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Übergangsmetalle: Zink

Symbol: Zn
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 30
Relative Atommasse: 65,409
Schmelzpunkt: 692,73 K
Siedepunkt: 1180 K
Dichte: 7,14 g cm-3
Elektronegativität: 1,7
Ionisierungsenergie: 9,394 eV
Konfiguration: [Ar] 3d10 4s²
Oxidationszahlen: 2
Atomradius: 133,2 pm
Ionenradius: 83 pm (+2)

Zusammen mit Kupfer ist Zink eines der ältesten Gebrauchsmetalle der Menschheit. Im Nahen Osten und Zentralasien war Messing, die Legierung dieser beiden Metalle, vermutlich schon vor etwa 5000 Jahren in Gebrauch. Das Metall ist mit einer Konzentration von etwa 80 Milligramm pro Kilogramm in der Erdkruste unter den 25 häufigsten Elementen und kommt in bedeutenden Lagerstätten vor, die schon vor mehreren tausend Jahren gezielt ausgebeutet wurden. Chemisch ähnelt das silberweiße, recht reaktive Metall dem Magnesium: Beide bilden ähnlich große zweiwertige Ionen, im metallischen Zustand überziehen sie sich schnell mit einer Passivierungsschicht und reagieren vergleichbar mit Wasser und Säuren. Allerdings geht Zink deutlich kovalentere Bindungen ein – unter besonderen Umständen sogar mit sich selbst.

Zink entsteht kosmisch bei Sternexplosionen aller Art und ist in der Technik das vierthäufigste Metall nach Eisen, Aluminium und Kupfer. Man gewinnt es aus dem Mineral Sphalerit, das meistens in massiven, von heißen vulkanischen Lösungen abgelagerten Erzkörpern vorkommt. In der Vor- und Frühgeschichte diente Zink praktisch ausschließlich als Legierungszutat für Kupfer, mit dem es Messing bildet. In der Antike waren Münzen und Gebrauchsgegenstände aus Messing verbreitet, es gab auch schon Legierungen mit sehr hohem Zinkgehalt.

Heute verwendet man das Element überwiegend zum Galvanisieren. Dabei überzieht man Eisen oder Stahl elektrochemisch mit einer Schicht aus Zink, die das Bauteil vor Korrosion schützt, weil das unedle Metall bei Kontakt mit Wasser und Sauerstoff als erstes zersetzt wird. Insbesondere im Schiffbau nutzt man so genannte Opferanoden aus Zink, die Metallteile nach demselben Prinzip schützen. Ein beträchtlicher Anteil des verbrauchten Zinks geht in die Produktion von Messing für eine große Bandbreite technischer Anwendungen – dieses ist stabiler und korrosionsbeständiger als reines Kupfer. Daneben gibt es diverse verschiedene Legierungen auf Zinkbasis, darunter solche mit recht niedrigem Schmelzpunkt, die am Fließband gegossen werden können, und spezielle Halbleiter. Man nutzt das Element als Ersatz für das recht giftige Blei und als Anodenmaterial in Alkalibatterien und Zink-Luft-Batterien. Der Bedarf steigt derzeit so enorm, dass das Metall als eines jener Elemente gilt, bei denen in den nächsten Jahren erhebliche Versorgungsengpässe auftreten können.

Zinkverbindungen haben ebenfalls eine große Bedeutung. Zinkoxid ist, ähnlich wie Titandioxid, ein verbreitetes Weißpigment und dazu noch halbleitend, Zinksulfidkristalle findet man in Leuchtpigmenten und Lasern, andere Salze dienen als Fungizide in der Landwirtschaft, als Nahrungsergänzungsmittel, Wunderwaffe gegen Erkältung oder in der organischen Chemie. In der Biologie ist es ein essenzielles Element für alle Organismen, es befindet sich im aktiven Zentrum mehrerer hundert Enzyme, darunter solchen, die mit DNA interagieren. Das Metall ist eines der häufigsten im Körper, Sperma enthält besonders viel davon. Weltweit leidet angeblich ein erheblicher Prozentsatz der Weltbevölkerung an chronischem Zinkmangel. Entgegen verbreiteter Annahmen tritt das Problem bei vegetarisch oder vegan lebenden Personen aber nicht häufiger auf als bei Fleischessern.

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