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Zinn

Erfahre alles Wissenswerte über das chemische Element Zinn. Zinn ist ein seltenes und wertvolles Metall mit wichtigen Anwendungen im technischen Bereich. Lerne mehr über die Eigenschaften, das Vorkommen und die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten von Zinn, einschließlich seiner Verwendung in der Elektronikindustrie und der Herstellung von Zinnlegierungen wie Bronze.

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Die Autor*innen
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André Otto
Zinn
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Zinn Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zinn kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Stellung des Zinns im Periodensystem.

    Tipps

    Nutze ein Periodensystem der Elemente zur Überprüfung der Aussagen.

    Lösung

    Zinn hat die Ordnungszahl $50$ und ist in der 4. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente zu finden. Weitere Elemente der Kohlenstoffgruppe sind $\ce{C}$, $\ce{Si}$, $\ce{Ge}$ und $\ce{Pb}$. Sie alle haben 4 Valenzelektronen und können somit bis zu vier Bindungen eingehen. Mögliche Oxide des Zinns sind $\ce{SnO2}$ oder $\ce{SnO}$. Da der Metallcharakter innerhalb einer Hauptgruppe von oben nach unten zunimmt, gehört Zinn zu den Metallen.

  • Erkenne die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Zinns.

    Tipps

    Chemische Eigenschaften beziehen sich auf das Reaktionsverhalten des Zinns.

    Lösung

    Als physikalische Eigenschaften bezeichnet man Werte, die man durch Messungen und Experimente erhalten und physikalischen Größen zuordnen kann. Neben der silbrig glänzenden Farbe der Metalle wird auch die Mohshärte betrachtet. Bei Zinn liegt diese bei $1,5$, weshalb Zinn zu den weichen Stoffen gehört. Ebenfalls wichtig ist die Dichte. Da die von Zinn bei etwa $\pu{7,3 g//cm^3}$ liegt, ist Zinn ein Schwermetall. Weiterhin ist dieser Stoff niedrig schmelzend, da dieser Effekt bereits bei $\pu{292 °C}$ zu beobachten ist.

    Betrachtet man die chemischen Eigenschaften, so fällt auf, dass Zinn amphoter ist, d.h. es kann als Säure oder Base fungieren (und somit Protonen aufnehmen oder abgeben). Ebenfalls wichtig ist, dass Zinn an der Oberfläche eine feste Oxidschicht bildet.

  • Erkläre das Experiment „Zinngeschrei“.

    Tipps

    Beschreibe, was bei der Durchführung des Experiments mit dem Gitter passiert.

    Lösung

    Die drei Modifikationen haben unterschiedliche Kristallgitter: $\alpha$-Zinn besitzt ein kubisches Diamantgitter, $\beta$-Zinn ein verzerrt oktaedrisches Gitter und $\gamma$-Zinn ein rhombisches Gitter.

    Diese Gitterstruktur ist der Grund für das Knirschen, wenn ein Zinnstab gebogen wird. Es kommt zur Verschiebung des Kristallgitters, wodurch die Kristalle aneinander reiben.

    Zinngeschrei ist nur bei reinem Zinn und nicht bei seinen Legierungen zu hören.

  • Formuliere die Reaktionsgleichungen der Zinnverbindungen.

    Tipps

    Reaktionsgleichungen werden ausgeglichen durch Auszählen der Atome jedes Elements auf beiden Seiten des Reaktionspfeils.

    Lösung

    Zinn reagiert mit Salzsäure zu Zinn(II)-chlorid und einem Mol Wasserstoff. Da Zinnchlorid hier zwei Atome Chlor besitzt, müssen zwei Mol $\ce{HCl}$ eingesetzt werden.

    Zinn(II)-chlorid ist ein Salz und kann dann zum Beispiel mit Natriumhydroxid reagieren. Dabei entstehen neben Zinn(II)-hydroxid zwei Mol Natriumchlorid. Um richtig auszugleichen, muss auf der Eduktseite $\ce{2NaOH}$ in eine Lücke eingetragen werden. Zinn(II)-hydroxid ist schwer wasserlöslich und fällt daher bei dieser Reaktion als weißer Niederschlag aus.

    Zinn(II)-hydroxid kann ebenfalls mit Natronlauge reagieren. Weil das dadurch entstehende Natriumstannat zwei Atome Natrium enthält, muss auch hier wieder in eine der Lücken bei den Ausgangsstoffen $\ce{2NaOH}$ eingesetzt werden.

  • Bestimme Eigenschaft oder Anwendung der folgenden Stoffe.

    Tipps

    Zinn bleibt bei Legierungen mit Bismut auch bei niedrigen Temperaturen stabil.

    Lösung

    Da Zinn in der vierten Hauptgruppe steht, besitzt es 4 Valenzelektronen. Es ergeben sich daraus die Verbindungen Zinn(II)- und Zinn(IV)-oxid. Letzteres liegt als Zinnstein-Erz (Kassiterit) vor. Zinn(II)-oxid weist, wie der Name es beinhaltet, dagegen nur eine Wertigkeit von 2 auf.

    $\ce{Cu}$ und $\ce{Sn}$ bilden die Legierung Bronze. Sie wird in der Kunst verwendet, bei Grabmälern oder zur Herstellung von Pokalen. Zinn hat zwei Modifikationen: $\alpha$ und $\beta$. Letztere liegt vor, wenn Zinn einer Temperatur von über 13 °C ausgesetzt ist. Bei geringeren Temperaturen liegt die $\alpha$-Modifikation vor.

  • Erläutere Napoleons Problem mit Zinn.

    Tipps

    Bei einer kleineren Dichte benötigen gleich viele Teilchen ein größeres Volumen.

    Lösung

    Da sich die Feldzüge vom Sommer bis zum Winter hinzogen, wurden die Soldaten mit der Zeit sinkenden Temperaturen ausgesetzt. Diese führten zur Umbildung vom $\beta$-Zinn in den $\alpha$-Zinn. Letzteres hat mit einer Dichte von $\pu{5,8 g//cm^3}$ eine geringere Dichte als die $\beta$-Form $\left( \pu{7,3 g//cm^3} \right)$. Sie benötigt somit mehr Platz für die gleiche Anzahl Zinnatome, was zur Folge hat, dass sich auf Zinnoberflächen (wie zum Beispiel Knöpfen) durch Aufbrechen der Kristallstrukturen Blasen bilden, die bei Berührung leicht zerspringen und dann in Form von Pulver vorliegen.