Zink – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

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Vorkommen und Gewinnung

Zink kommt in der Natur nur gebunden vor. Das wichtigste Erz ist die Zinkblende, ein Zinksulfid, das in Australien, China, Peru und Indien abgebaut wird. Dazu kommt der Galmei, ein Zinkcarbonat. Die Zinkblende tritt oft zusammen mit Bleierzen auf, sodass viele Bergwerke beide Metalle liefern.

Zinkhaltige Legierungen kannte man schon im Altertum: Die Römer stellten Messing her, indem sie Kupfer mit Galmei erhitzten, ohne das Zink selbst zu kennen. Der Grund ist, dass Zink bei hoher Temperatur verdampft und an der Luft sofort wieder verbrennt. In Indien gewann man schon früh Zink in Tongefäßen, in England stellte man es ab 1738 im größeren Maßstab her. Der Berliner Chemiker Andreas Sigismund Marggraf beschrieb 1746 genau, wie man Zink aus Galmei und Holzkohle gewinnt, und gilt deshalb oft als sein Entdecker. Der Name leitet sich vermutlich von der Zinke ab, denn Zink bildet beim Erstarren spitze, zackige Kristalle.

Heute röstet man die Zinkblende zunächst an der Luft zu Zinkoxid. Das dabei frei werdende Schwefeldioxid wird zu Schwefelsäure weiterverarbeitet. Das Zinkoxid löst man in Schwefelsäure, reinigt die Lösung und scheidet das Zink durch Elektrolyse an der Kathode ab. Ein kleinerer Teil wird im Schachtofen mit Koks reduziert, wobei das Zink bei seiner niedrigen Siedetemperatur als Dampf entweicht und kondensiert.

Eigenschaften und Reaktionen

Zink steht in Periode 4 und Gruppe 12. Seine Elektronenkonfiguration ist [Ar] 3d¹⁰ 4s², die d-Schale ist also voll besetzt. Deshalb gibt Zink nur seine beiden äußeren Elektronen ab und tritt fast immer als Zink(II) auf. Die Elektronegativität beträgt 1,65. Das Metall hat eine Dichte von 7,134 g/cm³, schmilzt bei 419,53 °C und siedet bei 907 °C. Das sind für ein Metall niedrige Werte. Bei Raumtemperatur ist Zink ziemlich spröde, bei etwa hundert bis hundertfünfzig Grad Celsius lässt es sich walzen und verformen.

Zink ist ein unedles Metall. Es löst sich in Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure unter Bildung von Wasserstoff; das ist ein klassischer Schulversuch zur Gewinnung von Wasserstoff. Weil Zinkhydroxid amphoter ist, löst sich Zink auch in starken Laugen und bildet dabei Zinkate. An der Luft überzieht es sich mit einer dünnen, festen Schicht aus Zinkoxid und Zinkcarbonat, die das Metall schützt. Zinkoxid ist weiß, wird beim Erhitzen aber vorübergehend gelb.

Zink ist deutlich unedler als Eisen, sein Normalpotenzial ist negativer. Taucht man Zink in die Lösung eines edleren Metallsalzes, etwa von Kupfersulfat, scheidet sich das edlere Metall ab, während Zink in Lösung geht. Auf diesem Prinzip beruht das Daniell-Element, eine klassische galvanische Zelle aus Zink und Kupfer.

Verwendung in Alltag und Technik

Rund die Hälfte des Zinks dient dem Korrosionsschutz. Beim Feuerverzinken taucht man Stahlteile in flüssiges Zink, sodass sie sich mit einer festen Schicht überziehen. Zink schützt doppelt: als Sperre gegen Sauerstoff und Wasser und, wenn die Schicht verletzt ist, durch kathodischen Schutz. Weil Zink unedler ist als Eisen, wird bei einem Kratzer zuerst das Zink oxidiert, und das Eisen bleibt unversehrt. Bei Weißblech, das mit edlerem Zinn überzogen ist, rostet der Stahl dagegen nach einem Kratzer schneller. Das gleiche Prinzip nutzt die Opferanode: Blöcke aus Zink werden an Schiffsrümpfen und Pipelines befestigt und lösen sich anstelle des Stahls auf.

Zink ist Bestandteil des Messings und vieler Druckgusslegierungen, etwa für Türklinken und Spielzeug. Als Zinkblech deckt es Dächer und Regenrinnen. In Batterien dient Zink als negative Elektrode: Zink-Kohle- und Alkali-Mangan-Batterien enthalten es als Metallpulver oder Becher. Zinkoxid ist ein weißes Pigment, steckt in Hautsalben und schützt in Sonnencreme vor UV-Strahlung.

Für den Menschen ist Zink ein unentbehrliches Spurenelement. Es ist Bestandteil von vielen Enzymen, wichtig für Wundheilung, Immunabwehr und Wachstum. Zinkreich sind Fleisch, Käse, Haferflocken, Kürbiskerne und Austern. Zu viel Zink aus Nahrungsergänzungsmitteln kann schaden. Wer beim Schweißen verzinkter Teile die Dämpfe einatmet, kann das Metalldampffieber bekommen, mit Fieber und Schüttelfrost.

Moleküle mit diesem Element

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