Zink

Was ist Zink?

Zink (Elementsymbol: Zn) ist ein Übergangsmetallelement mit der Ordnungszahl 30. Zink als Einzelelement hat ein Atomgewicht von 65,38, eine Dichte von 7,12 g/cm³, einen Schmelzpunkt von 419,5 °C und einen Siedepunkt von 907 °C. Es ist ein silbrig-weißes Metall mit bläulicher Färbung. Es ist ein amphoteres metallisches Element, das sowohl in Säuren als auch in Laugen löslich ist.

Es ist ein Metall mit einer relativ hohen Ionisierungsneigung, eine Eigenschaft, die bei Batterieelektroden und Verzinkungen genutzt wird. Es ist auch ein essentielles Spurenelement in lebenden Organismen und spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der normalen Geschmackswahrnehmung und bei der Bildung von Enzymen, die stoffwechselregulierend wirken.

Chemische Eigenschaften von Zink

Chemische Reaktionen

An der Luft bildet Zink allmählich eine Oxidschicht und verliert seinen metallischen Oberflächenglanz. Es ist unlöslich in Wasser, löst sich aber in nicht oxidierenden Säuren unter Abgabe von Wasserstoffgas und in alkalischen Lösungen unter Bildung von Zinksäure-Alkali-Komplexen.

Wenn es beispielsweise mit Salzsäure reagiert und sich auflöst, entstehen Zinkchlorid und Wasserstoff. Bei der Reaktion mit Natriumhydroxid werden Tetrahydroxozink(II)-Ionen und Wasserstoff gebildet. Bei Anwesenheit von Kohlendioxid werden auch basische Karbonate gebildet.

Zinkverbindungen

Zu den in der Natur vorkommenden Zinkerzen gehören Sphalerit (englisch: sphalerite, chemische Formel: ZnS), Anorthit (englisch: anorthite, chemische Formel: Zn4Si2O7(OH)2・H2O), Rhyozink-Erz (englisch: smithonite, chemische Formel: ZnCO3) und Rotzinkerz (englisch: zincite, chemische Formel: ZnO). Im Wesentlichen kommt es in Verbindung mit anderen Elementen wie Schwefel, Silizium und Sauerstoff vor.

Sphalerit ist ein besonders wichtiges Erz für die Gewinnung von Zink. Sphalerit kann auch seltene Metalle wie Indium und Gallium enthalten.

Anwendungen von Zink

• Legierungen
  Zu den Anwendungen von Legierungen gehören Messing (Kupfer und Zink), Neusilber (Kupfer, Zink und Nickel) und Druckguss.

• Verzinkung
  Bei der Verzinkung wird die Eigenschaft von Zink ausgenutzt, eine höhere Ionisierungsneigung als Eisen zu haben. Wenn die Oberfläche von Stahlwerkstoffen verzinkt wird, verhindert ein dünner Zinkfilm auf der Oberfläche das Eindringen von Wasser und Sauerstoff in das Material, wodurch die Bildung von Eisenrost verhindert wird.
  Außerdem ist die Ionisierungstendenz von Zink größer als die des inneren Stahls, so dass sich das Oberflächenzink vorzugsweise auflöst, um den inneren Stahl zu schützen, selbst wenn der Stahl durch Kratzer usw. freigelegt wird. Zinkbeschichtungen werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in der Automobilindustrie, bei elektrischen Produkten, Computern und Baumaterialien.

• Zinkhaltige Farbe
  Farben, die 70-95 % Zinkpulver enthalten, werden als zinkhaltige Farben bezeichnet und für rostvorbeugende Beschichtungen verwendet. Neben der direkten Beschichtung kann sie auch als Reparaturmittel für die Feuerverzinkung verwendet werden.
  Epoxidharze werden im Allgemeinen für organische zinkhaltige Anstriche und Alkylsilikate für anorganische zinkhaltige Anstriche als Spreitmittel zur Bildung des Farbfilms verwendet.

• Batterieelektroden und Elektrolyt
  In Mangan-Trockenbatterien wird Zink für die Anode und Zinkchlorid für den Elektrolyten verwendet. Weitere Anwendungen für Zinkchlorid sind Aktivkohle, Farbstoffe und die Herstellung von Pestiziden.
• Zinkoxid
  Das weiße Pulver von Zinkoxid wird auch in Pigmenten, Sonnenschutzmitteln und Arzneimitteln verwendet. Auch in Kosmetika ist es weit verbreitet, insbesondere als Alternative zu Blei, das früher wegen seiner hohen Toxizität in Pigmenten verwendet wurde. Zink gilt im Vergleich zu Blei als äußerst ungiftig.
• Zinksulfat
  Zinksulfat wird als Lösung zur Koagulation von flüssigem Zellwolle bei der Zellwollherstellung verwendet. Es wird auch als Zusatzstoff in Augentropfen verwendet und manchmal Milchpulver für Kinder, Haustiere und Vieh zugesetzt, um den Mineralgehalt zu erhöhen. Es wird auch als Zusatzstoff in Pestiziden, wie dem Fungizid Bordeaux-Lösung, verwendet, um Schäden an Pflanzen zu verhindern.

2. Zink im menschlichen Körper und in der Nahrung

Zink ist im erwachsenen Organismus in einer Menge von etwa 2000 mg vorhanden und ist vor allem in verschiedenen Muskeln, Knochen, Haut, Leber und Gehirn verteilt. Als Strukturbestandteil von zinkhaltigen Enzymen mit stoffwechselregulierender Wirkung (z. B. DNA-Polymerase, RNA-Polymerase, Alkoholdehydrogenase, Kohlensäureanhydrase) ist es an einer Vielzahl von Reaktionen im Körper beteiligt. Zu den typischen Aufgaben gehören die DNA-Synthese, die Proteinsynthese, die Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies und die Aufrechterhaltung des normalen Geschmacks.

Nach den Dietary Reference Intakes for 2020 liegt die empfohlene Zufuhr von Zink bei etwa 11 mg/Tag für erwachsene Männer und 8 mg/Tag für erwachsene Frauen. Ein Mangel an Zink kann zu Symptomen wie Dermatitis, Geschmacksstörungen und Immunschwäche führen. Bei Kindern wurde auch festgestellt, dass Wachstumsstörungen auftreten können.

Zink ist in Fisch, Schalentieren und Fleisch enthalten, und zu den besonderen Lebensmitteln gehören Austern, Schweineleber und mageres Rindfleisch. Es ist auch in Sojamehl und Nüssen enthalten.

Wenn Zink zusammen mit Zitronensäure und Vitamin C eingenommen wird, erhöht sich die Aufnahmeeffizienz. Andererseits hemmt Phytinsäure, die in Reiskleie und braunem Reis vorkommt, die Aufnahme von Zink, so dass die Nahrungskombination berücksichtigt werden sollte.

3. Zink-Ergänzungen

Zink ist sowohl als eigenständiges Ergänzungsmittel als auch in Kombination mit anderen Inhaltsstoffen wie Multivitaminen und Mineralien im Handel erhältlich. Zink in Nahrungsergänzungsmitteln liegt in verschiedenen Salzformen vor, darunter Zinkgluconat und Zinksulfat.

Nahrungsergänzungsmittel werden im Allgemeinen mit Wasser oder lauwarmem Wasser während oder nach den Mahlzeiten eingenommen. In koffein- oder gerbstoffhaltigen Getränken wie Kaffee oder Tee können sich diese Bestandteile mit den Nährstoffen verbinden und deren Aufnahme behindern. Ein übermäßiger Verzehr von Zink kann auch zu Kupfermangel, Übelkeit, Erbrechen, Magenproblemen und Immunstörungen führen.