Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
Ordnungszahl: 30 | 30 Protonen 30 Elektronen |
4. Periode | 4 besetzte Elektronenschalen |
II. Nebengruppe | 12 Außenelektronen |
Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Ar 4s23d1 0 |
Elektronegativität | 1,6 |
Ionisierungsenergie in eV | 9,394 |
häufigste Oxidationszahlen | II |
Atommasse des Elements in u | 65,38 |
Atomradius in 10- 1 0m | 1,33 |
Ionenradius in 10- 1 0m | 0,74 |
Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Dichte in | 7,13 |
Härte nach Mohs und nach Brinell | 2,5; 4,8...5,2 · 107 |
Schallgeschwindigkeit in | 2680 |
Schmelztemperatur in °C | 419 |
spezifische Schmelzwärme in | 102,01 |
Siedetemperatur in °C | 906 |
spezifische Verdampfungswärme in | 1763,26 |
Standardentropie S0 in | 42 |
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C | 116 |
spezifische Wärmekapazität in bei 25 °C | 0,388 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 | |
spez. elektrischer Widerstand in | 0,05916 |
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,012 |
Zinkwolle
Verzinken einer Autokarosserie
Elementares Zink
In der Natur vorkommendes Zink besteht aus einem Gemisch aus fünf stabilen Isotopen. 19 weitere radioaktive Isotope des Zinks können künstlich hergestellt werden.
Ordnungszahl Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
30 | 64 | 63,929 145 | 48,6% | ||
66 | 65,926 052 | 27,9% | |||
67 | 66,927 | 4,1% | |||
68 | 67,924 857 | 18,8% | |||
69 | 68,926 541 | künstlich | β : 0,9 | 55 min. | |
70 | 69,925 334 | 0,6% | |||
71 | 70,927 | künstlich | β : 1,5 | 2,2 min. |
Zink ist ein Schwermetall. Seine Färbung ist silbrigweiß. Das Metall ist spröde, wird aber zwischen 100 °C und 150 °C weich und dehnbar. Sein Schmelzpunkt liegt für ein Metall relativ niedrig (419 °C). Obwohl Zink ein unedles Metall ist, verhält es sich an der Luft und in kaltem Wasser passiv. Das liegt daran, dass sich an der Luft aus Luftfeuchtigkeit und Kohlenstoffdioxid eine dichte Schutzschicht bildet, die eine Komplexverbindung aus Zink-, Hydroxid-, und Carbonat-Ionen Zn5[OH6(CO3)2] ist. Mit heißem Wasser reagiert das Zink jedoch heftig. Zink kann mit Luftsauerstoff unter Flammenerscheinung zur Reaktion gebracht werden, es brennt in Form von Pulver oder Zinkwolle. Das Metall reagiert mit verschiedenen Säuren. Dabei entstehen die entsprechenden Salze und Wasserstoff. Zink reagiert bei Erhitzen mit Halogenen zu Zinkhalogeniden. Gegenüber organischen Lösungsmitteln (Aceton, Benzin, Alkohol) ist das Metall beständig.
Schon im Mittelalter kannten die Menschen Zink. Beschrieben wurde es von verschiedenen Gelehrten, z. B. AGRICOLA oder PARACELSUS als «Conterfey». Die Bezeichnung «Zink» leitet sich vom Erz Zinkspat (Edel-Galmei) ab. Dieses Erz besitzt herausragende Zacken - «Zinken». Danach wurde das enthaltene Metall im Deutschen mit «Zink» benannt.
Das Element Zink ist auf der Erde relativ häufig. Da Zink ein unedles Metall ist, findet man es nicht als reines Element, sondern immer nur in Verbindungen, z. B. in verschiedenen Erzen, die außer Zinkverbindungen auch noch andere Verbindungen enthalten. Wichtige Zink-Erze sind Zinkblende bzw. Sphalerit (Zinksulfid - ZnS und Zink-Eisen-sulfid - ZnS/FeS), Rotzinkerz bzw. Zinkit (Zinkoxid ZnO oder Zink-Mangan-Oxid - ZnO/MnO), Zinkspat bzw. Edel-Galmei oder Smithsonit (Zinkcarbonat - ZnCO3), Zinkblüte bzw. Hydrozinkit (Komplexverbindung mit Zink-, Hydroxid- und Carbonat- Ionen), Willemit (Zinksilicat - Zn2(SiO4). Ein großer Teil dieser Zinkerze findet sich in Kanada, Australien, den USA, Russland, Südamerika und Afrika. In Deutschland sind die Lagerstätten gering. Zink-Ionen finden sich in Spuren im Meerwasser. Das Element Zink ist ein lebenswichtiges Spurenelement für den Menschen. Täglich muss ein Erwachsener mindestens 20-35 mg Zink in Form von Zink-Ionen zu sich nehmen. Der Körper eines durchschnittlichen Erwachsenen enthält etwa 4 g Zink. Zink wird aus den Erzen Zinkblende (ZnS) und in geringerem Umfang aus Zinkspat (ZnCO3) hergestellt. Die Erze werden nach dem Zerkleinern angereichert und danach entweder geröstet (Zinkblende) oder gebrannt (Zinkspat). Bei beiden Verfahren entsteht aus den ursprünglichen Stoffen Zinkoxid, welches anschließend in zwei verschiedenen Verfahren zu Zink umgewandelt wird. Im «Trockenen Verfahren» findet mit Kohlenstoff (Koks) bei 1 200 °C eine Reduktion des Zinkoxids zu Zink statt. Im «Nassen Verfahren» wird Zinksulfatlösung durch Reaktion von Zinkoxid mit Schwefelsäure gebildet. Durch anschließende Elektrolyse der Zinksulfatlösung scheidet sich Zink an der Katode ab. Heute wird die Gewinnung von Zink aus zinkhaltigem Eisenschrott immer bedeutsamer.
In der Industrie ist das Metall von großer Bedeutung. Zinküberzüge schützen Eisen vor dem Rosten. Dazu werden die Metallteile entweder feuerverzinkt oder durch Galvanisieren mit einer Zinkschicht versehen. Das Leclanché-Element und die Zink-Mangan-Zelle enthalten Zink. Sie spielen für Batterien (Trockenelemente) eine Rolle. Zink wird zum Abtrennen von Silber und Gold aus Legierungen verwendet. Legierungen werden oft mit Zink hergestellt. Beispielsweise ist Messing eine Legierung aus Kupfer und Zink. Neusilber enthält neben Kupfer und Nickel ebenfalls Zink.
- Zinkoxid (Pigment, sogenanntes Zinkweiß, z. B. in Sonnenschutzmitteln zum Schutz vor UV-Strahlung, in verschiedenen Zinksalben enthalten - Einsatz in der Medizin bei Hauterkrankungen und bei Augenerkrankungen)
- Zinkverbindungen sind für die menschliche Ernährung unentbehrlich. Es ist ein lebenswichtiges Spurenelement. Zink wird in Form von Zink-Ionen (Zn2 +) gebraucht. Diese finden sich besonders in Fleisch und Fisch sowie in Getreide und Milch. Zinkmangel äußert sich in Abgeschlagenheit, Konzentrationsstörungen, Appetitlosigkeit und Schwächung des Immunsystems.
- Organische Zinkverbindungen (Stoffwechsel der Lebewesen - sie spielen als Enzyme (Dehydrogenase, Phosphatase oder Carboanhydrase) eine entscheidende Rolle. Auch das Hormon Insulin enthält das Element Zink. Andere organische Zinkverbindungen sind im Immunsystem des Menschen und der Säugetiere wichtig.
Das Metall bildet hexagonal-dichte Kristalle.
Ein Angebot von