Rinmans Grün

Das Pigment Rinmans Grün (auch Kobaltgrün oder Zinkgrün) wird vor allem für Ölfarben und Zementfarben verwendet. Das auch Cobaltgrün genannte Pigment ist ein türkisgrünes Pulver.

Das Oxid wurde erstmals 1780 von dem Schweden Sven Rinman (1720–1792) erwähnt.^[1] Johan Arvid Hedvall untersuchte ab 1912 die Bildung von Rinmans Grün genauer. Diese erste systematische Untersuchung „des Reaktionsvermögens im festen Zustande“ gilt als Beginn der Festkörperchemie.^[2] Er erkannte, „daß diese Substanz keine chemische Verbindung sein kann, sondern ist vielmehr als eine feste Lösung zwischen ihren beiden Komponenten: CoO und ZnO aufzufassen“.^[3][4]

Es handelt sich bei der Verbindung um eine feste Lösung von wenigen Prozent Cobalt(II)-oxid CoO in Zinkoxid ZnO. Die Co(II)-Ionen besetzen dabei Gitterplätze der Zn(II)-Ionen in der hexagonalen Wurtzit-Struktur des Zinkoxids. Die Angaben, wie viel Cobalt in das Wurtzit-Gitter des Zinkoxides eingebaut werden kann, bevor es zur Zweiphasigkeit durch Primärausscheidung von Cobaltoxid kommt, sind in der Literatur umstritten und reichen von 6,5 %^[5] bis 30 %.^[6] Der Grünton ist abhängig vom Cobaltanteil, mit steigendem Anteil wird das Farbmittel dunkler. Auch die Glühtemperatur hat Einfluss auf den Farbton.

Es ist ein verbreiteter Irrtum, dem gewöhnlichen Rinmans Grün eine Spinellstruktur mit der Zusammensetzung ZnCo₂O₄ zuzuschreiben, wie es in den meisten Lehrbüchern beschrieben ist.^[7][8] Das gewöhnliche Rinmans Grün hat die hexagonale Wurtzit-Struktur des Zinkoxids. Der kubische Zink-Cobalt-Spinell ZnCo₂O₄ ist grün-schwarz.^[9]

Rinmans Grün kann aus Gemischen von Zinksalzen und Cobaltsalzen hergestellt werden, die leicht zersetzlich sind, so aus Nitraten, Carbonaten oder Oxalaten. Diese Salze werden pulverisiert, gründlich miteinander vermengt oder zusammen aus wässriger Lösung ausgefällt und im Ofen geglüht.

${\displaystyle \mathrm {(1-x)\ ZnO+x\ Co(NO_{3})_{2}\longrightarrow Zn_{(1-x)}Co_{x}O+2x\ NO_{2}+{\tfrac {1}{2}}x\ O_{2}} }$ ,  mit   ${\displaystyle \mathrm {x} \leq 0{,}02}$

Bildung von Rinmans Grün beim Glühen mit Cobaltnitrat.

Rinmans Grün ist ein beliebter Nachweis für Zink. Zinkoxid oder Zinkhydroxid wird auf einer Magnesiarinne mit einer geringen Menge einer stark verdünnten Cobaltnitratlösung versetzt. Beim schwachen Glühen in der oxidierenden Flamme entsteht Rinmans Grün.^[10]

Möglicherweise eignet sich das Rinmans Grün – wie andere dotierte Zinkoxide^[11] – für den Einsatz in der Spintronik-Technologie.^[12] Die meisten Materialien, die die gewünschten Eigenschaften zeigen, müssen bis unter 75 K (ca. −200 °C) gekühlt werden. Rinmans Grün könnte hingegen bei Raumtemperatur funktionieren und damit für die Herstellung neuer nichtflüchtiger magnetischer Halbleiterspeicher interessant sein.^[13][14]

• Thénards Blau CoAl₂O₄, ein cobalthaltiges Pigment

1. ↑ Sven Rinman, Kungl. Svenska vetenskapsakademiens handlingar Juli, August, September 1780, Om grön Målare-färg af Cobolt. Seiten 163–175, online im Internet Archive
2. ↑ Paul Walden Chronologische Übersichtstabellen: Zur Geschichte der Chemie von den Ältesten Zeiten bis zur Gegenwart. Springer-Verlag, Berlin Göttingen Heidelberg 1952.
3. ↑ Johan Arvid Hedvall: Über Rinmans Grün. In: Zeitschrift für anorganische Chemie ZAAC. Band 86, Nr. 1, Seiten 201–224, 5. Mai 1914, doi:10.1002/zaac.19140860112
4. ↑ Arvid Hedvall: Studien über Rinmansgrün. In: Chemisches Zentralblatt, 8. Oktober 1913, Seiten 1273–1274.
5. ↑ C. H. Bates, W. B. White, R. Roy: The solubility of transition metal oxides in zinc oxide and the reflectance spectra of Mn²⁺ and Fe²⁺ in tetrahedral fields. In: J. Inorg. Nucl. Chem., 28, 1966, 397–405.
6. ↑ R. Rigamonti, Gazz. Chem. Ital. 1946, 76, 476.
7. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1492.
8. ↑ Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie. 16. Auflage, 410.
9. ↑ Riedel, Janiak: Anorganische Chemie. 7. Auflage, S. 763.
10. ↑ Jander/Blasius: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum. 14. Aufl. 1995.
11. ↑ Michael Snure, Dhananjay Kumar, Ashutosh Tiwari: Progress in ZnO-based Diluted Magnetic Semiconductors. In: JOM – The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society, June 2009, Volume 61, Issue 6, pp 72-75, doi:10.1007/s11837-009-0092-9
12. ↑ Kevin Kittilstved, Dana Schwartz, Allan Tuan, Steve Heald, Scott Chambers, Daniel Gamelin: Direct Kinetic Correlation of Carriers and Ferromagnetism in Co²⁺:ZnO. In: Physical Review Letters. 97, 2006, doi:10.1103/PhysRevLett.97.037203.
13. ↑ Kobaltgrün als Stützpfeiler für Chip-Alternative. Abgerufen am 17. August 2008.
14. ↑ Pigment formulated 225 years ago could be key in emerging technologies (englisch). Abgerufen am 17. August 2008.