Zink

Zink ist ein blaulich weiBes, an frischen Schnittstellen glanzendes Metall, das in einer ver – zerrt hexagonal-dichtesten Kugelpackung kristallisiert. Es ist bei gewohnlichen Tempe – raturen sehr sprode. Beim Erwarmen iiber 100°C wird es weich und dehnbar, so dass es gewalzt und zu Draht gezogen werden kann. Bei hoheren Temperaturen (> 150°C) nimmt die Sprodigkeit des Zinks wieder zu, iiber 200°C ist sie so groB, dass sich das Metall pul – verisieren lasst.

Wichtige physikalische Daten:

Dichte 7,14 g/cm3 (25°C), Smp. 419,6°C, Sdp. 907°C, Warmeleitfahigkeit 113 W/m-K, spezifische elektrische LeitMiigkeit 1,69-103 S/cm (Leitfahigkeitsvvertc fur 20°C).

Zink iiberzieht sich an der Luft bei relativen Luftfeuchtigkeiten > 70% mit einer dunnen, fest haftenden Schutzschicht aus Zinkoxid ZnO und basischem Zinkcarbonat ZnC03* Zn(OH)2, die es vor weiteren korrosiven Angriffen schutzt. In seinen Verbindungen liegt Zn in der Oxidationsstufe +11 vor. ZnO wie auch Lithopone (ZnS/BaS04) sind wichtige WeiBpigmente in der Farben – und Lackindustrie.

Entsprechend seiner Stellung in der Spannungsreihe lost sich Zn in Sauren unter Wasser – stoffentwicklung, z. B. Zn + 2 HC1 ZnCl2 + H2|. Bei sehr reinem Zink erfolgt die Auf­losung bei Raumtemperatur allerdings sehr langsam, da Wasserstoff am Zink eine hohe Uberspannung besitzt (Кар. 7.5). Entgegen seiner Stellung in der Spannungsreihe lost sich Zink nicht in Wasser. Ursache ist die schwer losliche Zinkhydroxid-Schutzschicht, die sich bei Kontakt von metallischem Zink mit Wasser rasch ausbildet und einen weiteren Angriff des H20 verhindert (Zn + 2 H20 -> Zn(OH)2 + H2).

Zink lost sich auch in Laugen unter Wasserstoffentwicklung, da wegen des amphoteren Charakters von Zn(OH)2 die Schutzschicht unter Bildung von Hydroxokomplexen (Zin – kateri) zerstort wird (Gl. 8-22).

Zn(OH)2 + 2 OH- —- [Zn(OH)4]2′ (8-22)

Zinkat

Im mittleren pH-Bereich weist Zink eine gute Bestandigkeit auf. Ca- und Mg-Ionen sowie Kohlensaure im Leitungswasser begunstigen die Entstehung von Schutzschichten in Zink – leitungen, da sie basische schwer losliche Erdalkalimetallcarbonate bilden, die in die Schutzschicht eingebaut werden konnen. Aus diesem Grund ist der Einsatz von verzinkten Stahlrohren fur Wasserleitungen im Falle von Wassem niedriger Harte generell problema – tisch. Bei direktem Kontakt mit edleren Metallen (Cu!) kommt es zu starker Kontaktkorro – sion.

Im Bauwesen wird vorzugsweise die Knetlegierung D-Zn (DIN 17770) fur Dachabdeckun – gen und – rinnen sowie fur Regenfallrohre eingesetzt. Diese Legierung, die haufig aufgrund ihres geringen Titananteils (neben Cu!) als Titanzink bezeichnet wird, besitzt einen im Vergleich zum Feinzink reduzierten Warmeausdehnungskoeffizienten.

Mit Ausnahme des,,normalen“ Zinkchromats ZnCr04 fanden (und finden?) die nachfol – gend angefiihrten Zinkchromate bzw. -dichromate allesamt Anwendung als Korrosions – schutzpigmente: I. Zink-Kalium-Chromat (Zinkgelb, KZn2(Cr04)20H), basisches Zink – Kaliumchromat (Zitronengelb, К2СЮ4 • 3 ZnCr04 • Zn(OH)2 • 2 H20); II. Zinktetraoxi – chromat ZnCr04 • 4 Zn(OH)2; III. Zinkdichromat ZnCr207 • 3 H20.

Die Zn-Cr-Verbindungen passivieren entweder die Metalloberflache oxidativ unter Bil – dung von Cr203, FeO und ZnO oder reagieren mit Eisen zu unloslichem Fe(HI)-chromat Fe2(Cr04)3. Das unedle Zink, das als Zinkstaub zum Einsatz kommt, wirkt gegeniiber der Stahloberflache als Aktivanode (Zn + FeO -* ZnO + Fe)

Zink ist aufgrund seiner Zn0/Zn(0H)2/ZnC03-Schutzschicht ein sehr witterungsbestandi – ges Metall. Trotzdem erfolgt durch standigen Temperaturwechsel und kontinuierlich wech – selnde Nasse – und Trockenperioden ein allmahlicher Abtrag der Deckschichten. Indem sich die Deckschicht standig emeuert, wird fortlaufend Zink verbraucht. Der Zinkabtrag betragt pro Jahr 4…8 pm (Stadtatmosphare). Er ist damit deutlich hoher als der des Kupfers (1…2 pm), des A1 (0,1… 1,0 pm) und des Pb (ca. 0,5 доп) pro Jahr.

Der Saure Regen zerfrisst in Industriegegenden Zinkdacher und – bauteile relativ schnell unter Bildung von loslichem Zinksulfat (Zn + H2S04 -> ZnS04 + H2; Zn + S02 + Vi 02 + H20 ZnS04 + H2). Dabei kann der Zinkabtrag in den Wintermonaten (Heizperiode) den des Sommers um ein Mehrfaches ubersteigen.