Zinkgruppe Eigenschaften

Die 12. Gruppe (10. Nebengruppe) im Periodensystem der chemischen Elemente




Die Zink-Gruppe ist die 10. Nebengruppe im Periodensystem der chemischen Elemente. Sie beinhaltet die Elemente Zink, Cadmium, Quecksilber und das künstlich erzeugte Ununbium.

Zinkgruppe

Zinkgruppe

Die Zink-Gruppe bezeichnet die zehnte Nebengruppe im Periodensystem, bestehend aus den Elementen Zink, Cadmium, Quecksilber und des künstlich erzeugten Ununbium.
Die Charakteristik der zugehörigen Elemente ist, dass sie niedrigschmelzende Metalle darstellen und Quecksilber schon bei Raumtemperatur flüssig wird. Die Schmelzpunkte bewegen sich zwischen 419°C bei Zink und -39°C bei Quecksilber.




Beschreibung und Wirkung der Elemente der Zinkgruppe – Zink, Cadmium, Quecksilber, Ununbium

Zink

Ordnungszahl:30
Symbol: Zn
Periode: 4
Masse (gerundet): 65,38 u (gerundet auf die fünf signifikanten Stellen)
Masse (exakt): 65,39 u +/- 2 Digit(s) [1]
Vorkommen: natürlich
Häufigkeit: 0,01 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

Geschichte
Zink ist eines der ältesten Metalle und war bereits im Mittelalter bekannt, jedoch ahnte man nicht, dass es sich bei den Überresten in Kupferschmelzöfen um Zink handelte. Messing, was genaugenommen eine Zink-Kupfer-Legierung ist, war sogar schon im Altertum bekannt.

Vorkommen
Zink kommt in der Natur nur gebunden vor. Zu den wichtigsten Erzen gehören Sphalerit und Wurtzit, Smithonit und Kieselzinkerz.
Bei der Darstellung von Zink haben sich zwei Varianten etabliert: einerseits durch Elektrolyse einer Zinksulfatlösung
2 ZnS + 3 O2 ZnO + SO2
und andererseits durch Reduktion von Zinkoxid durch Kohle.
ZnCO3 ZnO + CO2

Eigenschaften
Zink ist ein bläulich-weiß glänzendes Metall und ist bei Zimmertemperatur spröde. Zwischen 100 und 150°C ist es nichtsdestotrotz formbar und kann zu Blechen gebogen werden. Oberhalb von 200°C wird es wieder spröde und erreicht bei 420°C Schmelztemperatur.
An der Luft ist Zink beständig, da es mit einer farblosen Hülle aus Zinkoxid und Zinkcabonat umgeben ist. Zink ist in Säuren löslich (Bildung von Zinksalzen) und in Basen (Bildung von Zinkaten), wobei Wasserstoff freigesetzt wird. Zink kann auch mit schwachen Säuren zu vordergründig farblosen Salzen reagieren. Von allen drei Elementen der Zinkgruppe hat Zink den höchsten Schmelz- und Siedepunkt.

Verwendung
Zink ist in der heutigen Zeit ein essentieller Rohstoff für die Herstellung von Verbrauchs- und Gebrauchsgütern in Industrie, Handwerk und Medizin. Dazu gehört beispielsweise die Herstellung von Messing, Gummi, Gold-und Silber, Batterien, oder der Korrosionsschutz von Stahl. Als wichtiges Spurenelement ist Zink äußerst effektiv bei der Behandlung von Wunderkrankungen. In der Kosmetik findet man Zink in Sonnenschutzcremes.
Problematisch kann Zink bei der Nahrungsaufnahme sein, da eine Überdosis an Zink (mehr als 1 Gramm) zu Übelkeit und Erbrechen führt. Säurehaltige Lebensmittel wie Fruchtsäfte oder mit Essig angerichtete Salate können in zinkbasierten Gefäßen giftige Reaktionen auslösen.

Cadmium

Ordnungszahl: 48
Symbol: Cd
Periode: 5
Masse (gerundet): 112,41 u (gerundet auf die fünf signifikanten Stellen)
Masse (exakt): 112,411 u +/- 8 Digit(s) [1]
Vorkommen: natürlich
Häufigkeit: 3,00 · 10-5 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

Geschichte
Cadmium wurde 1817 von den deutschen Forschern Carl Samuel Hermann sowie seinem Partner Friedrich Strohmeyer in gelblichem Zinkoxid gefunden. Davor nahm man an, dass die gelbliche Farbe von Verunreinigungen durch Eisen stammt.

Vorkommen
Die Mehrheit des Cadmiums wird als Abfallprodukt bei der Zinkverhüttung gewonnen.
80% des Cadmium-Vorkommens lässt sich als Abfallprodukt bei der Zink- bzw. Bleigewinnung zurückführen. Der Rest verteilt sich auf das Recycling von Altbatterien und auf Industriestaub.

Eigenschaften
Cadmium ist ein weiches, bläulich-weiß glänzendes Metall. Es wird meist zu den Übergangsmetallen gezählt. Es ist so weich, dass man es mit dem Messer schneiden kann. Darüber hinaus ist es hochgiftig und zwar in all seinen Verbindungen. Mit einer Halbwertszeit von 91015 Jahren, schaffte es Cadmium schon einmal in das Guiness World Records Book.

Verwendung
In der Industrie wird es als niedrigschmelzendes Lagermetall für Legierungen verwendet, in Akkus, Kameras, Leuchtröhren, zur Kontrolle der Kernspaltung in der Nukleartecnik, als Stabilisatoren in Kunststoffen, als Pigment für Malerfarben, für galvanische Überzüge zu Korrosionsschutzzwecken, in Pestiziden und Düngemitteln, oder als Zusatz im Phosphor von Fernsehröhren.

Quecksilber

Ordnungszahl: 80
Symbol: Hg
Periode: 6
Masse (gerundet): 200,59 u (gerundet auf die fünf signifikanten Stellen)
Masse (exakt): 200,59 u +/- 2 Digit(s) [1]
Häufigkeit: 4,00 · 10-5 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

Geschichte
Quecksilber lässt sich schon auf die Antike zurückdatieren. Die Ägypter nutzten es als Kupfer- und Zinnamalgam, oder die Römer konnten metallisches Quecksilber daraus gewinnen.

Vorkommen
Quecksilber kommt in der Natur nur selten gediegen, also in reiner Form vor. Das wichtigste Erz heißt Zinnober, HgS, bei dem durch Erhitzen an der Luft elementares Quecksilber erzeugt wird
HgS + O2 Hg + SO2
Die entweichenden Quecksilberdämpfe werden in Kühlern bestehend aus glasiertem Steinzeug kondensiert und in einer mit Wasser gefüllten Eisenwanne umgeleitet.

Eigenschaften
Quecksilber ist ein silberfarbenes Halbedelmetall. Quecksilbersalze reagieren relativ stark sauer und sind sehr toxisch. Es ist das einzige Metall, das bei 25 Grad seine Beständigkeit verliert.
Quecksilberdampf wird durch elektrische Entladungen zum Leuchten angeregt, dessen Licht einen hohen Anteil an UV- Licht aufweist. Dies wird z.B. in Leuchtstoffröhren erkennbar, in denen die, durch Quecksilber-Dampf erzeugte UV-Strahlung durch die Wirkung der Fluoreszenz in sichtbares Licht umgewandelt wird.
Quecksilber bildet sehr leicht Legierungen, sogenannte Amalgame, zusammen mit anderen Metallen, wie z.B. Gold, Zinn, oder Silber.

Verwendung
Quecksilber in Thermometern ist den allermeisten geläufig und schon bei Zimmertemperatur flüssig. Das Thermormeter mit Quecksilber ist 1720 von Daniel Gabriel Fahrenheit erfunden worden. Darüber hinaus ist Quecksilber optimal als elektrischer Schalter geeignet, wegen der hohen Oberflächenspannung. Weitere Einsatzgebiete finden sich in der Medizin, im Labor, in der Quecksilberdampflampe, in der Kunst oder in der Goldwäsche.

Das letzte Element in der Zinkgruppe ist das Ununmbium. Es ist nicht sehr bekannt und spielt bei der Verbindung mit den anderen Elementen keine erhebliche Rolle.

Ununbium

Ununbium ist eine alte Bezeichnung des Elements Copernicium, welches fast völlig unbekannt ist, da die das Gewinnungsverfahren des Elements sehr komplex ist und die Halbwertszeit extrem kurz ist.
Unubium ist nicht gediegen. Des Weiteren gibt es bis heute keine rentable Verwendung in Wirtschaft oder Medizin, sodass sich eine synthetische Produktion nicht lohnt. Es ist bislang lediglich im Fokus der Forschung.

Elemente der Zinkgruppe

Zink

 Name  Zink
Symbol  Zn
Ordnungszahl  30
Aussehen  bläulich
CAS-Nummer  7440-66-6
Serie  Übergangsmetalle

Die Entdeckung von Zink war wohl Zufall, als Überreste davon in Kupferschmelzöfen gefunden wurden. Es ist eines der ältesten bekannten Metalle, wobei seine Eigenständigkeit erst spät erkannt wurde. Schon die alten Assyrer und Babylonier kannten es im 3. Jahrtausend vor Christi. Im Altertum wurde es vorwiegend zur Herstellung von Messing benutzt.

 

Cadmium

 Name  Cadmium
Symbol  Cd
Ordnungszahl  48
Aussehen  silber grau
CAS-Nummer  7440-43-9
Serie  Übergangsmetalle

Cadmium ist ein chemisches Element. Es hat das Elementensymbol Cd, die Ordungszahl 48 und gehört zur Zinkgruppe. Man zählt es meist zu den Übergangsmetallen. Der Name Cadmium leitet sich vom lateinischen Begriff cadmea ab, dass aber ursprünglich für Zink verwendet wurde. 1817 entdeckten die beiden deutschen Forscher Carl Samuel Hermann und Friedrich Strohmeyer unabhängig voneinander in verunreinigten Zinkkarbonat das Element Cadmium.

 

Quecksilber

 Name  Quecksilber
Symbol  Hg
Ordnungszahl  80
Aussehen  silbrig weiß
CAS-Nummer  7439-97-5
Serie  Übergangsmetalle

Quecksilber ist ein bekanntes chemisches Element, welches in vielen Bereichen zur Verwendung kommt. Abgekürzt wird es mit Hg, die Ordnungszahl ist 80. Eine Besonderheit ist es, dass es das einzige Metall ist, welches unter Normalbedingungen flüssig ist. Unter einer Normalbedingung versteht man eine Temperatur von 25 Grad Celsius und einen Druck von genau einem Bar. Natürlich leitet das Element auch Strom, so wie jedes andere Metall.

 

Ununbium

 Name  Ununbium
Symbol  Uub
Ordnungszahl  112
Aussehen  künstlich erzeugt
CAS-Nummer  –
Serie  Übergangsmetalle

Ununbium ist eine veralterte Bezeichnung des Elements Copernicium. Dieses Element, das zu der Gruppe der Transactinoiden gehört, trägt das Symbol Cn und die Ordnungszahl 112. Zum ersten Mal wurde Ununbium am 9. Februar 1996 in Darmstadt, Deutschland bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) hergestellt. Die Forscher Sigurd Hofmann und Victor Ninov wollten die Reihe der Übergangsmetalle vervollständigen und fusionierten dafür die Atomkerne eines Zink und eines Bleiteilchens miteinander. Dabei entstand ein neues negativ geladenes Teilchen mit einer Atommasse von 278u, welches kurz darauf in ein Atom mit der Atommasse 277u und ein Neutron zerfiel.

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