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Zinn 09:45 min

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Transkript Zinn

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt "Zinn". Dieses Video können sich alle Schülerinnen und Schüler vom 7. bis zum 12. Schuljahr anschauen. Ich sage, für wen was speziell vorgesehen ist. Der Film gehört zur Reihe Elemente. Die Vorkenntnisse sollten naturwissenschaftlich und chemisch entsprechend dem Schuljahr sein. Mein Ziel ist es, euch einen Überblick über die Eigenschaften, die Gewinnung und die Verwendung des chemischen Elements Zinn zu geben. Das Video besteht aus 10 Abschnitten: 1. Zinn im Periodensystem der Elemente 2. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften 3. Wichtige chemische Eigenschaften 4. Verwendung 5. Herstellung von Zinn 6. Die wichtigste Zinnlegierung 7. Die Zinnoxide 8. Zinngeschrei und Zinnpest 9. Der heutige Verbrauch 10. Perspektiven Dieser Abschnitt und die folgenden sind vorzugsweise für die Klassenstufen 7 und 8 gedacht. 1. Zinn im PSE, im Periodensystem der Elemente Die 5 chemischen Elemente Kohlenstoff, Silicium, Germanium, Zinn und Blei gehören der 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente an. Um die Eigenschaften von Zinn vorauszusagen, müssen wir uns an eine Gesetzmäßigkeit erinnern. Wir haben gelernt, dass der Metallcharakter in den Hauptgruppen von oben nach unten zunimmt. Kohlenstoff ist ein typisches Nichtmetall, Blei ist ein typisches Metall. Zinn steht direkt über dem Blei, ist somit auch ein Metall. Die Nummer der Hauptgruppe ist gleich der Zahl der äußeren Elektronen. Ein Zinnatom hat somit 4 Außenelektronen, man nennt sie auch Valenzelektronen. Anstelle dessen sagt man auch: Zinn hat die Wertigkeit 4. Folglich gibt es das Oxid SnO2. Ein Zinnatom ist mit 2 Sauerstoffatomen verbunden. Und das ist logisch, denn wir haben einmal gelernt, dass Sauerstoff zweiwertig ist. 2. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften Das chemische Symbol für Zinn Sn stammt vom lateinischen Wort Stannum. Und so sieht ein Zinnwürfel aus, schaut ihn Euch an. Bei Zinn handelt es sich um ein silberweißes Metall. Zinn ist sehr weich, es ist ein Schwermetall und hat eine Dichte von 7,265 Gramm pro cm³. Außerdem schmilzt Zinn niedrig bei 292 Grad Celsius. 3. Wichtige chemische Eigenschaften Zinn reagiert nicht mit Wasser, auf der Metalloberfläche bildet sich eine feste Oxidschicht, die das Metall vor weiterer Zersetzung schützt. Zinn reagiert sowohl mit Säuren als auch mit Basen. Ein solches Verhalten nennt man amphother. 4. Verwendung Das ist der letzte Abschnitt, der speziell für die Klassenstufen 7 und 8 vorgesehen ist. Zinn ist ein Element des Altertums, es wurde schon in der Bronzezeit verwendet. Auch später in der Antike wurden Gegenstände aus Bronze, die Zinn enthalten, gefertigt. Später stellte man Essgeschirr aus Hartzinn her. Das Lötzinn wird zum Weichlöten verwendet. Die Orgelpfeifen in Kirchenorgeln sind aus Zinn gefertigt. In geringen Mengen ist Zinn im Weißblech enthalten, die Oberfläche von Stahl wird mit Zinn versehen wie zum Beispiel bei der Rasselstein GmbH. Aus Weißblech werden Konservendosen hergestellt. In der Metalllegierung Nordisches Gold ist Zinn mit 1 % vertreten. Man findet diese Legierung in den 1- und 2-Euro-Münzen. 5. Die Herstellung von Zinn Dieser und die folgenden 3 Abschnitte sind speziell für die Jahrgangsstufen 9 und 10 vorgesehen. Es gibt nur wenige Erze, die Zinn enthalten. Eines davon ist Kassiterit, auch Zinnstein genannt. Kassiterit besteht hauptsächlich aus Zinn (IV)-Oxid. Bei der Herstellung wird Zinn (IV)-Oxid mit Kohlenstoff versetzt. Es bildet sich Zinn und Kohlenstoffdioxid wird als Nebenprodukt frei. Das Oxid wird mit Kohlenstoff reduziert. 6. Die wichtigste Zinnlegierung Was versteht man unter einer Legierung? Eine Legierung ist eine feste Lösung zweier, manchmal auch mehrerer Metalle. Eine solche Lösung erhält man, wenn man Kupfer mit Zinn legiert. Im Ergebnis erhält man Bronze. Bronze ist vielleicht nicht die wichtigste Legierung vom wirtschaftlichen Standpunkt, aber mit Sicherheit vom geschichtlichen. Im 17. Jahrhundert gab es bereits Bronzemanufakturen. Heute wird Bronze vorzugsweise in der Kunst verwendet, für Skulpturen, Monumente, Grabmäler und Pokale. In der Technik findet Bronze für spezielle Lager Verwendung. 7. Die Zinnoxide Über Zinn (IV)-Oxid haben wir bereits gesprochen. Es gibt aber auch das Zinn (II)-Oxid, in dem das Zinn zweiwertig ist. Wir merken uns, ein Oxid kann der maximalen Wertigkeit entsprechen. Die Wertigkeit kann aber auch niedriger sein. 8. Zinngeschrei und Zinnpest Die 3 letzten Abschnitte sind speziell für die Jahgangsstufen 11 und 12 vorgesehen. Wie kann es sein, dass Zinn in lautes Geschrei ausbricht? Doch keine Angst, gebrüllt wird hier nicht. Es handelt sich eher um ein dezentes Geräusch. Dieses wird hörbar beim Verbiegen eines Zinngegenstandes. Der zweite Begriff hatte mitunter spektakuläre Auswirkungen. Der Begriff Zinnpest steht in engem, spektakulärem Zusammenhang mit einem Ereignis aus der Weltgeschichte. Es geht hier um Robert F. Scott und seine Südpolarexpedition in den Jahren 1911/1912. Die Brennstoffkanister gingen an den Nahtstellen entzwei, die mit Zinn verlötet waren. Der Brennstoff ging verloren, das war einer der Gründe für den Tod aller Expeditionsmitglieder. Die Ursache besteht darin, dass Zinn in 2 unterschiedlichen Formen auftritt, nämlich als Alpha- und Beta-Zinn. Man spricht hier auch von allotropen Modifikationen. Beta-Zinn ist metallisch, wir kennen es als normales Zinn oberhalb von 13 Grad Celsius. Bei Abkühlung unterhalb 13 Grad Celsius findet eine Umwandlung in Alpha-Zinn statt. Das ist ein Pulver. Der Prozess selbst wird als Zinnpest bezeichnet. Gegenmittel gegen die Zinnpest sind Legierungen mit Bismut oder Antimon. 9. Der heutige Verbrauch In der Erdkruste ist Zinn wenig vorhanden, nur 2,3 ppm. Die Ausbeutung der Erdkruste beträgt 370.000 Tonnen pro Jahr. Die aktuellen Reserven liegen bei 5,6 Millionen Tonnen. Weil der Bedarf an Zinn steigt, wird es zu einer Zinnverknappung kommen. 80% des Zinns gewinnt man aus Sekundärlagerstätten, sogenannten Seifen. Diese Art der Gewinnung findet hauptsächlich in Mittelchina, Thailand und Indonesien statt. Der Marktpreis für Zinn betrug im Jahr 2003 nur 5.000 Dollar und schnellte bis 2008 auf 24.000 Dollar hoch. Mitte November 2011 befand er sich bei 22.000 Dollar. Die größten Zinnverbraucher der Welt sind China, USA, Japan und Deutschland. Der Verbrauch an Zinn schlüsselt sich so auf: 35% Lote, 30% Weißblech und 30% Chemikalien und Pigmente. 10. Perspektiven Das chemische Element Zinn verfügt über ein großes Anwendungsspektrum. In Polymeren wie PVC wirkt es als Stabilisator. Als Oxid verwendet man es als Poliermittel. Zinnoxid mit Indiumoxid wird in LCD-Displays verwendet. Zinnverbindungen findet man in Anstrichmitteln als Antifouling bei Schiffen, und nicht zu vergessen die Zinnfiguren und Lametta. Es ist zu befürchten, dass es langfristig zur  einer weiteren Verteuerung des Zinns kommt. Damit nimmt die Bedeutung des Recycling immens zu. Man wird nicht umhinkommen, auch nach alternativen Lösungen zu suchen. Ich danke für Eure Aufmerksamkeit, alles Gute, auf Wiedersehen.

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