Die durchschnittliche Zinnkonzentration in Meerwasser liegt bei 1-10 ppt und in Flusswasser bei 6-40 ppt. Die Meeresalge Lactuca besitzt für gewöhnlich einen Zinngehalt von 12 ppb, und die Miesmuschel von sogar 10-160 ppb (auf die Feuchtmasse bezogen). In gelöster Form kommt Zinn wahrscheinlich vor allem als SnO(OH)3- vor, wobei sowohl in Meerwasser, als auch in Süßwasser auch Mono-, Di- und Trimethylzinnverbindungen zu finden sind, welche teilweise zu flüchtigen Stoffen abgebaut werden.
Unter normalen Bedingungen ist Zinn stabil gegenüber Wasser. Bei Kontakt mit heißem Dampf reagiert es jedoch unter der Bildung von Zinndioxid und Wasserstoff:
Sn + 2H2O -> SnO2 + 2H2
Einige Zinnverbindungen hydrolysieren in Wasser, wie etwa Zinn(IV)chlorid, das unter starker Erwärmung Zinndioxid bildet. Elementares Zinn selbst ist unter normalen Bedingungen, nämlich bei 20oC und 1 bar, nicht in Wasser löslich. Gleiches gilt für einige Zinnverbindungen, wie etwa Zinn(IV)oxid, Zinn(II)hydroxid, Zinn(IV)sulfid oder Tributylzinnoxid. Andere Zinnverbindungen, wie zum Beispiel Zinn(II)chlorid, sind hingegen gut wasserlöslich.
Organozinnverbindungen haben neben ihrer ohnehin geringen Wasserlöslichkeit auch die Eigenschaft der Adsorption an Sedimente in Gewässern. Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann In der Natur gibt es einige zinnhaltige Mineralien, von denen jedoch nur Kassiterit von kommerzieller Bedeutung ist. Sein Hauptbestandteil Zinn(IV)oxid ist in Wasser unlöslich und hält daher Verwitterung großenteils stand. Die Menge an Zinn in Böden und natürlichen Gewässern ist somit recht gering. Die Freisetzung von Zinn durch menschliche Einflüsse ist etwa 110mal größer, als die durch geologische Prozesse.
Zinn dient als Überzug von Eisenblech dem Korrosionsschutz. Diese Eigenschaft nutzt man etwa bei der Konservendosenherstellung, wobei aus unlackierten Dosen relativ viel Zinn in die Nahrung übergeht. Ein Teil der Konservendosen wird recycelt. Auch findet man Zinn in verschiedenen Legierungen, wie etwa Lötzinn, Bronze, Hartzinn oder Amalgam für die Zahnmedizin. Es überwiegt jedoch deutlich die Nutzung in Weißblech.
Zinnverbindungen werden als Polymerzusätze und in Anti-Fouling-Farben zum Schutz von Schiffsrümpfen (so etwa TBT) genutzt. Als dünner Film machen sie Glas weniger zerbrechlich und auch in Keramik finden sie Verwendung. Zinn(II)chlorid ist ein Reduktionsmittel, wohingegen Zinn(IV)sulfid als Zinnbronze für Anstriche dient und Zinn(II)fluorid an Zahnpasta zugefügt werden kann.
Organozinnverbindungen können als Fungizide, Insektizide, Akarizide und Bakterizide eingesetzt werden. Zudem fungieren sie als PVC- und PCB-Hitzestabilisatoren.
Auch etwa supraleitende Magneten, Zylinderblöcke von Motoren und Trommelbremsen enthalten das Metall. Tributylzinnoxid wird zudem zum Imprägnieren von Tapeten, als Holzschutzmittel und zur Entschleimung von Industrieabwässern verwendet. Es kommt in Flammenschutzmitteln und den Abwässern der Elektroindustrie vor. Zinn und seine Verbindungen können bei ungenügenden Sicherheitsvorkehrungen bei der Müllverbrennung in die Umwelt gelangen.
Radioaktive Zinnisotope werden zu kernphysikalischen Forschungszwecken eingesetzt. Zinn ist möglicherweise für einige Organismen essentiell. Dies liegt eventuell daran, dass es in Gastrin, einem Hormon im Magen-Darm-Trakt, enthalten ist.
In normalen lufttrockenen Böden befinden sich etwa 1-20 ppm Zinn, wobei Pflanzen circa 0,8-7 ppm des Elements auf ihre Trockenmasse bezogen enthalten. Sie absorbieren es problemlos ohne einen Nutzen davon zu haben. Das meiste Zinn verbleibt somit auch in den Wurzeln. Als extreme Konzentrationen gelten in normalen Böden bis zu 30 ppm. Bei kontaminierten Böden wurden jedoch sogar Zinngehalte bis zu 2000 ppm gefunden. Der Gehalt an Zinn(IV)oxid, einer natürlich vorkommenden, schwer löslichen Zinnverbindung, beträgt etwa 1-4 ppm, in manchen Böden sogar weniger als 0,1 ppm. Eine Ausnahme bildet Torf, der sogar 300 ppm an Zinn(IV)oxid enthalten kann.
Zinnverbindungen können bei oraler Einnahme giftig wirken. So weiß man jedoch nicht, inwiefern das Zinn in diesen Verbindungen verantwortlich für die Toxizität ist, und anorganische Zinnverbindungen gelten sogar im Allgemeinen als ungiftig. Die Giftigkeit der anderen Zinnverbindungen ist sehr unterschiedlich. So wirken Organozinnverbindungen auf Bakterien und Pilze toxisch, wobei sie als nahezu ungiftig für Pflanzen und Tiere gelten. Als tolerierbare Konzentration dieser Stoffe im Boden werden bis zu 50 ppm angesehen. Triorganozinnverbindungen werden an die Mitochondrien gebunden en können auf diese Weise die oxidative Phosphorilierung stören. Ein Vorteil ist, dass sie im Boden wahrscheinlich mikrobiell abgebaut werden können. Die LD50-Werte, die angeben, bei welcher Dosis eines Stoffes 50% einer Population sterben, liegen bei Triorganozinn-Derivaten bei der Ratte je nach Verbindung bei 4-50000 mg/kg.
Große Umweltprobleme können durch TBT (Tributylzinn) entstehen. Dieser Stoff gilt als sehr giftig, wurde jedoch dennoch ab etwa 1960 in Farben zum Schutz von Schiffskörpern vor Bewuchs mit marinen Organismen eingesetzt. Ab 1980 zog man den Schluss, dass bei Organismen wie Austern oder Wasserschnecken aufgrund von TBT merkwürdige Veränderungen der Sexualorgane stattfinden, die in Unfruchtbarkeit resultieren können. Dies geschieht schon ab Konzentrationen von 1 ppb im Wasser und betrifft oft bis zu 90% einer Population. Betroffene Arten sind zum Teil vom Aussterben bedroht. Auch die Sterblichkeit mariner Organismen nimmt bei Anwesenheit von TBT zu. Die höchsten Konzentrationen des Stoffes wurden in Küstengebieten und Jachthäfen gefunden.
Beispiele für die Giftigkeit anderer Zinnverbindungen sind Zinn(II)chlorid mit einem LD50-Wert von 700 mg/kg und Zinn(IV)chlorid mit einem LD50-Wert von 2300 mg/kg bei oraler Einnahme durch die Ratte.
Zinn hat 10 stabile, sowie 19 radioaktive Isotope. 113Sn fällt beispielsweise in die mittlere Radiotoxizitätsklasse.
Der Zinngehalt im menschlichen Körper liegt bei etwa 0,2 ppm. Es gibt keine konkreten Hinweise, dass das Element für den Menschen essentiell ist, außer der Vermutung, dass es im Hormon Gastrin enthalten ist. In einigen literarischen Quellen wird jedoch auf Mangelerscheinungen wie Haarausfall, Appetitlosigkeit und Akne hingewiesen.
Täglich nehmen wir etwa 0,3 mg des Elements auf, wobei circa 0,2 mg natürlicherweise in der Nahrung enthalten sind und der Rest aus Konservendosen stammt. In Nahrungsmitteln aus diesen werden Zinnkonzentrationen von bis zu 200-300 ppm toleriert, wobei in der Vergangenheit sogar 700 ppm gefunden wurden. Vergiftungserscheinungen, die bei zu hohen Konzentrationen auftreten, sind Erbrechen und Durchfall. Von den 3% des Zinn(II) und dem 1% des Zinn(IV), das unser Körper absorbiert, wird das meiste wieder ausgeschieden. Ein geringer Anteil gelangt in das Skelett und die Leber.
Metallisches Zinn ist für den Menschen so gut wie ungiftig, selbst bei einer Langzeitaufnahme geringer Zinnkonzentrationen. Auch in natürlichen Verbindungen vorkommendes Zinn hat selten ernsthafte Konsequenzen für die Gesundheit. Es existieren jedoch auch Zinnverbindungen, die Gesundheitseffekte hervorrufen. Dies gilt vor allem für organische Verbindungen. So führt Tributylzinnoxid neben Hautreizungen und Irritationen der Atemwege auch zu Erbrechen, Kopfschmerzen und Sehstörungen. Zinntetraethyl wird schnell über Haut und Schleimhäute resorbiert, fungierte in Tierversuchen als starkes Nervengift und könnte somit auch schwerwiegende Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben.
Zinn(IV)hydrid ist hingegen ein giftiges Gas, das das Nervensystem schädigen kann.
Anscheinend sind Trimethylzinn und Triethylzinn für den Menschen teilweise giftig, wohingegen Triphenylzinn für den Menschen scheinbar ungiftig ist und deswegen in Pflanzenschutzmitteln verwendet wird.
Das oben beschriebene TBT scheint auch im menschlichen Organismus hormonelle Störungen hervorrufen zu können, die unter Umständen sogar Unfruchtbarkeit verursachen. Wie auch andere Schwermetalle kann Zinn mit Hilfe von Ionenaustauschern aus Wasser entfernt werden.
Quellenangaben
Zum Periodensystem der Elemente
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