Zinn

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Einleitung

Zinn, Symbol Sn (von lateinisch stannum), metallisches Element mit der Ordnungszahl 50, das zwischen Germanium und Blei in der 4. Hauptgruppe des Periodensystems steht.

Das Metall hat insbesondere in Form der Bronze, einer Legierung aus Zinn und Kupfer, historische Bedeutung (siehe Bronzezeit). Reines Zinn wurde in Grabstätten des Alten Ägypten gefunden. Die alten Ägypter nahmen an, bei Zinn und Blei handle es sich um verschiedene Formen ein und desselben Metalls. Zur Zeit des Römischen Reiches gelangten Zinn und Gegenstände aus Zinn in großen Mengen von Cornwall (England) auf das europäische Festland (diese Lieferungen erfolgten bis ins Mittelalter). Auch in anderen Teilen der Erde hat man Zinngegenstände aus dem Altertum gefunden (z. B. in China).

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Eigenschaften und Vorkommen

Zinn ist bei einer Temperatur von 100 °C sehr geschmeidig und formbar und wird von starken Säuren (Säuren und Basen) angegriffen. Das gewöhnlich silberweiße Metall (so genanntes β-Zinn) wandelt sich bei Temperaturen unter 13 °C in eine allotrope (von der β-Modifikation sehr verschiedenen) Modifikation um, die man graues Zinn (oder a-Zinn) nennt. Dabei handelt es sich um ein amorphes, graues Pulver mit einer relativen Dichte von 5,75. Gegenstände aus Zinn sind mitunter stark zersetzt. Aufgrund des gesprenkelten Aussehens nennt man diese Erscheinung auch Zinnpest. Eine gewöhnliche Zinnstange erzeugt beim Verbiegen ein knisterndes Geräusch, das man Zinngeschrei nennt und das durch die Reibung von Zinnkristallen aneinander verursacht wird.

Zinn steht bei den Elementen in der Erdkruste an 49. Stelle der Häufigkeitsskala. Gewöhnliches Zinn schmilzt bei circa 232 °C und siedet bei circa 2 260 °C. Die Atommasse von Zinn beträgt 118,69 u.

Das wichtigste Zinnerz ist das Kassiterit oder Zinnstein (SnO₂), das sowohl in Deutschland, aber auch in Cornwall (England), auf der Malaiischen Halbinsel, in Bolivien, Brasilien und in Australien vorkommt. Bei der Extraktion von Zinn wird das Erz in den ersten Verfahrensschritten zerkleinert und gewaschen. Dann röstet man dieses Rohprodukt, wobei die im Erz ebenfalls enthaltenen Eisen- und Kupfersulfide oxidiert werden. Nach wiederholtem Waschen wird das Vorprodukt mit Kohlenstoff in einem Flammofen reduziert. Dabei sammelt sich das geschmolzene Zinn im unteren Bereich des Ofens an. Es wird abgestochen und in Blöcke gegossen. Diese Stücke nennt man Blockzinn. In dieser Form wird das Zinn bei niedrigen Temperaturen nochmals geschmolzen. Die noch enthaltenen Verunreinigungen sammeln sich dabei als unlösliche Masse. Darüber hinaus lässt sich Zinn auch durch Elektrolyse reinigen.

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Verbindungen

Schmilzt man Zinndioxid mit Natriumhydroxid, so entsteht Natriumstannat(IV) (Na₂SnO₃). Stannate sind Salze der hypothetischen Zinnsäure – hypothetisch deshalb, weil sie in freier Form nicht existiert. Zinn löst sich in Salzsäure (siehe Chlorwasserstoff) unter Bildung von Zinn(II)-chlorid (SnCl₂); in Königswasser bildet sich dagegen Zinn(IV)-chlorid (SnCl₄). Zinn reagiert mit Natriumhydroxid zu Natriumhexahydroxostannat und gasförmigem Wasserstoff. In kalter und sehr verdünnter Salpetersäure löst sich Zinn unter Bildung von Zinn(II)-nitrat und Ammoniumnitrat; in konzentrierter Salpetersäure bildet sich „Meta-Zinnsäure” (H₂SnO₃). Analog zur Zinnsäure wird auch die Existenz der Meta-Zinnsäure in Fachkreisen sehr stark angezweifelt. Allgemein bezeichnet man die „Zinnsäuren” stattdessen als Zinnoxidhydrate (= Zinnoxide mit einer unterschiedlichen Anzahl von Wassermolekülen). Zinn(II)-Sulfid (SnS) erhält man als dunkelbraunen Niederschlag, wenn man Schwefelwasserstoff in eine Lösung von Zinn(II)-chlorid leitet. Zinn(IV)-sulfid (SnS₂) entsteht, wenn man Schwefelwasserstoff in eine Lösung eines Zinn(IV)-salzes leitet.

Die zwei Hydroxide des Zinns – Sn(OH)₂ und Sn(OH)₄ – lassen sich herstellen, wenn man z. B. wenig Alkalihydroxid zu den Lösungen der Zinn(II)- bzw. Zinn(IV)-salze gibt. Zinn(II)-oxid (SnO), ein schwarzes, wasserunlösliches Pulver, erhält man beim Erhitzen von Zinn(II)-oxalat unter Luftausschluss. Ist Luft zugegen, so verbrennt das Zinn(II)-oxid zum Zinndioxid oder Zinn(IV)-oxid (SnO₂), einem weißen, wasserunlöslichen Feststoff. Auch beim Erhitzen von Zinnoxidhydraten oder metallischem Zinn bei hohen Temperaturen an der Luft erhält man ebenfalls Zinndioxid.

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Verwendung

Zinn kommt bei vielen Industrieverfahren zum Einsatz. In Form von Weißblech dient es als Schutzschicht für Kupfergefäße und verschiedene Metalle (die für die Herstellung von Weißblechdosen in Frage kommen). Zinn wird für Legierungen wie z. B. Bronze (Zinn und Kupfer), Lot oder Lötmetall (Zinn und Blei) und Letternmetall (Zinn, Blei und Antimon) benötigt (siehe Metallarbeiten). Zinn kommt außerdem – legiert mit Titan – in der Weltraumtechnik zum Einsatz. Einige zinnorganische Verbindungen verwendet man in der Landwirtschaft als Pflanzenschutzmittel und in der Farbenindustrie als Antifoulingmittel (Antifoulinganstriche mit Tributylzinn (TBT) sollen entsprechend einer UN-Konvention ab Januar 2003 verboten werden). Antifoulingmittel sind in Schiffsanstrichen enthalten, die den Algenbewuchs verhindern sollen (englisch fouling: Bewuchs). Zinn(IV)-sulfid (Musivgold) wird in Pulverform zum Bronzieren von Gips oder Bilderrahmen benutzt.

Die größten Zinnproduzenten der Welt sind Malaysia, Brasilien, Indonesien, Thailand, Bolivien und Australien.