Zinn / Tin / Estaño

Zinn als Element - Technische Daten

Chemische Eigenschaften

Zinn Zinnkegel scheidewasser

Zinn ist ein metallisches Element der 4. Hauptgruppe. Vom Zinn gibt es einige natürliche Isotope (¹¹²Sn bis ¹²⁴Sn). Zinn hat die meisten stabilen Isotope unter allen Elementen. Außerdem kennt man noch künstliche Isotope uund Isomere ¹⁰⁶Sn bis ¹³⁵Sn mit Halbwertszeiten zwischen 1,71 Sekunden und 105 Jahren. Das Schwermetall tritt in mehreren Modifikationen auf:
bei Raumtemperatur als tetragonales sogenanntes β-Zinn ( silberweißes, glänzendes Metall).
Zinn gehört zu den weichsten Metallen. Es lässt sich mit dem Messer anritzen und einige Käfer können es mit ihren Kiefern annagen. Aufgrund seiner Duktilität lässt sich das Metall leicht zu 0,02–0,09 mm dicken Folien (Stanniol) auswalzen. Beim Verbiegen einer Zinnstange hört man ein eigenartiges Geräusch (Zinngeschrei), das von der gegenseitigen Reibung der Kristallite herrührt. Beim Erwärmen auf 162°C entsteht das rhombische γ-Zinn (auch sprödes Zinn genannt), eine feinkörnige, spröde Masse, die beim Fall in Stücke zerspringt und im Mörser pulverisiert werden kann. Im allgemeinen wird dieses γ-Zinn jedoch nicht als eigenständige Modifikation betrachtet. Unterhalb 13,2°C ist eine weitere Zinn-Modifikation, das im Diamant-Gittertyp kristallisierende sogenannte α-Zinn oder graue Zinn (graues Pulver mit Halbleitereigenschaft) stabil, das man als Halbmetall ansehen kann. Zwischen 0 und 13,2°C verläuft die Umwandlung des weißen β-Zinn in das pulverige, graue Zinn außerordentlich langsam. Man bezeichnet diese Erscheinung als Zinnpest, denn man kann Geräte aus β-Sn mit α-Sn "infizieren". Die Ursachen der Erscheinung sind noch unbekannt. Legiert man zum Zinn geringe Mengen Arsen, Germanium, Indium, Blei, Antimon oder Bismut, so tritt die Pest nicht auf; umgekehrt kann man sie durch geringe Zusätze von Aluminium, Cobalt, Magnesium, Mangan oder Zink erheblich beschleunigen. Erhitzt man die graue Zinn-Modifikation auf dem Wasserbad, so geht sie wieder in gewöhnliches, weißes Zinn über.
Bei Raumtemperatur behält Zinn seinen Glanz an der Luft und im Wasser fast unbegrenzt lange . Es bedeckt sich an seiner Oberfläche mit einer sehr dünnen, durchsichtigen Oxidschicht. Zinn gehört zu den halbedlen Metallen. Infolge seiner Stellung in der Spannungsreihe widersteht es dem Angriff vieler Chemikalien ziemlich gut. Beim Erhitzen an der Luft verbrennt Zinn – besonders als feinteiliges Pulver – mit intensiv weißem Licht zu Zinndioxid (Zinnasche).
Aufgrund seiner Stellung in der 4. Hauptgruppe des Periodensystem tritt Zinn in seinen Verbindungen in den Oxidationsstufen +2 und +4 auf. Beide Wertigkeiten sind etwa gleich stark vertreten. Die Zinnverbindungen sind farblos, sofern der Säurerest nicht farbig ist.

Physiologie

Metallisches Zinn wird im allgemeinen als ungiftig betrachtet, weshalb man es seit dem Mittelalter für sogenanntes Zinngeschirr (Teller, Krüge, Becher) verwendet. Selbst größere Mengen von Zinn-Salzen rufen im Verdauungskanal nur vorübergehende Störungen hervor. Offenbar kann das Zinn nur sehr schwer durch die Darmwände ins Blut wandern. Seit einigen Jahren gilt Zinn für den Menschen als essentielles Spurenelement, dessen Mangel Appetitlosigkeit, Haarausfall und Akne hervorrufen kann

Vorkommen

Ca. 0,0035% der obersten Erdkruste dürften aus Zinn bestehen. Damit steht es in der Häufigkeit der Elemente in der Nähe von Cobalt, Cer und Yttrium. Das bei weitem wichtigste Zinn-Erz ist der Kassiterit, neben dem der Stannit nur von untergeordneter Bedeutung ist. Zinnstein kommt sowohl auf primären Lagerstätten (sog. Bergzinn) als auch auf sekundären vor (sog. Zinnseifen). Weitere, seltenere zinnhaltige Mineralien sind z.B. Berndtit, Kuramit, Pirquitasit oder Yuanjiangit. Über ca. 2/3 der Weltvorräte an Zinn -Erzen verfügen die Entwicklungsländer, über 1/4 die Länder des ehemaligen Ostblocks.

Herstellung

Im Tagebau gelten Zinn-Erze mit einem Zinn-Gehalt von 0,1%, im Untertagebau solche mit 0,3% Zinn noch als abbauwürdig. Sie werden nach Zerkleinerung aufgrund der hohen Dichte von SnO₂ mittels nassmechanischen Methoden durch Aufschlämmen, Flotation und Entfernung von Beimengungen durch Magnet- u. elektrostatischer Scheidung bis auf 35–75% Zinn konzentriert. Auch zinnreiche Abstriche und Flugstäube aus der Blei-Verhüttung, Weißblechabfälle und zinnhaltige Altmetalle sind als Ausgangsmaterialien für die Zinngewinnung von Bedeutung.

Zinnarbeiten ältere Arbeiten, Schwarzenberg, Schloß-Museum. Erzgebirge, Sachsen. 6/2007 Doc Diether

Verwendung

Zinn findet Verwendung zur Herstellung von Weißblech für die Konserven-Industrie, für Weichlote (Lötzinn: 64% Sn, 36% Pb), Letternmetall, Lagerwerkstoffen (Babbitt-Metalle), Schmelzlegierungen, Bronzen u.a. Zinn-Legierungen. Als Material für Verpackungsfolien und Lametta (Stanniol) ist Zinn heute weitgehend durch Aluminium ersetzt. Zinn-organische Verbindungen finden in der Landwirtschaft als Fungizide, in Krankenhäusern als Desinfektionsmittel, in der Farben-Industrie als Antifoulingmittel und in der Kunststoff-Industrie als Stabilisatoren Anwendung.

Geschichtliches

Der Elementname Zinn leitet sich von althochdeutschen: zin und altnord.: tin ab. Das Element wurde wegen seines Glanzes und seiner Weichheit meist dem Planeten Jupiter, seltener dem Planeten Venus zugeordnet. Das Elementsymbol Sn geht nach einem Vorschlag von Berzelius auf die lat. Bezeichnung stannum für das Element zurück. Der Zinnstein ist an einigen Stellen der Erde erheblich angereichert, er regt schon durch seine auffällige Schwere zu metallurgischen Maßnahmen an und kann durch Kohle verhältnismäßig leicht reduziert werden – aus diesen Gründen kann die Zinn-Herstellung schon vor Jahrtausenden gelungen sein. Die ältesten Funde weisen nicht auf reines Zinn, sondern auf Zinn-Kupfer-Legierungen (Bronze) hin. Diese kamen um 3500–3200 v. Chr. auf und wurden zur Herstellung von Beilen, Speerspitzen usw. verwendet. Offenbar hat man damals Kupfer- und Zinnerze gemeinsam verhüttet und auf die Herstellung von Zinn als solchem verzichtet. In China und Japan soll reines Zinn etwa 1800 v. Chr. hergestellt worden sein. Die Ägypter haben um 600 v. Chr. gelegentlich reines Zinn den Mumiengräbern beigegeben. In Peru haben die Inkas Zinn hergestellt. Auch die Azteken in Mexiko haben Zinn seit langem gekannt. Bis ins 13. Jh. lieferte England (Cornwall) den Hauptanteil des europäischen Zinns. Diese Lager sind heute weitgehend erschöpft. Um 1146 sollen die ersten Zinn-Gruben in Böhmen eröffnet worden sein. Auch in Sachsen entstanden in jenen Zeiten die ersten Zinn-Bergwerke. Diese deckten bis zu ihrer Zerstörung im Dreißigjährigen Krieg den deutschen Zinn-Bedarf.

Quellangaben

• Quelle: Römpp-Chemielexikon; 10. Auflage (1996); S. 5078
• Verfasser: Hg