Zinn

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 5050 Protonen
50 Elektronen
5. Periode5 besetzte Elektronenschalen
IV. Hauptgruppe4 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandKr 5s24d1 05p2
Elektronegativität1,8
Ionisierungsenergie in eV7,344
häufigste Oxidationszahlen4, 2, -2
Atommasse des Elements in u118,69
Atomradius in 10-10m1,405
Ionenradius in 10-10m0,74 (+4); 0,93 (+2)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C7,29
Härte nach Mohs und nach Brinell1,8; 29,4...44,1 · 107
Schallgeschwindigkeit in Bild2490
Schmelztemperatur in °C232
spezifische Schmelzwärme in Bild60,65
Siedetemperatur in °C2270
spezifische Verdampfungswärme in Bild2446,29
Standardentropie S0 in Bild52
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C66,6
spezifische Wärmekapazität in Bild0,2285
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bildβ: 0,11
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,0035

Nuklide des Elements

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
50112111,9040,96%  
 114113,902 7730,66%  
 115114,903 3460,35%  
 116115,901 74514,5%  
 117116,902 9587,6%  
 118117,901 60624,2%  
 119118,903 3138,6%  
 120119,902 19832,6%  
 121120,904 227künstlichβ Bild: 0,3527 h
 122121,903 4414,7%  
 123122,905künstlichβ Bild: 1,340 min.
 124123,905 2725,9%  
 125124,907künstlichβ Bild: 2,09,4 min.

Weitere Eigenschaften

Zinn ist ein weiches, sehr dehnbares und gut gießbares Metall, das eine silbrigweiße Färbung aufweist. Es ist härter als Blei. Dabei handelt es sich um die hauptsächliche Modifikation (β-Modifiaktion) des Zinns. Bei Temperaturen unter 13 °C wandelt sich diese Modifikation langsam in ein graues Pulver um (α-Modifikation). Den Vorgang der Umwandlung bezeichnet man auch als Zinnpest. Durch Zusätze von Bismut kann die Umwandlung verzögert werden. Zinn gehört zu den unedlen Metallen. An der Luft bildet sich jedoch sofort eine dünne und stabile Oxidschicht aus, die das Metall vor weiteren Reaktionen schützt. Deshalb reagiert Zinn bei Zimmertemperatur nicht mit Wasser oder Luft. Nur durch starkes Erhitzen auf mindestens 1 500 °C kann Zinn mit Luftsauerstoff reagieren und verbrennt mit grell-weißer Flamme. Wegen der Oxidschicht reagiert Zinn auch nicht mit verdünnten Säuren oder Basen. Mit konzentrierten Säuren und Basen reagiert das Metall jedoch unter Entwicklung von Wasserstoff. Bei der Reaktion mit Säuren entstehen Salze. Bei der Reaktion mit Basen entstehen Komplexverbindungen. Verwendet man konzentrierte Salpetersäure, so entwickelt sich das giftige Stickstoffdioxid und die hochmolekulare Zinnsäure. Zinn kann mit anderen Metallen zur Reaktion gebracht werden. Dabei entstehen intermetallische Verbindungen. Zinn bildet hier die Anionen. Auch mit organischen Stoffen kann Zinn reagieren. Die entstehenden zinnorganischen Verbindungen sind kompliziert aufgebaut und oft hochgiftig.

Entdeckung

Die «Bronzezeit» dauerte etwa vom 3. bis zum 1. Jahrtausend vor Christus. Bronze, eine Legierung, die Zinn enthält, war schon damals gut bekannt und wurde vielseitig eingesetzt. In Asien kannte man Zinn als reines Metall seit etwa 1800 vor Christus. Im europäischen Raum erlangte das Metall Zinn im 12. Jahrhundert eine wichtige Bedeutung, vor allem im Erzgebirge und in Böhmen. Hier wurden Zinnerze in größeren Mengen abgebaut. Anfangs wussten die Bergleute nicht, dass es sich beim Zinn um ein eigenes Element handelt. Aufgrund seiner Ähnlichkeit mit dem verwandten Blei glaubten sie, Zinn sei eine Sonderform des Bleis. Sie nannten das Metall deshalb «Weißes Blei» - «Plumbum album». Die Bezeichnung Zinn geht auf einen altgermanischen Begriff - «zein» zurück, welcher soviel wie Stab bedeutet. Durch Sprachveränderungen im Laufe der Jahrhunderte verwandelte sich das Wort schließlich in «zin» und «tin», bis daraus das heute gebräuchliche «Zinn» wurde.

Vorkommen/Herstellung

Zinn steht erst an 30. Stelle in der Häufigkeit der Elemente des Periodensystems. Das Metall findet sich nur in geringem Maße in reiner Form, als gediegenes Zinn. Meist tritt es in Verbindungen, am häufigsten in Zinnerzen, auf. Ein wichtiges Zinnerz ist Zinnstein bzw. Kassiterit (ein rötliches Erz, das aus Zinn(IV)-oxid - SnO2 - besteht). In diesem Gestein sind maximal 5 % Zinn enthalten. Je nach den Lagerstätten benennt man es auch Bergzinn oder Zinnseife. Zinnkies bzw. Stannit (Stannin - komplexes Erz mit verschiedenen Verbindungen der Elemente Kupfer, Eisen, Zinn und Schwefel) ist von untergeordneter Bedeutung, da es nur einen geringen Zinnanteil enthält. Große Zinnerzlager finden sich in Indonesien, Thailand und Malaysia, aber auch in China und Bolivien. Zinn wird aus Zinnerzen hergestellt. Diese werden nach einer Anreicherung geröstet, um sie von Verunreinigungen zu befreien. Anschließend wird das erhaltene Zinn(IV)-oxid mit verschiedenen Zuschlägen auf etwa 1 100 °C erhitzt, sodass es schmilzt, und mit Kohlenstoff (Koks) reduziert. Das so erhaltene Zinn wird nun noch gereinigt. Große Bedeutung hat auch die Gewinnung aus zinnhaltigen Abfällen (Recycling). Die Abfälle (Metallschrott, z. B. Weißblech) werden mit Natronlauge und Nitratlösung aufgelöst. Das erhaltene Natriumstannat wird elektrolytisch zerlegt, Zinn entsteht.

Verwendung

Zinn ist schon seit Jahrtausenden in Form seiner Legierung (Bronze) bekannt. Zinnfiguren, Zinngeschirr oder Zinnbecher waren viele Jahrhunderte lang beliebte Gebrauchsgegenstände. Sie bestehen aus Legierungen von Zinn mit Antimon, Kupfer und Blei. Sogar Folien - das sogenannte Stanniol - wurden aus dem Metall hergestellt. Heute wird das Zinn mehr und mehr durch das billigere Aluminium ersetzt. Etwa 50 % des gewonnenen Zinns wird mit Eisen legiert und zu «Weißblech» verarbeitet. Dieses setzt man vor allem für Konservendosen ein. Lötzinn ist eine Legierung von Zinn mit Blei.

Wichtige Verbindungen

  • Natriumstannate (nötig zum galvanischen Verzinnen)
  • Zinn(IV)-sulfid (SnS2-«Musivgold», Bronzepigment)
  • Ammoniumhexachlorostannat(IV) («Pinksalz» - Verwendung in der Färberei)
  • zinnorganische Verbindungen (giftig; Einsatz in der Landwirtschaft als pilztötende Mittel und zum Desinfizieren - «Fungizide»)

Bau

Im Kristall herrscht Metallbindung.

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