen enthalten.

Zinkerze sind bereits seit der Bronzezeit bekannt. Jedoch erkannte man erst sehr viel später, dass es sich bei dem Metall um ein Element handelt. Erstmals in der Geschichte gelang es 1746 dem deutschen Chemiker Andreas Sigismund Marggraf, Zink als reines Metall zu isolieren. Bei seinem Experiment hatte Marggraf das Zinkerz Galmei zusammen mit Holzkohle erhitzt.


Eigenschaften und Vorkommen

Reines Zinkmetall ist unlöslich in heißem und in kaltem Wasser, aber löslich in Alkohol, Säuren oder Alkalien.

Bei Raumtemperatur ist das Metall relativ spröde, wird aber zwischen 120 und 150 °C hämmer- und bearbeitbar. Aus diesem Grund lässt sich Zinkmetall zwischen heißen Walzen zu dünnen Folien (Zinkblech) auswalzen. Von trockener Luft wird Zink nicht angegriffen. Dagegen kommt es an feuchter Luft zur Oxidation, wobei sich die Metalloberfläche mit einer dünnen Carbonatschicht überzieht, die das Fortschreiten der Reaktion unterbindet. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als Passivierung. Reines Zink schmilzt bei rund 420 °C und siedet bei etwa 907 °C. Die relative Dichte liegt bei 7,14, und die Atommasse beträgt 65,38 u.

Zink steht in der Rangfolge der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste an 24. Stelle. Es kommt in der Natur nie elementar, sondern nur in Form von Verbindungen vor. So findet man es z. B. als Zinkoxid (ZnO) im Mineral Zinkit, als Zinksilicat (Zn4[(OH)2/Si2O7] · H2O) im Mineral Hemimorphit, als Zinkcarbonat (ZnCO3) im Mineral Zinkspat, als Mischoxid von Zink, Mangan und Eisen ((Zn,Mn)(Fe,Mn)2O4) im Mineral Franklinit sowie als Zinksulfid (ZnS) im Mineral Sphalerit oder Zinkblende. Das Zink wird vor allem aus den Erzen Zinkspat und Zinkblende gewonnen.

Zunächst werden die Erze vor der Verhüttung durch Erhitzen in Zinkoxid überführt. Dieses wird dann nach unterschiedlichen technischen Verfahren in einem elektrischen Ofen mit Kohlenstoff reduziert. Der bei der Destillation entstehende Zinkdampf wird als so genanntes Hüttenzink kondensiert. Es enthält meistens noch kleine Mengen an Eisen, Arsen, Cadmium und Blei. Bei einer anderen Methode der Zinkgewinnung werden die Erze im ersten Schritt ebenfalls geröstet und anschließend mit Schwefelsäure behandelt. Nach dem Abtrennen der Verunreinigungen wird das in der Lösung enthaltene Zink auf elektrolytischem Weg gereinigt (siehe Elektrolyse). Elektrolytzink ist rein und u. a. auch ziemlich korrosionsbeständig.


Anwendungen

Metallisches Zink dient vor allem als Schutzbeschichtung gegen die Korrosion von Eisen und Stahl, ferner als Bestandteil verschiedener Legierungen, vor allem Messing. Außerdem verwendet man es als Elektrodenmaterial von Trockenelementen und beim Formgießen. Zinkoxid, auch Zinkweiß oder Chinaweiß genannt, ist ein wichtiges Pigment, dient aber auch als Füllstoff bei Gummireifen sowie in der Medizin als antiseptischer Salbenzusatz. Zinkchlorid kann man als Holzschutzmittel und als Flussmittel beim Löten einsetzen. Zinksulfid wird für zahlreiche technische Anwendungen benötigt, z. B. in der Elektrolumineszenz und der Halbleitertechnik. Man nutzt u. a. auch seine Photoleitfähigkeit aus. So wird beispielsweise Zinksulfid als Leuchtstoff in Fernsehbildröhren verwendet.



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