Zink [1]

Zink (Zincum, Spiauter). I. Chemisches Zeichen Zn, Äquivalent 32,5 (H = 1) od. 406,5 (O = 100), Metall, findet sich ziemlich häufig in der Natur, doch niemals gediegen; mit Schwefel verbunden in der Zinkblende, als Oxyd im Rothzinkerz, als kohlensaures u. kieselsaures Zinkoxyd im Galmei, als schwefelsaures Zinkoxyd im Zinkvitriol; außerdem noch in einigen wenigen Mineralien. Obgleich die Benutzung des Galmei (Cadmia) zur Darstellung gelber Metalllegirungen schon im Alterthume, das Metall selbst in China u. Ostindien längst bekannt war u. von dort unter dem Namen Tutanego in den Handel kam, so wurde es doch erst in der Mitte des vorigen Jahrhunderts in Europa u. zwar zuerst in England hüttenmännisch gewonnen. Paracelsus scheint es zuerst als ein eigenthümliches Metall erkannt zu haben; er führte den Namen Z. ein. Das im Handel vorkommende Z. ist niemals vollkommen rein, enthält meist Eisen, Mangan, Blei, Kupfer, Cadmium, Arsenik, Antimon, auch Zinn, Kobalt u. Nickel, u. kann von diesen Beimengungen durch Destillation befreit werden, wobei man das zuerst Überdestillirte, welches cadmium- u. arsenikhaltig ist, beseitigt u. die Destillation nicht bis zur vollständigen Verflüchtigung des Zinks gehen läßt. Chemisch reines Z. läßt sich nur durch Destillation von reinem Zinkoxyd mit Kohle od. in einem raschen Strom von Wasserstoffgas darstellen. Das reine metallische Z. ist weiß mit einem Stich ins bläuliche, stark glänzend, vom specifischen Gewicht 7,03 bis 7,2; schmilzt bei 412° C. u. erstarrt krystallinisch körnig; bei Glühhitze gegossen erscheint es nach dem Erkalten grobblättrig; die Krystalle sind hexagonale Prismen; nach G. Rose kann es auch in regulären Octaëdern krystallisiren. Bei gewöhnlicher Temperatur ist es nicht sehr zäh, bei 100–150° läßt es sich dagegen in dünne Bleche walzen u. wird bei 200° wieder so spröde, daß es zu Pulver gestoßen werden kann. Ebenso ist auch das bei sehr hoher Temperatur gegossene Z. spröd, das bei möglichst geringer Hitze gegossene dehnbar. Bei beginnender Weißglühhitze verdampft das Z., der Dampf entzündet sich u. verbrennt mit bläulicher Flamme zu Zinkoxyd. An der Luft überzieht sich das Z. sehr bald mit einer dünnen Kruste von basisch kohlensaurem Zinkoxyd, welche sehr fest am Metall haftet u. dasselbe vor weiterer Oxydation schützt. Bei gewöhnlicher Temperatur zerlegt es das Wasser nicht, wohl aber in der Glühhitze u. bei Gegenwart von Säuren unter Entwickelung von Wasserstoff. Vollkommen reines Z. wird von Säuren nur schwierig aufgelöst, sehr leicht aber bei Gegenwart von elektronegativen Metallen; daher erfolgt die Lösung schneller in Metallgefäßen als in Glasgefäßen, u. bes. schnell in Berührung mit Platin. Viele Erzmetalle, wie Kupfer, Blei, Cadmium, werden durch Z. aus ihren Auflösungen metallisch gefällt, lösen sich also, wenn sie dem Z. beigemischt sind, nicht in der Säure auf, sobald Z. im Überschuß vorhanden ist. Auch ätzende Alkalien lösen das Z. auf, bes. bei Gegenwart von andern Metallen. Die Anwendung des Z-s ist eine sehr mannichfache; es wird zu Statuen, Ornamenten u. allerhand Luxusartikeln gegossen; Zinkblech dient zum Dachdecken, zu Rinnen, Wasserbehältern, Badewannen, ferner zu Schildern, Etiquetten u. vielen[630] ähnlichen Zwecken, auch statt des viel theureren Kupfers zum Notendruck, zum Schutz des Eisens gegen das Rosten, zu galvanischen Batterien u. zur Entwickelung von Wasserstoffgas, zum Überziehen der Telegraphendrähte. Eine große Menge Z. wird auch zu Messing, Bronce, Argentan, Lagermetall, zu unechtem Blattsilber u.a. Metallgemischen verarbeitet; auch viel Zinkpräparate werden in der Technik u. der Heilkunde angewendet, so bes. das Zinkweiß als weiße Farbe statt des Bleiweißes, der Zinkvitriol in der Färberei. Vgl. Z. in seinen verschiedenen Verwendungsarten, Breslau 1857.

II. Verbindungen des Z-s. A) Mit Sauerstoff: a) Zinkoxyd, ZnO, findet sich in der Natur mit Manganoxydul vereinigt als Rothzinkerz. Es bildet sich, wenn Z. in einem schief im Ofen liegenden Tiegel bis zum schwachen Glühen erhitzt wird, wo es mit blendend bläulich grüner Flamme verbrennt. Der hierbei aufsteigende, dichte, weiße Rauch legt sich zum Theil an der oberen Wand des Tiegels in Form einer feinen flockigen, weißen Masse an (Zinkblumen, Flores zinci, Nihilum album, Lana philosophica), welche durch Schlämmen u. nochmaliges Glühen von beigemengtem metallischem Z. getrennt wird. Auch bei der hüttenmännischen Gewinnung des Z-s legt sich Zinkoxyd als weiße od. graue Masse an die Wandungen des Ofens an u. war bes. früher unter dem Namen Tulia (T. alexandrina, Cadmia fornacum, Nihilum griseum) officinell. Durch Fällen von Zinklösungen mit kohlensaurem Natron u. Glühen des Niederschlags erhält man reines Zinkoxyd; nach Brunner glüht man ein Gemenge von zwei Theilen schwefelsaurem Zinkoxyd u. einem Theil calcinirter Soda u. laugt die Masse mit Wasser aus. Das Zinkoxyd ist ein weißes od. schwach gelbliches Pulver, wird beim Erhitzen citronengelb, beim Erkalten aber wieder weiß; nach dem Glühen leuchtet es noch eine Zeit lang im Dunkeln fort. In Wasser ist es unlöslich, bildet aber damit ein Hydrat, welches durch Fällen einer Zinkauflösung mit Kali erhalten wird; Säuren, ätzende Alkalien u. kohlensaures Ammoniak lösen es leicht, bes. das frisch gefällte Hydrat. Aus der ammoniakalischen Lösung erhält man mit Hülfe eines galvanischen Zinkkupferelements rhombische Krystalle des Zinkoxydhydrats, ZnO, HO. Mit Salzen bildet das Zinkoxyd meist farblose, krystallisirbare Salze von herbem, metallischen Geschmack u. giftiger Wirkung. In den Auflösungen der Zinkoxydsalze geben ätzende Alkalien einen weißen Niederschlag von Zinkoxydhydrat, welcher sich im Überschuß des Fällungsmittels auflöst, kohlensaures Ammoniak einen weißen Niederschlag von basisch kohlensaurem Zinkoxyd, welcher sich im Überschuß auflöst; Schwefelammonium fällt weißes, in Essigsäure unlösliches Schwefelzink; Blutlaugensalz weißes Ferrocyanzink. Man wendet das Zinkoxyd jetzt häufig als Ersatzmittel für Bleiweiß an u. nennt es Zinkweiß. Bei der Fabrikation desselben bringt man Z. in Retorten aus Glashäfenmasse. Diese liegen zu 8–10 in zwei rückwärts zusammenstoßenden Reihen in einem Flammenofen. Sobald die Retorten bis zum Weißglühen erhitzt worden sind, werden eine bis zwei Zinktafeln in jede Retorte gebracht. Das Metall verwandelt sich in Dämpfe, welche durch die Öffnung der Retorte entweichen u. sogleich nach ihrem Austritt aus der Retorte einen bis auf 300° erhitzten Luftstrom treffen, durch welchen das Z. zu Oxyd verbrannt wird. Das entstandene lockere Zinkoxyd wird durch den Luftstrom fortgerissen u. in Kammern geführt, in welchen es sich allmälig absetzt. Es ist weiß u. kann sofort ohne Mahlen u. Schlämmen mit dem Firniß verrieben werden. Das Zinkweiß kommt etwas theurer zu stehen als Bleiweiß, deckt aber besser u. behält auch bei schwefelwasserstoffhaltigen Ausdünstungen seine weiße Farbe. b) Zinksuperoxyd, von Thenard entdecktes, weißes, geruch- u. geschmackloses Pulver, ist in Wasser unauflöslich, in nassem Zustande aufbewahrt od. erwärmt zersetzt es sich von selbst, wird durch Behandlung des Zinkoxydhydrats mit Wasserstoffhyperoxyd dargestellt. B) Mit Schwefel: Schwefelzink, ZnS, findet sich in der Natur als Zinkblende (s.d.). Künstlich läßt sich die Verbindung durch Zusammenschmelzen von Z. u. Schwefel nicht darstellen; beim Erhitzen von Z. mit Schwefelleber od. auch mit Zinnober erfolgt die Vereinigung mit Explosion. Auch durch Erhitzen von Zinkoxyd mit Schwefel, durch Glühen von schwefelsaurem Zinkoxyd mit Kohle, durch Fällung der Zinkoxydsalze aus ihren alkalischen od. essigsauren Lösungen mittelst Schwefelwasserstoff od. Schwefelammonium erhält man Schwefelzink; dasselbe ist weiß, in Essigsäure unlöslich; löslich in stärkeren Säuren unter Entwickelung von Schwefelwasserstoff. Das auf trocknem Wege dargestellte Schwefelzink ist gelb. C) Mit Selen vereinigt sich das Z. unter Explosion, wenn man metallisches Z. in Selendampf erhitzt; verdünnte Salpetersäure scheidet aus dieser Verbindung Selen ab. D) Mit Chlor: Zinkchlorid (Zinkchlorür, Chlorzink) ZnCl; wasserfrei erhält man es durch Erhitzen von Zinkspähnen, in trocknem Chlorgas, od. durch Erhitzen von Z. mit Quecksilbersublimat in einer Retorte, wobei das Zinkchlorür sich verflüchtigt u. in der Vorlage zu einer weißlichen, durchscheinenden, wachsartigen Masse (Zinkbutter) sich verdichtet. Es schmilzt bei einigen Graden über 100° C., verflüchtigt sich bei Glühhitze u. sublimirt in weißen Nadeln, zerfließt an der Luft, löst sich leicht in Wasser u. Alkohol. Aus letzter Auflösung krystallisirt eine Verbindung von zwei Atomen Chlorzink u. einem Atom Alkohol in kleinen Krystallen. Es wirkt innerlich genommen krampfstillend, Brechen erregend, äußerlich als Ätzmittel. Wird meist nur als letzteres bei veralteten od. krebsartigen Geschwüren, in Auflösung von einigen Gran in der Unze Wasser angewendet. Innerlich gebraucht man meist den Zinkäther, eine Auflösung von einem Theil Zinkbutter in einem Theil Alkohol u. vier Theilen Schwefeläther; er ist bes. gegen Veitstanz, Epilepsie, Gesichtsschmerz versucht worden. Eine Auflösung des Chlorzinks erhält man durch Behandeln des Z-s mit Salzsäure. Sie gibt beim Verdampfen anfänglich eine gallertartige, endlich eine schmutzig weiße od. bräunliche Salzmasse, welche bei der Destillation ZnCl liefert. Die Auflösung hält das Wasser sehr hartnäckig zurück u. kann daher als Bad, um Substanzen einer gleichförmigen hohen Temperatur auszusetzen, benutzt werden. Bei 10° Kälte krystallisirt sie in wasserhaltigen Rhomboëdern. Rohe Lösungen von Zink in Salzsäure werden häufig zum Imprägniren der Eisenbahnschwellen angewendet, um dieselben vor der schnellen Zerstörung durch Fäulniß zu schützen, s. Holzconservirung C) c). Das Chlorzink dient. ferner als Reagens bei mikroskopischen Untersuchungen, indem eine mit Jod u. Jodkalium

[631] versetzte Lösung davon die Zellenmembran u. Cellulose violett färbt. Beim Fällen von Chlorzinklösung mit Ammoniak erhält man je nach der Menge des Fällungsmittels verschiedene basische Chloride, welche im Wasser meist sehr schwer löslich sind. Ein solches basisches Chlorid erhält man auch beim Vermischen von Zinkoxyd mit concentrirter Chlorzinklösung; diese Mischung erhärtet nach kurzer Zeit zu einer sehr harten unlöslichen Masse, wenn man sie mit feinem Glaspulver zusammenknetet, u. wird daher zu Zahnkitt angewendet. Man fertigt jetzt in Paris ganze Gebisse aus dieser Masse, welche indessen wegen der geringen Löslichkeit in der Mundflüssigkeit fortwährend einen unangenehmen metallischen Geschmack erzeugen, Der Suesser'sche Zahncement ist dieselbe Masse. Mit den Chloriden der Alkalimetalle vereinigt sich das Chlorzink zu Doppelverbindungen in sehr mannigfachen Verhältnissen. Die Verbindung des Chlorzinks mit Salmiak findet beim Löthen, beim Verzinnen u. Verbleien von Kupfer u. Eisen u. in ähnlichen Fällen eine ausgedehnte Anwendung (Löthwasser). E) Mit Jod verbindet sich das Z. direct zu Zinkiodür (Jodzink), ZnI, wenn man Z. mit Iod u. Wasser bis zur Entfärbung digerirt od. Z. in Ioddampf erhitzt. Das Iodzink ist farblos, sublimirt in zerfließlichen Nadeln; das auf nassem Wege bereitete krystallisirt in quadratischen Octaëdern. F) Mit Brom: Bromzink, ZnBr, entsteht, wenn man Bromdämpfe über glühendes Z. leitet, od. beim Auflösen von Z. in wässeriger Bromwasserstoffsäure; es krystallisirt schwer; aus der Lösung sublimirt die Verbindung bei hoher Temperatur in Gestalt weißer, zerfließlicher, leicht schmelzbarer Nadeln. G) Mit Phosphor: Phosphorzink bildet sich als graue metallglänzende Masse, wenn man Phosphor auf schmelzendes Z. wirst; es ist etwas dehnbar u. riecht beim Feilen nach Phosphor. Werden Zinkoxyd, Phosphorsäure u. Kohlenpulver heftig geglüht, so sublimirt silberweißes metallglänzendes Phosphorzink; bei Anwendung von 2 Äquivalenten Zinkoxyd, 1 Äquivalent Phosphorsäure u. 7 Äquivalenten Kohle erhält man ein dunkelstahlgraues, zuweilen krystallinisches Sublimat von der Zusammensetzung Zn₃ P. H) Mit Fluor: Fluorzink, ZnFl, durch Behandeln von Z. mit Flußsäure erhalten, ist in Wasser schwer, in verdünnter Flußsäure leicht löslich. L) Mit Stickstoff: Stickstoffzink, Zn₃ N, graues Pulver, welches sich mit Wasser äußerst heftig zersetzt unter Bildung von Zinkoxyd u. Ammoniak; entsteht, wenn man durch eine ätherische Lösung von Zinkäthyl Ammoniakgas leitet u. das entstandene Zinkamid bis zum Rothglühen erhitzt. K) Mit Cyan: Cyanzink, ZnC₂N, ein weißer, in Wasser unlöslicher, in Essigsäure schwer löslicher Niederschlag, welchen man beim Vermischen von Zinkoxydlösungen mit löslichen Cyanmetallen od. von einer mit essigsaurem Alkali vermischten Lösung von schwefelsaurem Zinkoxyd mit Cyanwasserstoffsäure findet; auch Zinkoxyd verwandelt sich beim Digeriren mit wässeriger Blausäure in Cyanzink. In hoher Temperatur verflüchtigt sich das Cyanzink zum Theil; starke Säuren zerlegen es unter Entwickelung von Blausäure. Mit den löslichen Cyanüren geht das Cyanzink lösliche Verbindungen ein.

III. Gewinnung des Z. s. Die wichtigsten Erze zur hüttenmännischen Gewinnung des Z-s sind: der Galmei (Zinkspath, edler Galmei, kohlensaures Zinkoxyd), das Kieselzinkerz (Kieselgalmei, gemeiner Galmei, wasserhaltiges kieselsaures Zinkoxyd) u. die Zinkblende (Schwefelzink); die bei Weitem größte Menge Z. wird aus dem Galmei gewonnen. Der Zinkhüttenbetrieb zu Altenberg bei Lüttich (der belgische Zinkhüttenbetrieb) charakterisirt sich durch die Anwendung von Thonröhren als Retorten; man verwendet Galmei, von welchem man das Weiß- u. das Rotherz unterscheidet; ersteres enthält durchschnittlich 46 Procent, letzteres 34 Proc. Beide läßt man abliegen, um sie mürbe u. spröder zu machen, worauf eine Röstung im Schachtofen folgt. Die Erze werden fein gemahlen u. dann mit einem Gewichte trockener, gepulverter Steinkohle gemischt. Die irdenen Röhren, in denen die Reduction erfolgt, haben eine Länge von 1,1 Meter u. eine Weite von 0,15. Sie sind zu 42 in einem cylindrischen Ofen auf in der Rückwand angebrachte Vorsprünge gelegt, während die Vorderwand aus gußeisernen Platten besteht, in welchen Öffnungen das offene Ende der Röhren aufnehmen u. etwas herum ragen lassen. Die Röhren liegen ein wenig nach vorne geneigt u. werden mit der Flamme einer Steinkohlenrostfeuerung erhitzt. Es befinden sich vier derlei Öfen zusammengestellt u. die Eisen sind in der Mitte des Gebäudes vereinigt. Zur Beschickung eines Ofens verwendet man 500 Kilogr. Erz. Die Vorlage ist eine konisch geformte, gußeiserne Röhre, welche horizontal in die Retortenmündung eingeschoben u. offen gelassen wird, bis die ersten Zinkdämpfe sich durch das hellere Leuchten der Kohlenoxydgasflamme zu erkennen geben, wonach man sie durch Aufschieben eines schmalen, konisch verengten Ansatzes aus Eisenblech verschließt. Nach zweistündigem Feuern wird der Blechansatz abgenommen, das darin angesammelte Gemenge von Z. u. Zinkoxyd entfernt u. das in der Vorlage befindliche, flüssige Z. in eine eiserne Plattenform gegossen. Der Verlust beträgt nach dieser Methode fast ¹/₄ des Zinkgehaltes der Erze, welcher als Zinksilicat im Rückstande bleibt. Das belgische Verfahren ist auch zu Stolberg bei Aachen u. zu Iserlohn in Westfalen eingeführt. Die Gewinnung des Z-s in Oberschlesien, Polen, Krakau u. Galizien geschieht in Muffelöfen, welche den Glasöfen nicht unähnlich sind. In einer Hütte stehen gewöhnlich zwei Ofen neben einander. Am vortheilhaftesten besetzt man jeden Ofen mit 10 Muffeln, welche in zwei Reihen zu den beiden Seiten des Rostes stehen, so daß die Flamme des Brennmaterials sie so viel als möglich umspielt; die Muffeln haben an der vordern Seite zwei Öffnungen, von denen die eine zum Entfernen der Destillationsrückstände, die andere zum Beschicken dient; in die letztere ist ein knieförmig gebogenes Rohr eingesetzt, in welchem sich die Zinkdämpfe condensiren; die Höhe der mittleren Muffeln beträgt 1¹/₂ Fuß, die Länge 3 Fuß. In jede Muffel trägt man gerösteten Galmei, gemengt mit einem gleichen Maß, od. ¹/₃ dem Gewicht nach, kleiner verkohlter Steinkohlenstücke (Cinder). 6–8 Stunden nach dem Eintragen ist die Destillation in vollem Gange, in 24 Stunden ist sie vollendet; dann trägt man sogleich ein zweites Gemenge ein. Nach drei Destillationen wird mit einer Krücke der Destillationsrückstand herausgenommen, welcher hauptsächlich aus Kieselerde, Thonerde, Eisenoxydul, Zinkoxyd, Kalkerde u. unvollkommen zersetztem Kieselerdezinkerz besteht. Bei[632] der Destillation verbrennt stets etwas Z., ungefähr 2–4 Procent. Das Zinkoxyd, welches beim Anfang der Destillation gewonnen wird, enthält, wenn das Erz Cadmiumoxyd enthielt, fast alles Cadmiumoxyd, da das Cadmium flüchtiger ist, als das Zinkoxyd, u. kann daher zur Cadmiumdarstellung verwandt werden. Bei dem englischen Verfahren wendet man Tiegel an, durch deren Boden ein offenes weites Rohr geht, welches in ein darunter befindliches, mit Wasser angefülltes Gefäß mündet. Man trifft in England die Zinkhütten in der Gegend von Bristol u. Birmingham, auch bei Sheffield.