Was steckt hinter der Zinnpest?

Zinnpest und und auch Zinngeschrei sind eigentümliche Erscheinungen, die beide mit der kristallinen Struktur des Metalls zusammenhängen.
Zinnpest ist eine umgangssprachliche Bezeichnung für die allotrope Umwandlung des metallischen Zinns (Abb. 1).

            

      Abb. 1 Allotrope Umwandlung des Zinns
Es ist eine seltsame Eigenschaft. Bei niedrigen Temperaturen beginnt sich das Zinn ganz langsam (im Laufe mehrerer Monate) von einem silbrigen Metall in ein dunkelgraues Pulver zu verwandeln. Dabei rostet es nicht, es oxidiert auch nicht oder durchläuft irgendeine chemische Veränderung. Es findet nur die Umwandlung des Kristallgitters statt. Da α-Zinn ein deutlich größeres Volumen hat, verliert das Material seine Integrität, was zum Zerbröseln des Metalls führt (Abb. 2).

       a)    b) 

       Abb. 2 Erscheinung der Zinnpest a) nach 7 Wochen, b) nach 5 Monaten
               (Bilderquelle: https://illumina-chemie.de/zinnpest-t3842.html)
Diese Umwandlung geht bei Temperaturen unterhalb von 13°C von einzelnen Zentren aus und äußert sich durch große und kleine Flecken aus der kubischen Modifikation auf den Gegenständen, gefolgt von warzenartigen Bläschen an der Oberfläche, die bei leichter Berührung auseinanderfallen.
Diese Umwandlung vollzieht sich zwar außerordentlich langsam, kann aber wie eine Infektion ablaufen. Damit ist die Bezeichnung „Zinnpest“ recht zutreffend. Die Neigung zur Umwandlung wird mit abnehmender Temperatur stärker, die ideale Umwandlungstemperatur liegt im Bereich -40°C bis -48°C.
Die Zinnpest tritt oft ohne erkennbare Ursachen auf, sie wird durch Kälte und Feuchtigkeit begünstigt und kann durch Berührung von gesundem mit einem „kranken“ Zinn eingeleitet werden.
Durch Legierungszusätze von beispielsweise Wismut (Bi) oder Antimon (Sb) kann diese Gitterumwandlung verhindert werden. Dagegen kann eine Zugabe von Aluminium (Al) oder Zink (Zn) sie beschleunigen. Die Zinnpest gilt als Ursache einiger Unglücke. Die Knöpfe der napoleonischen Uniformen fielen im kalten russischen Winter 1812 der Zinnpest zum Opfer. Orgelpfeifen wurden in langen europäischen Wintern beschädigt. Gefäße für Brennmittel der Antarktis-Expedition von R. Scott wurden undicht. Heute ist die Zinnpest keine Gefahr mehr, da nur geeignete Zinnlegierungen verwendet werden.
Das Zinngeschrei war und ist (trotz der gefährlichen klingenden Bezeichnung) keine Gefahr. So wird ein eigentümliches Geräusch bezeichnet, das beim Biegen eines Zinnstabes auftritt. Es kommt durch die Reibung der tetragonalen β-Zinn-Kristalle untereinander zustande. <<