Wichtige Informationen über Zinn

Zinn hatte einen direkten Einfluss auf die Geschichte der Menschheit, vor allem wegen der Bronze, obwohl es auch als solches verwendet werden konnte, wie ein Zinnring und eine Pilgerflasche zeigen, die in einem ägyptischen Grab der 18. Die Chinesen bauten um 700 v. Chr. in der Provinz Yunnan Zinn ab. 

Reines Zinn wurde auch in Machu Picchu, der Bergzitadelle der Inkas, gefunden. Durch die Legierung von Kupfer mit etwa 5 % Zinn entstand Bronze, die nicht nur bei einer niedrigeren Temperatur schmolz und dadurch leichter zu bearbeiten war, sondern auch ein viel härteres Metall ergab, das sich ideal für Werkzeuge und Waffen eignete. 

Die Bronzezeit ist heute eine anerkannte Phase in der Entwicklung der Zivilisation. Wir wissen nicht, wie die Bronze entdeckt wurde, aber die Völker Ägyptens, Mesopotamiens und des Indus-Tals begannen um 3000 v. Chr., sie zu verwenden.

Neben der Bronze war der größte Beitrag des Zinns für die Menschheit wahrscheinlich die einfache Blechdose. Die Dose hatte ihren Ursprung in dem immerwährenden Problem, wie man eine Armee, die in Bewegung war, ernähren konnte. Nach Angaben des Can Manufacturers Institute (ja, auch Dosen haben eine Handelsorganisation) setzte Napoleon Bonaparte 1795 eine Belohnung für denjenigen aus, der eine Möglichkeit zur Konservierung von Lebensmitteln für militärische Zwecke finden würde. 

1810 gewann der französische Koch Nicolas Appert den mit 12.000 Franc dotierten Preis für seine Erfindung der Konservenherstellung, bei der Lebensmittel oder Getränke in einem Glas oder einer Flasche mit Hilfe von kochendem Wasser verschlossen werden. 

Diese Entdeckung ebnete den Weg für die Erfindung der Blechdose nur ein Jahr später. Im Jahr 1810 erhielt der britische Kaufmann Peter Durand ein Patent für die Verwendung von verzinntem Stahl zur Konservierung von Lebensmitteln. Zinn ist korrosionsbeständig und eignet sich daher ideal für die Beschichtung von relativ billigem Stahl. 

Die Konservendose kam 1818 an die amerikanischen Küsten, und Thomas Kensett & Co, eine Produktionsfirma, patentierte 1825 die Konservendose in Amerika. Der Bürgerkrieg führte zu einer zunehmenden Beliebtheit der Blechdose, da die Generäle wieder einmal nach einer Möglichkeit suchten, ihre Soldaten zu verpflegen.

Die Blütezeit des Zinns endete jedoch Mitte des 20. Jahrhunderts, als die Coors-Brauerei die erste Aluminiumdose einführte. Billiger, leichter und wiederverwertbar, verdrängte Aluminium schnell Zinn und Stahl.

Zinn (Sn), ein chemisches Element, das zur Familie der Kohlenstoffe gehört, Gruppe 14 (IVa) des Periodensystems. Es ist ein weiches, silbrig-weißes Metall mit bläulicher Färbung, das den Menschen in der Antike als Bronze, einer Legierung mit Kupfer, bekannt war. Zinn wird häufig für die Beschichtung von Stahldosen, die als Lebensmittelbehälter verwendet werden, in Lagermetallen und in Lötzinn verwendet.

Die Ursprünge des Zinns sind im Altertum verloren gegangen. Bronzen, die Kupfer-Zinn-Legierungen sind, wurden von den Menschen in der Vorgeschichte verwendet, lange bevor reines Zinnmetall isoliert wurde. Bronzen waren im frühen Mesopotamien, im Indus-Tal, in Ägypten, Kreta, Israel und Peru verbreitet. Ein Großteil des Zinns, das von den frühen Völkern des Mittelmeerraums verwendet wurde, stammte offenbar von den britischen Scilly-Inseln und Cornwall, wo der Zinnabbau auf mindestens 300-200 v. Chr. zurückgeht. Vor der Eroberung durch die Spanier wurden sowohl im Gebiet der Inka als auch der Azteken in Süd- und Mittelamerika Zinnminen betrieben. Das Symbol Sn für Zinn ist eine Abkürzung für das lateinische Wort für Zinn, stannum.

• Ordnungszahl 50
• Atommasse 118,69
• Schmelzpunkt 231,97 °C (449,54 °F)
• Siedepunkt 2.270 °C (4.100 °F)
• Dichte
• weiß 7,28
• grau 5,75 Gramm/cm3
• Oxidationsstufen +2, +4
• Elektronenkonfiguration [Kr]4d105s25p

Das Element kommt in den Eruptivgesteinen der Erdkruste zu etwa 0,001 % vor, was knapp, aber nicht selten ist; seine Häufigkeit liegt in der gleichen Größenordnung wie die technisch nutzbarer Elemente wie Kobalt, Nickel, Kupfer und Blei und entspricht im Wesentlichen der Häufigkeit von Stickstoff. Im Kosmos kommen 1,33 Zinnatome auf 1 × 106 Siliziumatome, was in etwa der Häufigkeit von Niob, Ruthenium, Neodym oder Platin entspricht. Kosmisch gesehen ist Zinn ein Produkt der Neutronenabsorption. Bemerkenswert ist sein Reichtum an stabilen Isotopen.

Zinn kommt in Körnern des nativen Metalls vor, vor allem aber als Zinnoxid (SnO2) im Mineral Kassiterit, dem einzigen Zinnmineral von wirtschaftlicher Bedeutung. Das Metall wird aus Kassiterit durch Reduktion (Entzug von Sauerstoff) mit Kohle oder Koks in Schmelzöfen gewonnen. Hochwertige Lagerstätten sind nicht bekannt. Die wichtigsten Vorkommen sind Schwemmlandvorkommen mit einem durchschnittlichen Zinngehalt von etwa 0,01 %. Die ältesten Zinnminen befanden sich in Cornwall, wo sie bereits zur Zeit der Phönizier abgebaut wurden, aber nicht mehr von Bedeutung sind, und in Spanien. 

In Bolivien und Cornwall finden sich Erzlagerstätten mit einem Gehalt von bis zu 4 %. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts war China mit fast der Hälfte der Gesamtproduktion weltweit führend in der Zinnproduktion; Indonesien, Peru und Bolivien waren ebenfalls Spitzenproduzenten. Für die Rückgewinnung des Metalls aus Zinnschrott oder verzinnten Gegenständen wurden mehrere Verfahren entwickelt.

Zinn ist ungiftig, dehnbar, verformbar und eignet sich für alle Arten der Kaltverformung, wie Walzen, Drehen und Fließpressen. Die Farbe von reinem Zinn bleibt erhalten, da sich durch Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft spontan ein dünner, unsichtbarer Schutzfilm aus Zinnoxid bildet. Der niedrige Schmelzpunkt von Zinn und seine feste Haftung auf sauberen Oberflächen von Eisen, Stahl, Kupfer und Kupferlegierungen erleichtern seine Verwendung als oxidationsbeständiges Beschichtungsmaterial. 

Zinn kommt in zwei verschiedenen Formen oder Allotropen vor: die bekannte Form, weißes (oder Beta-) Zinn, und graues (oder Alpha-) Zinn, das pulverförmig ist und wenig Verwendung findet. Die graue Form wandelt sich oberhalb von 13,2 °C in die weiße Form um, und zwar schnell bei Temperaturen über 100 °C, die umgekehrte Umwandlung, Zinnpest genannt, tritt bei niedrigen Temperaturen auf und behindert die Verwendung des Metalls in sehr kalten Regionen erheblich. 

Diese Umwandlung erfolgt nur unter -50 °C schnell, es sei denn, sie wird durch graues Zinn oder Zinn in der Oxidationsstufe +4 katalysiert, wird aber durch geringe Mengen von Antimon, Wismut, Kupfer, Blei, Silber oder Gold verhindert, die normalerweise in handelsüblichen Zinnsorten enthalten sind. Weißes Zinn hat eine körperzentrierte tetragonale Kristallstruktur und graues Zinn eine kubisch flächenzentrierte Struktur. Wenn es gebogen wird, gibt Zinn einen unheimlichen, knisternden "Schrei" von sich, wenn seine Kristalle sich gegenseitig zerdrücken. Zinn wird von starken Säuren und Laugen angegriffen, aber nahezu neutrale Lösungen beeinträchtigen es nicht nennenswert. Chlor, Brom und Jod reagieren mit Zinn, während Fluor bei Raumtemperatur nur langsam mit Zinn reagiert.

Die Verzinnung von Eisen schützt letzteres vor Korrosion; Zinnrohre und -ventile erhalten die Reinheit von Wasser und Getränken; geschmolzenes Zinn ist die Grundlage für die Herstellung von Flachglas. Da reines Zinn relativ schwach ist, wird es nicht für strukturelle Zwecke verwendet, es sei denn, es wird mit anderen Metallen legiert, z. B. in Bronzen, Zinn, Lagermetallen, Typenmetallen, Lötmitteln auf Bleibasis, Glockenmetall, Babbitt-Metall und Niedrigtemperatur-Gusslegierungen. 

Zinnoxid, in dem Zinn in der Oxidationsstufe +4 vorliegt, ist nützlich, um keramische Körper undurchsichtig zu machen, als mildes Schleifmittel und als Beschwerungsstoff für Gewebe. Zinnfluorid und Zinnpyrophosphat, bei denen Zinn in der Oxidationsstufe +2 vorliegt, werden in Zahnputzmitteln verwendet. Organische Zinnverbindungen wirken als Stabilisatoren in bestimmten Kunststoffen und als Holzschutzmittel. Eine kristalline Legierung mit Niob ist bei Temperaturen von bis zu 18 K (-427 °F) supraleitend und behält diese Eigenschaft auch in sehr starken Magnetfeldern bei. 

Elementares Zinn ist offenbar ungiftig, und Zinnmengen von bis zu 300 Teilen pro Million, wie sie in Lebensmitteln, die in verzinnten Behältern und Kochutensilien aufbewahrt werden, gelöst sind, sind nicht schädlich. Organische Zinnverbindungen, die häufig als Biozide und Fungizide verwendet werden, sind jedoch für den Menschen giftig.

7 Verwendungszwecke von Zinn im täglichen Leben

• Zinn wird auf verschiedene Weise verwendet, zum Beispiel zur Herstellung von Legierungen.
• Da es eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, wird es zum Verzinnen, Beschichten und Polieren verwendet.
• Es wird häufig bei der Herstellung von Lebensmittelbehältern aus Stahl verwendet.
• Zur Herstellung superleitfähiger Drähte werden Zinnlegierungen verwendet.
• Das meiste Fensterglas wird hergestellt, indem geschmolzenes Glas über geschmolzenes Zinn geschwemmt wird, um eine ebene Oberfläche zu erhalten.
• Das meiste Zinn wird als Legierung mit anderen Metallen wie Blei oder Zink oder als Schutzschicht verwendet. 
• Zinn wird in der Glasherstellung, für Lagerlegierungen, Beschichtungen von Stahlbehältern, Lötmittel zum Verbinden von Rohren oder elektrischen/elektronischen Schaltkreisen und für andere chemische Anwendungen von Zinn verwendet.

Mit Zinn beschichtete Metalle

Zinnbeschichtungen werden häufig zum Schutz vor Korrosion, Oxidation und Erosion verwendet, wenn sie der Umwelt ausgesetzt sind. Kupfer und andere Metalle reagieren nicht so stark. Das Aufbringen von Zinn auf die Metalle verhindert Korrosion. Zinnbeschichtung ist ein industrielles Verfahren, bei dem eine dünne Zinnschicht auf Metallteile aufgetragen wird. Stahl, Eisen und Kupfer sind nur einige der vielen unedlen Metalle, die mit dieser Methode bearbeitet werden können.

Verbindungen

Zinn bildet zwei Reihen von Verbindungen: Zinn(II)-Verbindungen, bei denen Zinn die Oxidationsstufe +2 hat, und Zinn(II)-Verbindungen, bei denen es die Oxidationsstufe +4 hat. Einige der kommerziell wichtigsten Zinnverbindungen sind Zinnchlorid, SnCl2, das in der Zinngalvanisierung und als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Polymeren und Farbstoffen verwendet wird, Zinnoxid, SnO, das bei der Herstellung von Zinnsalzen für chemische Reagenzien und für die Galvanisierung verwendet wird, und Zinnfluorid, SnF2, ein Wirkstoff in Zahnpasten. Zu den wichtigen Zinnverbindungen gehören Zinnchlorid (SnCl4), das häufig als Stabilisator für Parfüms und als Ausgangsstoff für andere Zinnsalze verwendet wird, und Zinnoxid (SnO2), ein nützlicher Katalysator in bestimmten industriellen Verfahren und ein Polierpulver für Stahl.

Zinn kann eine Bindung mit Kohlenstoff eingehen, wie in den mehr als 500 bekannten zinnorganischen Verbindungen. Zinnorganische Stabilisatoren werden verwendet, um Veränderungen von Polyvinylchlorid bei Licht- und Wärmeeinwirkung zu verhindern. Eine Reihe von zinnorganischen Verbindungen sind wichtige Bestandteile von Bioziden und Fungiziden.

Aussichten für Zinn

Zinn ist ein interessantes Metall mit einem erheblichen Wertpotenzial auf einem wachsenden globalen Markt. 

Zinn gilt als Konfliktmetall

Wie Wolfram, Coltan (Tantal) und Gold ist auch Zinn ein Konfliktmineral. Bewaffnete Gruppen in der Demokratischen Republik Kongo verdienen jedes Jahr Hunderte von Millionen Dollar mit dem Handel dieser Mineralien. Sie sind in vielen Produkten enthalten, die wir täglich benutzen, z. B. in Handys und Laptops.

In den letzten Jahren wurden die Zinnpreise durch die steigende Nachfrage aus der Elektronikbranche bei einem Angebotsdefizit gestützt. Zwischen Ende 2020 und Anfang 2022 führte der Aufwärtsdruck auf dem Markt zu Preishöchstständen wie seit einem Jahrzehnt nicht mehr.

Obwohl Zinn in der zweiten Hälfte des Jahres 2022 dem gleichen Abwärtsdruck ausgesetzt war wie andere Rohstoffe, werden seine Fundamentaldaten derzeit weiterhin von der Sorge um ein knappes globales Angebot gestützt, nachdem Myanmar, der drittgrößte Produzent der Welt, den Abbau verboten hat. Darüber hinaus erwog Indonesien, der größte Exporteur des Metalls in raffinierter Form, ein Lieferverbot, um den Ausbau der weiterführenden Verarbeitungskapazitäten zu fördern.

China war 2022 der weltweit größte Zinnproduzent; das Land produzierte 95.000 Tonnen (MT) des Metalls. Indonesien ist China mit 74.000 MT dicht auf den Fersen, und an dritter Stelle steht Birma mit 31.000 MT. Die weltweite Gesamtproduktion lag in diesem Jahr bei 310.000 Tonnen, nur 5.000 Tonnen mehr als im Vorjahr, und die weltweiten Zinnreserven belaufen sich auf 4,6 Millionen Tonnen.

Technologie

Im Jahr 2017 wurden mehr als 5.000 wissenschaftliche Abhandlungen und Patente zur Zinntechnologie veröffentlicht, was auf eine starke Zukunft für dieses Metall hindeutet.

Energieanwendungen und -technologien sind die stärksten Treiber für neue Anwendungen, wobei Zinnzusätze zu Blei-Säure-Batterien und Lötmittel für die Verbindung von Solarzellen bereits profitieren.

In den nächsten zehn Jahren bieten sich für Zinn zahlreiche Möglichkeiten in Lithium-Ionen- und anderen Batterien, in der Photovoltaik, in thermoelektrischen Materialien, in wasserstoffbezogenen Anwendungen und in der Kohlenstoffabscheidung.