Цинк давно зарекомендовал себя как важный химический элемент. Еще до нашей эры люди знали о нем многое и широко применяли в различных сферах. Свойства этого материала позволяют использовать цинк во многих отраслях и в быту. Материал с успехом применяют в химической промышленности, в машиностроении и в строительстве. Поэтому сегодня мы рассмотрим полезные свойства и характеристика металла цинка и сплавов на его основе, цену за кг, особенности использования, а также изготовления материала.
Блок: 1/6 | Кол-во символов: 500
Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/osobennosti-ego-plyusyi-i-minusyi.html
Природное образование и конечное формирование
Аналогично многим другим металлам, цинк в природе не встречается в чистом виде. Как правило, этот химический элемент присутствует в минералах, сочетаясь с другими элементами, и присутствует как:
Можно сказать, это традиционная цинковая составляющая. Поэтому, чтобы воспроизвести чистый металл, придётся прибегнуть к переработке сырья цинксодержащего минерала, процедуре, которая предполагает многоступенчатый процесс очистки (включающий несколько отдельных физических и химических этапов).
ЦИНК КАК ОПРЕДЕЛИТЬ? ДВА СПОСОБА!
Природный минерал, содержащий высокий процент химического вещества, широко используемого для самых разных целей. Структура минерала напоминает кварцевые образования характерными вкраплениями-блёстками
Например, для переработки сульфида цинка необходимо измельчить сырьё в порошок, и тщательно промыть, чтобы избавиться от сульфидов других металлов, присутствующих в виде примесей. В конечном итоге получается оксид цинка (ZnO). Выщелачиванием (реакция с серной кислотой) получают раствор сульфата.
Затем используется электролиз (электрохимический процесс) для отделения чистого химического элемента. Также допустимо воспроизводить металл из минерального сырья путём плавки (нагревания углеродом), что традиционно и применяется в промышленном секторе.
Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1312
Источник: https://zetsila.ru/%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0/
Что такое цинк
Понятие и особенности
Для начала вашему вниманию предлагается общая характеристика цинка. Этот продукт является не только необходимым производственным металлом, но и важным биологическим элементом. В любом живом организме он присутствует до 4 % от всех элементов.Самые богатые месторождения цинка это Боливия, Иран, Казахстан и Австралия. В нашей стране одним из крупных производителей считается предприятие ОАО «ГМК Дальполиметалл».
Если рассматривать цинк со стороны периодической системе Менделеева, то он относится к переходным металлам и имеет следующие характеристики:
- Номер по порядку: 30
- Масса: 65,37.
- Степень окисления — +2.
- Цвет: синевато-белый.
Цинк – это радиоактивный изотоп, для которого характерен период полураспада 244 дня.
Если рассматривать цинк со стороны простого вещества, то этот материал имеет следующие характеристики:
- Вид материала – металл.
- Цвет – серебристо-голубой.
- Покрытие – защищен оксидной пленкой, под которой скрывается блеск и сияние.
Цинк содержится в коре земли. Доля металла в ней не очень большая: всего 0,0076%.
Как единичного материала цинка не существует. Он входит в состав многих руд и минералов.
- Наиболее распространенными являются: цинковая обманка, клейофан, марматит. Кроме этого, цинк можно встретить в следующих природных материалах: вюртцит, франкленит, цинкит, смитсонит, каламин, виллемит.
- Спутниками цинка обычно являются: германий, кадмий, таллий, галлий, индий, кадмий.
- Наиболее популярными являются сплавы цинка и алюминия, меди, олова, никеля.
О роли цинка в нашей жизни расскажут специалист в этом видео:
Металлы-конкуренты
С цинком могут конкурировать только 4 металла: титан, алюминий, хром и медь. Описанные материалы имеют следующие характеристики:
- Алюминий: серебристо-белый цвет, хорошо проводит электричество и тепло, поддается обработке давлением, устойчив к коррозии, имеет низкую плотность, применяется в процессе производства стали (для повышения жаростойкости).
- Титан: серебристо-белый цвет, большая температура плавления, при соприкосновении с воздухом окисляется, низкая теплопроводность, легко поддается ковке и штамповке, при высокой температуре на поверхности образуется прочная защитная пленка.
- Хром: синевато-блестящий цвет, высокая твердость, хрупкость, стойкость к окислению в условиях атмосферы и воды, используется для декоративного покрытия.
- Медь: красный металл, имеет высокую пластичность, хорошую электропроводность, высокую теплопроводность, стойкость к коррозионным процессам, применяется в кровельных материалах.
Для строительных целей наиболее часто (кроме цинка) применяют и другие цветные металлы. К ним относятся: бронза, латунь, силумин, баббит, дюралюминий и несколько других.
Цинк отличается от прочих металлов тем, что легко поддается деформации при температуре от 100 ºС до 150 ºС. В таком температурном диапазоне цинк так же поддается ковке и прокату в тонкие листы.
Плюсы и минусы
- Хорошая жидкотекучесть, благодаря чему легко заполняются литейные формы.
- Высокая пластичность во время проката.
- Чистый цинк хорошо поддается ковке.
- Благодаря своим свойствам и воздействию температуры способен принимать различные состояния.
- Отлично защищает изделие от коррозии, благодаря чему охотно пользуется спросом в строительстве и машиностроении.
- При нагреве вместе с фосфором или серой может взорваться.
- На воздухе теряет блеск.
- При комнатной температуре имеет маленькую пластичность.
- Не находится в природе в чистом виде.
Масса, механические, химические и физические свойства цинка, его основные характеристики будут рассмотрены нами ниже.
Блок: 2/6 | Кол-во символов: 3565
Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/osobennosti-ego-plyusyi-i-minusyi.html
СТРУКТУРА
Кристаллы цинка имеют гексагональную упаковку атомов. Но в отличие от плотнейшей гексагональной упаковки сферических атомов решетки цинка вытянуты в одном направлении. Каждый атом окружен шестью другими атомами, лежащими в одной плоскости или слое. Расстояние между центрами соседних атомов в этом плоском слое а равно 0,26649 нм. Внешняя электронная конфигурация атома 3d104s2.
Не полиморфен.
Блок: 2/10 | Кол-во символов: 404
Источник: http://mineralpro.ru/minerals/zinc/
Атомная и молекулярная масса цинка
Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 65,38.
Блок: 3/8 | Кол-во символов: 470
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
Изотопы цинка
Известно, что в природе хром может находиться в виде пяти стабильных изотопов 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn. Их массовые числа равны 64, 66, 67, 68 и 70 соответственно. Ядро атома изотопа цинка 64Zn содержит тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десять изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим изотопом является 65Zn с периодом полураспада равным 243,66 суток.
Блок: 4/8 | Кол-во символов: 570
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Ионы цинка
На внешнем энергетическом уровне атома цинка имеется два электрона, которые являются валентными:
В результате химического взаимодействия цинк отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Блок: 5/8 | Кол-во символов: 305
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
Изготовление и применение чистого металла
Многие виды повседневных хозяйственных вещей оцинкованы. Например:
- металлические крыши сооружений,
- водосточные желоба зданий,
- резервуары для воды и т.д.
Достаточно большая доля цинка используется в конструкциях одноразовых цинк-углеродистых не перезаряжаемых аккумуляторов. Процесс изготовления латуни также требует значительных объёмов этого вещества.
Характерной особенностью цинка является образование целого ряда полезных соединений:
- Сульфид (люминофор экранов старых телевизоров, осциллографов, люминесцентные лампы и светящиеся краски);
- Сульфат (защитные средства от сорняков, применение в текстильном производстве);
- Оксид (используется для изготовления резины, способствует улучшению свойств пластмасс, красок, чернила, бетона, косметики).
Многие известные сплавы формируются на цинковой составляющей. Например, латунь, зубная амальгама, бронза и некоторые виды припоев. Оцинковка не только предотвращает ржавление резервуаров для воды. Практически все виды лекарств от кашля и простуды, витаминные таблетки и добавки никак не обходятся без этого вещества.
Часто встречающиеся таблетки (капсулы) биологических добавок включают добавки кальция для укрепления зубов и костей, витамин «С», омега-3 для глаз, а также цинк для усиления иммунитета
Дефицит цинка в организме сопровождается различными проблемами по отношению к здоровью организма, приводит к развитию болезней. Правда, в основном эта проблема характерна для развивающихся стран, где отмечаются факторы недоедания населения, недостаток сбалансированного полезного питания.
Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1579
Источник: https://zetsila.ru/%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0/
Молекула и атом цинка
В свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу цинка:
Энергия ионизации атома, эВ
Радиус атома, нм
Блок: 6/8 | Кол-во символов: 289
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
Сплавы цинка
Широкое промышленное значение имеют сплавы цинка с алюминием, медью и магнием. С медью цинк образует важную группу сплавов – латуни. Латуни содержат до 45% цинка. Различают простые и специальные латуни. В состав последних входят другие элементы, например железо, алюминий, олово, кремний.
Блок: 7/8 | Кол-во символов: 306
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | белый металлический |
| Цвет черты | белый и слегка сероватый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | металлический |
| Спайность | весьма совершенная по 0001 |
| Твердость (шкала Мооса) | 2 |
| Прочность | хрупкий |
| Излом | зазубренный |
| Плотность (измеренная) | 6.9 — 7.2 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | |
| Магнетизм | диамагнетик |
Блок: 8/10 | Кол-во символов: 324
Источник: http://mineralpro.ru/minerals/zinc/
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Плеохроизм | не плеохроирует |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
Блок: 9/10 | Кол-во символов: 110
Источник: http://mineralpro.ru/minerals/zinc/
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Точечная группа | 6/mmm (6/m 2/m 2/m) — дигексагональная дипирамидальная |
| Пространственная группа | P63/mmc |
| Сингония | гексагональная |
| Параметры ячейки | a = 2.665Å, c = 4.947Å |
Блок: 10/10 | Кол-во символов: 198
Источник: http://mineralpro.ru/minerals/zinc/
Кол-во блоков: 19 | Общее кол-во символов: 13919
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
- http://mineralpro.ru/minerals/zinc/: использовано 5 блоков из 10, кол-во символов 1830 (13%)
- http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/osobennosti-ego-plyusyi-i-minusyi.html: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 5444 (39%)
- https://zetsila.ru/%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0/: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 4087 (29%)
- http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/: использовано 6 блоков из 8, кол-во символов 2558 (18%)
Поделитесь в соц.сетях:
Источник: intehstroy-spb.ru
Цинк
Цинк — элемент № 30 таблицы Менделеева, переходный металл 2 группы.
- 1 История
- 2 Происхождение названия
- 3 Описание
- 4 Распространение
- 5 Изотопы
- 6 Образование
- 7 Получение
- 8 Химические свойства
- 9 Применение
- 10 Биологическая роль
- 11 Источники
- 12 Литература
История
Хотя человечество очень давно использовало латунь — сплав меди с цинком, выделение цинка как отдельного элемента произошло сравнительно поздно. Древние римляне получали латунь, нагревая каламин с древесным углем и медью.
Происхождение названия
Считается, что название цинка дал Парацельс, наверное, как производную от слова нем. Zinke — зубчатый. По другой версии слово цинк могло быть производным от персидского سنگ (Сенг), что означает «камень».
Описание
Простое вещество. Сплавы цинка (латунь) были известны с глубокой древности (2400—2000 до н. э.). Получение цинка описал Страбон (I в. до н. э.). Промышленное производство цинка в Европе началось в 1743, в Китае на 400 лет раньше. Чистый цинк получен только в XVI в. Пластический ковкий голубовато-серый металл плотностью 7,13 г/см 3 . tплав 419,88 °С; tкип 907 °С.
Реагирует с кислотами, щелочами, аммиаком и солями аммония, в присутствии паров воды — с хлором и бромом, при нагревании — с кислородом.
Распространение
Содержание цинка в земной коре — 8,3·10 −3 масс%. Цинк в природе как самородный металл не встречается. Его добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Из многочисленных минералов цинка наибольшее значение имеют сфалерит ZnS (67 %), содержащий примесь Cd, Ir, Ga и Ge, вюртцит ZnS (63 %), в зоне окисления — смитсонит ZnCO3 (52 %) и каламин Zn[Si2O7](OH)2 (53,7 %). Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд — галенит и сфалерит.
Изотопы
В природе встречается пять изотопов цинка, среди которых чаще всего встречается 64 Zn (48,63 % от общего числа). [1] Период полураспада этого изотопа настолько велик, что его радиоактивностью можно пренебречь. [2] Аналогично, обычно не считается радиоактивным 70 Zn (0,6 %) с периодом полураспада 1,3·10 16 лет. В природе встречаются также 66 Zn (28 %), 67 Zn (4 %) и 68 Zn (19 %).
Зарегистрирован ряд радиоактивных изотопов. 65 Zn с периодом полураспада 243,66 дней живет дольше из них. За ним следует 72 Zn с периодом полураспада 46,5 часов. Существует 10 ядерных изомеров цинка. Среди них наибольший период полураспада имеет 69m Zn — 13,76 часов. [1] Верхний индекс m обозначает, что этот изотоп метастабилен.
Ядро метастабильного изотопа находится в возбужденном состоянии, из которого возвращается в основное состояние, излучая фотон, гамма-квант. Изотоп 61 Zn имеет три возбужденных состояния, а изотоп 73 Zn — два. [3] Изотопы 65 Zn, 71 Zn, 77 Zn и 78 Zn имеют одно возбужденное состояние. [1]
Обычно радиоизотопы цинка с массовым числом, меньшим чем 66, распадаются с захватом электрона. Продуктом распада в таком случае один из изотопов меди: [1]
- N Zn + e — → N Cu
Для изотопов с массовым числом, больше чем 66, привычным каналом распада является бета-распад (β —), при котором образуются изотопы галлия: [1]
- N Zn → N Ga + e — + ν E
Образование
Цинк слишком тяжелый, чтобы образовываться внутри звезд, поэтому основным механизмом его нуклеосинтеза является R-процесс, происходящий при взрыве сверхновых звезд.
Получение
В мире ежегодно производится 10 млн тонн цинка. Это четвертый по объему использования металл после железа, алюминия и меди. В основном сырьем служат серные руды, в которых сфалерит смешан с сульфидами других металлов.
Цинк в природе как самородный металл не встречается. Его добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50-60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты.
Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; при этом образуется сернистый газ SO2, затрачиваемый на производство серной кислоты. От ZnO к Zn идут двумя путями.
Пирометаллургическим (дистилляционным) способом, который существует издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для увеличения зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °С: ZnO + С = Zn + CO. Образовавшуюся при этом пару металла конденсируют и разливают в формы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты с карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе и ценный кадмий. Дистилляционно цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяют иногда более сложную и дорогую очистку — ректификацию, она дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать из цинка кадмий.
Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой; полученный сульфатный раствор очищают от примесей осаждением их цинковой пылью и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк оседает на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (с учетом переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag, иногда также In, Ga, Ge, Tl.
Химические свойства
Цинк является малоактивным металлом, проявляет амфотерные свойства. Из-за наличия на своей поверхности оксидной или карбонатного пленки, он практически не подвергается воздействию коррозии (благодаря этому свойству некоторые металлические изделии покрывают тонким слоем цинка). На воздухе цинк окисляется при нагревании выше 225 °C:
- 2 Z n + O 2 → > 225 o C 2 Z n O xrightarrow <>225^C> 2ZnO> >
Разогретый цинк активно взаимодействия с водяным паром:
- Z n + H 2 O → 600 − 800 o C Z n O + H 2 Oxrightarrow C> ZnO+H_> >
Обычно цинк вступает во взаимодействие только за значительного нагрева. Исключение составляют реакции с агрессивными окислителями, например, с галогенами:
Без нагрева реагирует с большим количеством кислот. Реакция вытеснения водорода широко используется в лабораторной практике для синтеза технического H2 (в аппарате Кипа):
- Z n + 2 H C l → Z n C l 2 + H 2 +H_> >
- Z n + H 2 S O 4 → Z n S O 4 + H 2 <displaystyle mathrm >
- Z n + 4 H N O 3 ( c o n c . ) → t Z n ( N O 3 ) 2 + 2 N O 2 + 2 H 2 O (conc.)xrightarrow Zn(NO_)_+2NO_+2H_O> >
При высоких температурах взаимодействует с неметаллами и их оксидами (кислотными оксидами):
Проявляя амфотерные свойства, цинк реагирует с также с щелочами. В конечных соединениях он выступает в качестве комплексообразователя, координируя вокруг себя четыре лиганды:
- 4 Z n + 7 N a O H + N a N O 3 ( c o n c . ) + 6 H 2 O → b o i l i n g 4 N a 2 [ Z n ( O H ) 4 ] + N H 3 (conc.)+6H_Oxrightarrow 4Na_[Zn(OH)_]+NH_> >
- Z n + 4 N a C N + 2 H 2 O → b o i l i n g N a 2 [ Z n ( C N ) 4 ] + 2 N a O H + H 2 <displaystyle mathrm >
В виде порошка цинк способен восстанавливать или даже вытеснять из солей менее активные металлы:
- Z n + S n C l 4 → t Z n C l 2 + S n C l 2 xrightarrow ZnCl_+SnCl_> >
- Z n + C d S O 4 → t Z n S O 4 + C d xrightarrow ZnSO_+Cd> >
Применение
Цинк используется как антикоррозионный материал, им покрывают изделия из стали и железа (цинкования), а также как конструкционный материал для цинкографии анодов, используемых в электролизерах и в гальванических элементах.
Используется также в латуни как сплав цинка с медью.
Биологическая роль
Цинк влияет на активность тропных гормонов гипофиза, участвует в реализации биологических функций инсулина, нормализуя жировой обмен. Цинк участвует в кроветворении, а также необходим для нормального функционирования гипофиза, поджелудочной железы, семенных пузырьков.
Соединения цинка используют в медицине в качестве лекарственных средств. Однако избыток цинка в организме может привести к общей интоксикации и мутации ДНК.
Источники
- ↑ 1,01,11,21,31,4 NNDC contributors (2008), Alejandro A. Sonzogni (Database Manager), ред., Chart of Nuclides, Upton (NY): National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory
- ↑ NASA Contributors (PDF), Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results
- ↑ Audi, Georges (2003), «The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties», Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center) 729: 3-128, doi: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
Литература
- Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
- Р. Рипан, И. Чертяну. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. — М.: Изд. «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с.
- Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., Испр. / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; Под ред. Р. А. Лидин. — М.: Химия, 2000. 480 с .: ил. — ISBN 5-7245-1163-0
Источник: cyclowiki.org
Как отличить цинк от других металлов
Цинк
— хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка). Эссенциальный (незаменимый) микроэлемент тканей человека. По количественному соотношению в организме занимает второе, после железа, место. Ему принадлежит ключевая роль в регенерации поврежденных тканей, так как без цинка нарушается синтез нуклеиновых кислот и белка.
- Структура
- Свойства
- Запасы и добыча
- Происхождение
- Применение
- Классификация
- Физические свойства
- Оптические свойства
- Кристаллографические свойства
Смотрите так же:
— структура и физические свойства
СВОЙСТВА
При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). Имеет низкую температуру плавления. Объем металла при плавлении увеличивается в соответствии со снижением плотности.
С повышением температуры уменьшается кинетическая вязкость и электропроводность цинка и возрастает его удельное электрическое сопротивление. При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Является диамагнетиком.
Характеристика сульфата цинка
Рассмотренные нами ранее химические свойства цинка, в частности, его реакции с разбавленной сульфатной кислотой, подтверждают образование средней соли – сернокислого цинка. Это бесцветные кристаллы, нагревая которые до 600° и выше, можно получить оксосульфаты и трехокись серы. При дальнейшем нагревании сернокислый цинк преобразуется в оксид цинка.
Соль растворима в воде и глицерине. Вещество выделяют из раствора при температуре до 39°C в виде кристаллогидрата, формула которого ZnSO4×7H2O. В этом виде его называют цинковым купоросом.
В интервале температур 39°-70° получают шестиводную соль, а выше 70° в составе кристаллогидрата остается только одна молекула воды. Физико-химические свойства сульфата цинка позволяют применять его в качестве отбеливателя при изготовлении бумаги, в виде минерального удобрения в растениеводстве, как подкормку в рационе домашних животных и птицы. В текстильной промышленности соединение используют в производстве вискозной ткани, в окрашивании ситца.
Сернокислый цинк входит также в состав раствора электролита, применяемого в процессе гальванического покрытия слоем цинка железных или стальных изделий диффузным способом или методом горячего оцинкования. Слой цинка в течение длительного времени защищает такие конструкции от коррозии. Учитывая химические свойства цинка, нужно отметить, что в условиях высокой солености воды, значительных колебаний температуры и влажности воздуха оцинкование не дает желаемого эффекта. Поэтому в промышленности нашли широкое применение сплавы металла с медью, магнием и алюминием.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»
Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1—4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50—60% Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах.
Окислительно-восстановительные реакции с участием цинка
Так как элемент в ряду активности металлов стоит перед водородом, он способен вытеснять его из молекул кислот.
Продукты реакции между цинком и кислотами будут зависеть от двух факторов:
- вида кислоты
- ее концентрации
Разбавленная серная кислота, которая не проявляет ярко выраженных окислительных свойств, реагирует с металлом по схеме:
Таким же образом протекают реакции элемента с фосфорной и разбавленной серной кислотами. Химические свойства, реакции цинка с нитратной кислотой имеют свои особенности. Разбавленный раствор азотной кислоты средней концентрации и цинк взаимодействуют между собой с образованием оксида азота (II), воды и средней соли – нитрата цинка. Концентрированная нитратная кислота с металлом реагируют таким образом, что в продуктах можно обнаружить оксид азота (IV), среднюю соль и воду.
Очень разбавленный раствор азотной кислоты и цинк в качестве восстановителя взаимодействуют между собой с образованием нитрата цинка, воды и нескольких возможных продуктов: аммиака, свободного азота или оксида азота (I).
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Цинк в природе как самородный металл не встречается. Известно 66 минералов цинка, в частности цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Наиболее распространенный минерал — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета.
Из-за трудности определения этого минерала его называют обманкой (др.-греч. σφαλερός — обманчивый). Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.
Использование цинка в гальванических элементах
Химические свойства цинка лежат в основе принципа действия различных видов гальванических приборов. Марганцево-цинковый элемент является наиболее распространенным в технике. Он работает благодаря прохождению окислительно-восстановительной реакции между металлом и диоксидом марганца. Из них изготавливаются оба электрода и помещаются внутрь прибора.
Действующее вещество — хлорид аммония — имеет вид пасты, или же им пропитываются пористые пластины, вставленные между катодом и анодом. Воздушно-цинковый элемент представлен отрицательным цинковым электродом – катодом. Анод — это угольно- графитовый стержень, заполненный воздухом. В качестве электролита используют растворы хлорида аммония или едкого натрия.
ПРИМЕНЕНИЕ
Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.
Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).
Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах.
Пластины цинка широко используются в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.
Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.
Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.
Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.
Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.
Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.
Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.
Цинк (англ. Zinc) — Zn
| Молекулярный вес | 65.39 г/моль |
| Происхождение названия | Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
Оксид цинка
Белый пористый порошок, желтеющий при нагревании и возвращающий свой первоначальный цвет при охлаждении – это окись металла. Химические свойства оксида цинка, уравнения реакций его взаимодействия с кислотами и щелочами подтверждают амфотерный характер соединения. Так, вещество не может реагировать с водой, но взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами. Продуктами реакций будут средние соли (в случае взаимодействия с кислотами) или комплексные соединения – тетрагидроксоцинкаты.
Оксид цинка применяют в производстве белой краски, которую называют цинковыми белилами. В дерматологии вещество входит в состав мазей, присыпок и паст, оказывающих на кожу противовоспалительное и подсушивающее действие. Большая же часть производимого оксида цинка применяется в качестве наполнителя для резины. Продолжая изучать химические свойства цинка и его соединений, рассмотрим гидроксид Zn(OH)2.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | белый металлический |
| Цвет черты | белый и слегка сероватый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | металлический |
| Спайность | весьма совершенная по 0001 |
| Твердость (шкала Мооса) | 2 |
| Прочность | хрупкий |
| Излом | зазубренный |
| Плотность (измеренная) | 6.9 — 7.2 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | |
| Магнетизм | диамагнетик |
Роль цинка в организме человека
Содержание Zn в клетках составляет 0,0003%, поэтому его относят к микроэлементам. Химические свойства, реакции цинка и его соединений играют важную роль в обмене веществ и поддержании нормального уровня гомеостаза, как на уровне клетки, так и всего организма в целом. Ионы металла входят в состав важных ферментов и других биологически активных веществ.
Например, известно, о серьезном влиянии цинка на формирование и функции мужской половой системы. Он входит в состав кофермента гормона тестостерона, отвечающего за фертильность семенной жидкости и формирование вторичных половых признаков. Небелковая часть еще одного важнейшего гормона — инсулина, вырабатываемого бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, также содержит микроэлемент. Иммунный статус организма тоже напрямую связан с концентрацией в клетках ионов Zn+2, которые находятся в гормоне тимуса – тимулине и тимопоэтине. Высокая концентрация цинка регистрируется в структурах ядра – хромосомах, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и участвующих в передаче наследственной информации клетки.
В нашей статье мы изучили химические функции цинка и его соединений, а также определили его роль в жизнедеятельности организма человека.
Источник: burforum.ru