Цинк что это какой металл


Цинк. Описание, свойства, происхождение и применение металла

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


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 3d 104s2. Не полиморфен.

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.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА


Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10-2%), чем в кислых (6·10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.

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.

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 ZnCO 3, 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.

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)

КЛАССИФИКАЦИЯ


Strunz (8-ое издание) 1/A.04-10
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AB.05
Dana (7-ое издание) 1.1.8.1
Dana (8-ое издание) 1.1.5.1
Hey’s CIM Ref 1.8

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) 0
Магнетизм диамагнетик

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Плеохроизм не плеохроирует
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении не флюоресцентный

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

Интересные статьи:

mineralpro.ru   13.07.2016  

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Цинк, 30 Zn
Общие свойства
Внешний вид серебристо-серый
Стандартный атомный вес ( A r, стандартный ) 65,38 (2 ) [1]
Цинк в периодической таблице Менделеева
Атомный номер ( Z ) 30
Группа группа 12
Период период 4
Блок d-блок
Категория элемента постпереходный металл, альтернативно считающийся переходным металлом
Электронная конфигурация [Ar] 3d 10 4s 2

Электронов на оболочку

2, 8, 18, 2
Физические свойства
Фаза при STP твердое вещество
Точка плавления 692.68 K (419,53 ° C, 787,15 ° F)
Точка кипения 1180 K (907 ° C, 1665 ° F)
Плотность (около rt ) 7,14 г / см 3
в жидком состоянии (при т.пл. ) 6,57 г / см 3
Теплота плавления 7,32 кДж / моль
Теплота испарения 115 кДж / моль
Молярная теплоемкость 25.470 Дж / (моль · К)
Давление пара
P (Па) 1 10 100 1 к 10 к 100 к
при T (K) 610 670 750 852 990 1179
Атомные свойства
Степени окисления −2, 0, +1, +2 (амфотерный оксид)
Электроотрицательность Масштаб Полинга: 1.65
Энергии ионизации
  • 1-я: 906,4 кДж / моль
  • 2-я: 1733,3 кДж / моль
  • 3-я: 3833 кДж / моль
  • (подробнее)
Атомный радиус эмпирический 134 пм
Ковалентный радиус 122 ± 4 пм
Ван-дер-Ваальсовый радиус 139 пм
Спектральные линии цинка
Прочие свойства
Естественное происхождение изначальный
Кристаллическая структура гексагональный плотноупакованный (ГПУ)
Скорость звука тонкого стержня 3850 м / с (при об.т. ) (катаная)
Тепловое расширение 30,2 мкм / (м · К) (при 25 ° C)
Теплопроводность 116 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление 59,0 нОм · м (при 20 ° C)
Магнитное упорядочение диамагнитное
Магнитная восприимчивость −11,4 · 10 −6 см 3 / моль (298 K) [2]
Модуль Юнга 108 ГПа
Модуль упругости 43 ГПа
Объемный модуль 70 ГПа
Коэффициент Пуассона 0.25
Твердость по Моосу 2,5
Твердость по Бринеллю 327–412 МПа
Номер CAS 7440-66-6
История
Discovery Индийские металлурги ( до 1000 г. до н.э.)
Первая изоляция Андреас Сигизмунд Маргграф (1746)
Признан уникальным металлом Расаратна Самучкая (800)
Основные изотопы цинка
| ссылки

Цинк , иногда называемый spelter , [3] - химический элемент.Это переходный металл, группа металлов. Иногда его считают пост-переходным металлом. Его символ в периодической таблице - « Zn ». Цинк является 30-м элементом периодической таблицы и имеет атомный номер 30. Цинк имеет массовое число 65,38. Он содержит 30 протонов и 30 электронов. Всего известно 29 изотопов цинка, пять из которых встречаются в природе. Некоторые изотопы радиоактивны. Их период полураспада составляет от 40 миллисекунд для 57 Zn и 5x10 18 лет для 70 Zn.

Цинк - это металл, который в основном используется для гальванизации и производства аккумуляторов. Это четвертый по распространенности металл.

Физические свойства [изменить | изменить источник]

Цинк - блестящий голубовато-серый металл. После резки цинк имеет беловато-серый цвет. Если он подвергается воздействию воздуха, он не будет долго сиять. Его точка плавления составляет (419,58 ° C (787,24 ° F)), точка кипения (907,0 ° C (1664,6 ° F)), температура охлаждения составляет -419,58 ° C (-723,24 ° F), а температура замерзания составляет −907.0 ° C (-1 600,6 ° F). Эта температура ниже, чем у большинства переходных металлов, но выше, чем у олова или свинца. Его можно растопить на кухонной плите. Он закипает при низкой для металла температуре. [4] Не магнитный. При небольшом нагревании становится очень гибким. Если его нагреть больше, он станет очень хрупким. [5] Легко сплавляется с другими металлами.

Химические свойства [изменить | изменить источник]

Цинк - химически активный металл. Он так же активен, как алюминий, и более активен, чем большинство наиболее распространенных металлов, таких как железо, медь, никель и хром.Он менее реактивен, чем магний. Цинк может реагировать с кислотами, основаниями и неметаллами. [6] Однако на воздухе не ржавеет. Покрытие из оксида цинка и карбоната цинка образуется на поверхности цинка, когда он находится на воздухе. [7] Это покрытие предотвращает коррозию. Кислоты могут растворять это покрытие и вступать в реакцию с металлическим цинком. [8] Эта реакция цинка с кислотой дает соль цинка (II), такую ​​как хлорид цинка и газообразный водород. Это очень распространенная химическая реакция. Нижеприведенная реакция представляет собой реакцию с соляной кислотой.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

Цинк может гореть в порошкообразном виде или в виде маленьких кусочков, образуя оксид цинка, белый порошок. Пламя яркое сине-зеленое. [9]

2 Zn + O 2 → 2 ZnO

Оксид цинка может растворяться в сильных основаниях. Эта реакция происходит в некоторых батареях, содержащих цинк.

ZnO + H 2 O + 2 OH - → Zn (OH) 4 2-.

Цинк - халькофил. Это означает, что он скорее будет реагировать с серой и элементами, находящимися под ней в периодической таблице, чем с кислородом. Вот почему сульфид цинка - самая распространенная цинковая руда, а не оксид цинка.

Химические соединения [изменить | изменить источник]

Цинк может образовывать химические соединения с другими элементами. Эти химические соединения находятся только в одной степени окисления: +2. Было обнаружено соединение +1, но его сложно сделать. Нет других степеней окисления, кроме +1 или +2. [10] Большинство этих соединений не имеют цвета. Если у них есть цвет, это не цинк, который делает цвет.

Хлорид цинка - одно из наиболее распространенных соединений цинка. Они совершенно инертны. Они немного кислые при растворении в воде. При нагревании в огне они загораются зеленым пламенем.

Прочие соединения цинка:

  • Антимонид цинка, серый полупроводник
  • Арсенид цинка, оранжевый полупроводник
  • Бромид цинка, защита от радиации
  • Карбонат цинка, руда цинка
  • Фторид цинка
  • Гидроксид цинка, используемый в хирургических повязках
  • Йодид цинка, используемый в рентгеновской фотосъемке
  • Нитрат цинка, используемый в качестве протравы
  • Оксид цинка, используемый в солнцезащитных кремах
  • Цинк фосфат, применяемый в стоматологии
  • Сульфат цинка, используемый в пигментах
  • Сульфид цинка, обычная цинковая руда

В природе встречается пять изотопов цинка. 64 Zn является наиболее распространенным изотопом, который составляет 48,63% природного цинка. [11] Этот изотоп имеет период полураспада 4,3х10 18 год. [12] Это так долго, что его радиоактивность можно не учитывать. [13] Аналогично, 70
Zn (0,6%) с периодом полураспада 1,3x10 16 лет обычно считается нерадиоактивным. Другие изотопы, встречающиеся в природе, - это 66
Zn (28%), 67
Zn (4%) и 68
Zn (19%).

Сфалерит, обычная цинковая руда

Цинк не встречается в качестве металла в земной коре. Цинк встречается только в виде соединений цинка. Сфалерит, минерал, состоящий из сульфида цинка, является основной рудой цинка. В океане очень мало цинка. Цинковая руда обычно встречается с медной и свинцовой рудами.

Есть и другие цинковые руды, такие как смитсонит (карбонат цинка) и силикат цинка. Они встречаются реже.

Сульфид цинка концентрируют флотацией. Есть моющее средство, собирающее сульфид цинка.Загрязнения оседают на дно и удаляются. Затем сульфид цинка нагревается на воздухе с образованием оксида цинка и диоксида серы. [14]

2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2

Диоксид серы окисляется до триоксида серы.

2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3

Триоксид серы реагирует с оксидом цинка с образованием сульфата цинка. [15] Таким образом получается растворимая форма цинка, которую можно больше обрабатывать.

SO 3 + ZnO → ZnSO 4

Сульфат цинка очищается и подвергается электролизу. [14] В результате электролиза получают кислород, цинк и серную кислоту. Таким образом получается чистый цинк, известный как «SHG» или специальный высококачественный цинк. [16]

2 ZnSO 4 + 2 H 2 O → 2 Zn + 2 H 2 SO 4 + O 2

Серная кислота повторно используется вместо триоксида серы для выщелачивания большего количества цинка окись.

Оксид цинка также может быть восстановлен углеродом до металлического цинка и диоксида углерода при высоких температурах. [17] Это доменный процесс, аналогичный производству чугуна.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO 2

Эта форма цинка дешевле, но не является чистой.

Цинк - четвертый по распространенности металл в мире. [18] Ежегодно производится около 10 миллионов тонн. [18]

Как металл [изменить | изменить источник]

Изделие, оцинкованное горячим способом. Обычные щелочные батареи.Эти батареи имеют голубовато-серый цинковый порошок в центре батареи.

Цинк используется в электрических батареях. [19] [20] Щелочная ячейка и ячейка Лекланша - это те, которые больше всего используют цинк. Он окисляется и обеспечивает работу батареи электронами.

Около 59% цинка используется для защиты от коррозии, включая цинкование. 47% цинка в мире используется для цинкования. [21] Используется для защиты другого металла, обычно железа, от ржавчины.Коррозирует цинковое покрытие вместо железа. Цинковое покрытие можно нанести на металл двумя способами. Металл можно окунуть в кастрюлю с расплавленным цинком. Цинк можно также нанести на металл гальваническим покрытием. Погружение длится дольше, но имеет неоднородную поверхность, которая некоторым не нравится. Он также используется в моторных лодках и трубопроводах для замедления коррозии. [22] Двигатель моторной лодки часто имеет «пулю» из цинка, которая легко подвергается коррозии, но помогает другим металлическим частям двигателя оставаться свободными от ржавчины.

Цинк используется в сплавах. Латунь - это сплав меди и цинка. Латунь - самый распространенный цинковый сплав. Цинк может образовывать сплавы со многими другими металлами. Цинк-алюминий - это сплав цинка и алюминия, из которого получаются хорошие подшипники. В технической бронзе содержится цинк. Иногда теллурид кадмия реагирует с цинком с образованием теллурида кадмия-цинка, полупроводника. Нейзильбер - еще один сплав цинка.

Цинк можно использовать в трубах органа. Раньше использовался сплав олова и свинца. [23] Цинк используется в пенни США, где у него есть только тонкий слой меди. Сердечник - цинк. [24] Старые монеты были полностью из бронзы.

Смесь порошкообразного цинка и серы может использоваться для приведения в действие модели ракеты. В этой реакции образуется сульфид цинка, тепло, свет и газы. [25] Листовой цинк используется для изготовления цинковых стержней. [26]

В виде соединений цинка [изменить | изменить источник]

Около 1/4 цинка используется для изготовления соединений цинка.Оксид цинка можно использовать в качестве солнцезащитного крема или красочного пигмента. Оксид цинка также является полупроводником. [27] Хлорид цинка используется для защиты древесины от гниения. [28] Некоторые фунгициды содержат цинк. Сульфат цинка используется в красителях и пигментах. Сульфид цинка используется в люминесцентных лампах для преобразования ультрафиолетового света в видимый свет.

В биологии [изменить | изменить источник]

Людям нужно немного цинка, чтобы поддерживать нормальную работу организма. [29] Если они не получают достаточно цинка с пищей, они могут получить минеральный дефицит.Почти два миллиарда человек испытывают дефицит цинка. [30] Дефицит цинка способствует более легкому заражению. Некоторые люди говорят, что при простуде нам следует принимать больше цинка. Другие говорят, что цинк не имеет значения. [31] Есть лекарства, которые можно принимать при простуде. [32] Люди добавляют крошечные количества соединений цинка в витаминные таблетки и каши, чтобы убедиться, что они получают достаточно цинка. В большинстве витаминов в одной таблетке содержится цинк. [33] Цинк содержится как минимум в 100 ферментах. [34] Это второй по распространенности переходный металл помимо железа. Цинк также используется мозгом. В организме человека содержится от 2 до 4 граммов цинка. Фермент цинка помогает удалить углекислый газ из крови. В пшенице много цинка.

Металлический цинк в больших количествах токсичен. Он может растворяться в желудочной кислоте. Когда употребляется слишком много цинка, уровень меди и железа в организме снижается. Соединения цинка могут вызывать разъедание желудка. [35] При попадании в нос соединения цинка могут нарушить обоняние. [36]

Ионы цинка очень токсичны для рыб и многих веществ, живущих в воде. [37]

  1. Meija, J .; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI: 10.1515 / pac-2015-0305.
  2. Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company.стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4 .
  3. Spelter , Encyclo, ISBN 0665822448 , получено 1 августа 2009 г.
  4. Zinc Metal Properties , American Galvanizers Association, 2008, извлечено 15 февраля 2009 г.
  5. Скофферн, Джон (1861), Полезные металлы и их сплавы , Хоулстон и Райт, стр. 591–603, извлечено 06 апреля 2009 г.
  6. Хайндс, Джон Иредель Диллард (1908), Неорганическая химия: с элементами физической и теоретической химии (2-е изд.), Нью-Йорк: John Wiley & Sons, стр. 506–508 .
  7. Портер, Франк К. (1994), Коррозионная стойкость цинка и цинковых сплавов , CRC Press, стр. 121, ISBN 0824792130
  8. Холлеман, Арнольд Ф .; Виберг, Эгон; Wiberg, Nils (1985), «Zink», Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (91–100 изд.), Walter de Gruyter, pp. 1034–1041, ISBN 3110075113
  9. «Цинк - обзор». химия объяснил.com. Проверено 7 ноября 2010.
  10. Brady, James E .; Humiston, Gerard E .; Хейккинен, Генри (1983), Общая химия: принципы и структура (3-е изд.), John Wiley & Sons, стр. 671, ISBN 047186739X
  11. Соавторы NNDC (2008), Алехандро А. Сонзони (менеджер базы данных) (редактор), Карта нуклидов , Аптон (Нью-Йорк): Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория, извлечено 13 сентября 2008 г.
  12. ↑ CRC 2006, p. 11 -70
  13. Соавторы НАСА, Наблюдения с помощью пятилетнего зонда Уилкинсона микроволновой анизотропии (WMAP): обработка данных, карты звездного неба и основные результаты (PDF), НАСА, извлечено 06 марта 2008 г.
  14. 14,0 14,1 Портер, Фрэнк К. (1991), Zinc Handbook , CRC Press, ISBN 9780824783402
  15. Gupta, C.K .; Мукерджи, Т. К. (1990), Гидрометаллургия в процессах добычи , CRC Press, стр.62, ISBN 0849368049
  16. Цинк особого качества (SHG) 99,995% (PDF), Nyrstar, 2008, получено 1 декабря 2008 г.
  17. Бодсворт, Колин (1994), Добыча и рафинирование металлов , CRC Press, стр. 148, ISBN 0849344336
  18. 18,0 18,1 «Цинк: мировая добыча полезных ископаемых (содержание цинка в концентрате) по странам» (PDF), Ежегодник полезных ископаемых 2006 г .: цинк , Вашингтон, округ Колумбия.С .: Геологическая служба США, стр. Таблица 15, февраль 2008 г., получено 2009-01-19
  19. Besenhard, Jürgen O. (1999), Справочник по материалам батарей (PDF), Wiley-VCH, ISBN 3527294694 , получено 2008-10-08
  20. Wiaux, J. -P .; Waefler, J. -P. (1995), «Переработка цинковых батарей: экономическая проблема в сфере обращения с бытовыми отходами», Journal of Power Sources , 57 : 61, DOI: 10.1016 / 0378-7753 (95) 02242-2
  21. Панагапко, Дуг (2006), Zinc , Natural Resources Canada, извлечено 12 декабря 2008 г.
  22. Боуноугхаз, М.(2003), Salhi, E .; Бензин, К .; Гали Э .; Далард Ф., «Сравнительное исследование электрохимического поведения алжирского цинка и цинка из коммерческого расходуемого анода», Journal of Materials Science , 38 : 1139, DOI: 10.1023 / A: 1022824813564
  23. Буш, Дуглас Эрл; Кассель, Ричард (2006), Орган: Энциклопедия , Рутледж, стр. 679, ISBN 9780415941747
  24. Характеристики монет , Монетный двор США, извлечено 2008-10-08
  25. Boudreaux, Kevin A, Zinc + Sulfur , Государственный университет Анджело, получено 2008-10-08
  26. Техническая информация , Счетчики цинка, 2008 г., получено 29 ноября 2008 г.
  27. Чжан, Сяогэ Грегори (1996), Коррозия и электрохимия цинка , Springer, стр.93, ISBN 0306453347
  28. Блю, Джозеф Оскар (1953), Консерванты для древесины , Министерство сельского хозяйства, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов
  29. Прасад А. С. (2008), «Цинк в здоровье человека: влияние цинка на иммунные клетки», Мол. Med. , 14 (5–6): 353, DOI: 10.2119 / 2008-00033.Prasad, PMC 2277319, PMID 18385818
  30. Прасад, А. С. (2003), «Дефицит цинка», British Medical Journal , 326 (7386): 409, DOI: 10.1136 / bmj.326.7386.409, PMC 1125304, PMID 12595353
  31. «Цинк и здоровье: простуда». Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения. Проверено 1 мая 2010.
  32. Ананда С., Прасад (2000), Фитцджеральд, Джеймс Т .; Бао, Бин; Beck, Frances W.J .; Чандрасекар, Пранатхарти Х., «Продолжительность симптомов и уровни цитокинов в плазме у пациентов с простудой, леченных ацетатом цинка: рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое исследование» (PDF), Annals of Internal Medicine , 133 (4): 245
  33. ДиСильвестро, Роберт А.(2004), Справочник минералов как пищевых добавок , CRC Press, стр. 135, 155, ISBN 0849316529
  34. ↑ Хлопок 1999, стр. 625–629
  35. Bothwell, Dawn N. (2003), Mair, Eric A .; Кейбл, Бенджамин Б., «Хроническое употребление пенни на основе цинка», Pediatrics , 111 (3): 689, doi: 10.1542 / peds.111.3.689, PMID 12612262
  36. «FDA утверждает, что назальные продукты Zicam вредят обонянию». Лос-Анджелес Таймс.17 июня 2009 г. Дата обращения 17 июня 2009 г.
  37. Эйслер, Рональд (1993), «Опасность цинка для рыб, диких животных и беспозвоночных: синоптический обзор» (PDF), Contaminant Hazard Reviews , Laurel, Maryland: Department of the Internal, Fish and Wildlife Service ( 10)
.

цинк | Свойства, использование и факты

Возникновение, использование и свойства

Цинк, немного более распространенный, чем медь, составляет в среднем 65 граммов (2,3 унции) на каждую тонну земной коры. Основным минералом цинка является сульфидный сфалерит (цинковая обманка), который вместе с продуктами его окисления смитсонитом и гемиморфитом составляет почти всю цинковую руду в мире. О самородном цинке сообщалось из Австралии, Новой Зеландии и США, а ведущими производителями цинка в начале 21-го века являются Китай, Австралия и Перу.Минералогические свойства цинка: см. самородный элемент.

Цинк является важным микроэлементом в организме человека, где он содержится в высоких концентрациях в красных кровяных тельцах в качестве важной части фермента карбоангидразы, который способствует множеству реакций, связанных с метаболизмом углекислого газа. Цинк, присутствующий в поджелудочной железе, может способствовать хранению инсулина. Цинк входит в состав некоторых ферментов, переваривающих белок в желудочно-кишечном тракте. Дефицит цинка в орехоплодных и плодовых деревьях вызывает такие заболевания, как розетка пекана, мелкий и крапчатый лист.Цинк функционирует в гемосикотипсине крови улиток, транспортируя кислород аналогично железу в гемоглобине крови человека.

Металлический цинк получают путем обжига сульфидных руд с последующим выщелачиванием окисленного продукта в серной кислоте или плавлением его в доменной печи. Цинк извлекается из выщелачивающего раствора путем электролиза или конденсируется из доменного газа, а затем отгоняется от примесей. Для получения конкретной информации о добыче, извлечении и рафинировании цинка, см. обработка цинка.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Основное применение металлического цинка - цинкование чугуна и стали против коррозии, а также производство латуни и сплавов для литья под давлением. Сам цинк образует непроницаемое покрытие из своего оксида при воздействии атмосферы, и, следовательно, металл более устойчив к обычной атмосфере, чем железо, и корродирует с гораздо меньшей скоростью. Кроме того, поскольку цинк склонен к окислению, а не железо, некоторая защита обеспечивается стальной поверхности, даже если часть ее обнажена через трещины.Цинковое покрытие формируется методом горячего цинкования или электрогальванизации.

Горячее цинкование является наиболее распространенной процедурой покрытия стали цинком. Это может быть периодический процесс, известный как общее цинкование или непрерывное покрытие рулонов стальной полосы. При обычном цинковании сталь протравливают в кислоте, обрабатывают флюсующими добавками, а затем погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 ° C (840 ° F). Слои сплава железа с цинком сформированы на поверхности и покрыты внешним слоем цинка.Обрабатываемые таким образом объекты варьируются от небольших гаек и болтов до стальных оконных рам и больших балок, используемых в строительстве. Обычно в этом процессе используется цинк обыкновенного сорта, содержащий до 1,5% свинца.

При гальваническом цинковании цинк наносится на стальную полосу в 20 последовательных ячейках электролитического покрытия. Есть несколько успешных конструкций ячеек; здесь обсуждается простая вертикальная ячейка, чтобы объяснить принцип. Полоса, подключенная к отрицательной стороне постоянного тока через проводящие ролики большого диаметра, расположенные выше и между двумя ячейками, погружается в резервуар с электролитом погруженным опускающим роликом.Частично погруженные аноды, расположенные напротив полосы, подключены к положительной стороне электрического тока тяжелыми шинами. Катионы цинка (т.е. положительно заряженные атомы цинка), присутствующие в электролите, преобразуются током в обычные атомы цинка, которые осаждаются на полосе. Ванну снабжают катионами цинка либо цинковыми анодами, которые непрерывно растворяются под действием постоянного тока, либо соединениями цинка, непрерывно добавляемыми в электролит. В последнем случае аноды изготовлены из нерастворимых материалов, таких как титан, покрытый оксидом иридия.Электролит представляет собой кислый раствор сульфида цинка или хлорида цинка с другими добавками для ванн для улучшения качества покрытия и выхода по току. Толщину покрытия легче контролировать, чем в процессе горячего погружения, из-за хорошей взаимосвязи между электрическим током и нанесенным цинком.

Отрицательный электрод (внешний корпус) в одном распространенном типе сухих электрических элементов состоит из цинка. Еще одна важная серия сплавов - это сплавы, образованные добавлением от 4 до 5 процентов алюминия к цинку; они имеют относительно низкую температуру плавления, но обладают хорошими механическими свойствами и могут быть отлиты под давлением в стальных штампах.Значительное количество цинка в рулонном виде используется для кровли, особенно в Европе; небольшие добавки меди и титана улучшают сопротивление ползучести, то есть сопротивление постепенной деформации.

Свежелитый цинк имеет голубовато-серебряную поверхность, но медленно окисляется на воздухе с образованием сероватой защитной оксидной пленки. Цинк высокой степени чистоты (99,99%) пластичен; Так называемый первичный западный сорт (чистота 99,8%) является хрупким в холодном состоянии, но при температуре выше 100 ° C (212 ° F) его можно свернуть в листы, которые остаются гибкими.Цинк кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной структуре. Когда железо и цинк вместе подвергаются воздействию коррозионной среды, они образуют электролитическую ячейку, и цинк подвергается атаке (окисляется до иона Zn 2 + ) преимущественно из-за более высокого электродного потенциала. Эта так называемая «протекторная защита» в сочетании с гораздо большей коррозионной стойкостью цинка в атмосферных условиях является основой для цинкования.

Природный цинк представляет собой смесь пяти стабильных изотопов: 6 4 Zn (48.6 процентов), 6 6 Zn (27,9 процента), 6 7 Zn (4,1 процента), 6 8 Zn (18,8 процента) и 7 0 Zn (0,6 процентов).

.

Что такое цинк?

Что такое цинк? Происхождение / значение названия Zinc
Название происходит от немецких слов Zink, Zinken и Zincum, означающих «зубчатый, заостренный или зазубренный», и считается, что эти слова использовались в отношении металлических кристаллов цинка. которые после плавки имеют игольчатый вид.

Что такое цинк? Группа Периодической таблицы и классификация элемента цинка
Элементы можно классифицировать на основе их физических состояний (состояний вещества) e.грамм. газ, твердое тело или жидкость. Этот элемент прочный. Цинк классифицируется как «переходный металл», который находится в группах 3–12 Периодической таблицы. Элементы, классифицируемые как переходные металлы, обычно характеризуются как пластичные, податливые и способные проводить электричество и тепло. Почти 75% всех элементов Периодической таблицы классифицируются как металлы, которые подробно описаны в Списке металлов.

Характеристики и физические свойства цинка
Физические свойства цинка обычно можно наблюдать с помощью наших органов чувств или путем численных измерений, таких как определение его точек кипения, замерзания и плавления.Физические свойства цинка заключаются в том, что это твердый, голубовато-белый, относительно мягкий блестящий металл. Он не является ни пластичным, ни пластичным при комнатной температуре, однако при нагревании он становится одновременно пластичным и ковким, и его можно затем свернуть в листы.

Характеристики и химические свойства цинка
Цинк - довольно химически активный металл, который может соединяться с кислородом и другими неметаллами. Металлический цинк тускнеет на влажном воздухе и горит на воздухе с образованием белого оксида цинка. Он является хорошим проводником электричества и реагирует с разбавленными кислотами с выделением водорода.Цинк не реагирует с водой.

Факты об открытии и история элемента цинка
Сплавы цинка использовались с древних времен древними египтянами, азиатами, греками, китайцами и римлянами. Цинк был определен как уникальный металл металлургом Расаратной Самучкой в ​​800 году. В 1526 году Парацельс (1493-1541), немецкий химик, родившийся в Швейцарии, первым опубликовал упоминание о металле как о цинке. В 1546 году цинк был признан в Европе отдельным металлом, когда немецкий ученый Георг Агрикола (1490–1555) заметил, что металл, который он назвал цинком, производился на рудниках в Силезии (регион, который сейчас является частью Германии и Польши).В 1746 году цинк был выделен из минералов химиком Андреасом Маргграфом (1709 - 1782) путем нагревания каламина и углерода. Антуан Лавуазье (1743 1794) включил цинк в список в 1787 году.

Факты о цинковых сплавах
Оружейный металл - сплав меди и цинка
Ормолу - сплав меди, цинка и олова, напоминающий золото
Бронза - Сплав меди и олова
Латунь - Сплав, состоящий из двух частей меди и одной части цинка

Что такое цинк? Появление цинкового элемента
Появление.Цинка в природе не так много. Его соединения были обнаружены во многих разных странах, но он не входит в состав обычных горных пород и минералов, и его распространение довольно локально и ограничено определенными месторождениями или карманами. Встречается в основном в следующих рудах:

Сфалерит (цинковая обманка) ZnS.
Цинкит ZnO.
Смитсонит ZnCO3.
Виллемит Zn2SiO4.
Франклинит ZnOFe2O3.

Обычно получают из цинковой обманки и каламина.
Цинк - четвертый по распространенности металл в использовании

Содержание элемента в различных средах
% во Вселенной 0.00003%
% на Солнце 0,0002%
% в метеоритах 0,018%
% в земной коре 0,0078%
% в океане 510 -7 %
% в людях 0,0033%

Важное применение цинка - гальванизация других металлов
Одно из наиболее важных применений цинка - это гальванизация других металлов, поскольку цинк устойчив к коррозии. Процесс гальванизации включает нанесение тонкого слоя цинка на поверхность второго металла, что защищает другие металлы от коррозии.Оцинкованный цинк применяется при изготовлении предохранителей, корпусов счетчиков, кровли, водостоков и различных предметов домашнего обихода.

Использование цинка в медицине - здоровье и лечение
Интересная информация содержится в следующей таблице «Использование цинка в медицине, здоровье и лечение». Цинк используется для устранения недостатков и предотвращения инфекций. Он используется для лечения различных заболеваний, включая заболевания верхних дыхательных путей, угри, нервную анорексию, дегенерацию желтого пятна, мужское бесплодие и серповидно-клеточную анемию.Соединения цинка используются для различных целей, в том числе в качестве вяжущего и кровоостанавливающего средства, в качестве пищевой добавки, защиты кожи, солнцезащитного крема и противогрибкового крема. Медицинское использование цинка, связанные с ним проблемы со здоровьем и расстройства, а также лечение с использованием различных препаратов.

Сопутствующие применения цинка
Отливки под давлением в автомобильной промышленности
Используется для формования самых разных сплавов
Гальванизация металлов
Футеровка гробов
Электрические предохранители
Аноды
Прокат цинка используется как часть контейнеров для аккумуляторов
Оксид цинка используется в красках
Хлорид цинка используется в качестве дезодоранта
Хлорид цинка используется в качестве консерванта для древесины
Сульфид цинка используется в люминесцентных средствах
В медицинских целях для лечения высыпаний
Шкафы для счетчиков
Кровля
Желоба

.

фактов о цинке | Живая наука

Голубовато-серебряный цинк - это элемент рабочей лошадки, жизненно важный для жизни и важный во многих промышленных процессах, которые часто остаются незамеченными.

Этот металл находится в Периодической таблице элементов с атомным номером 30 и использовался греками и римлянами в древние времена, согласно Королевскому химическому обществу. Но цинк не был так популярен, как медь или железо, согласно статье 2006 года в журнале с открытым доступом Ancient Asia; он выкипает при более низкой температуре, чем требуется для извлечения его из руды, поэтому древние методы плавки не справлялись с задачей выделения цинка.

Тем не менее археологи нашли несколько цинковых артефактов, в том числе лист цинка из Афин, датируемый 300 годом до нашей эры. Сегодня металл используется в основном в качестве покрытия для стали и железа для предотвращения ржавчины. Этот процесс называется гальванизацией. Невероятно, но гальванизация восходит к столетиям - Королевская оружейная палата Великобритании включает коллекцию доспехов из Индии, изготовленных в 1680-х годах, которые были оцинкованы путем погружения в расплавленный цинк.

Только факты

По данным лаборатории линейных ускорителей Джефферсона, свойства цинка следующие:

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 30
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Zn
  • Атомный вес (средняя масса атома): 65.38
  • Плотность: 7,134 грамма на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
  • Точка плавления: 787,15 градусов по Фаренгейту (419,53 градуса Цельсия)
  • Точка кипения: 1665 F (907 C)
  • Количество изотопов (атомов тот же элемент с другим числом нейтронов): 25; 5 стабильных
  • Наиболее распространенные изотопы: Zn-64 (48,6% встречающихся в природе), Zn-66 (27,9% встречающихся в природе), Zn-67 (4,1% встречающихся в природе), Zn-68 (18.8 процентов природного происхождения) и Zn-70 (0,6 процента встречающегося в природе)

Полезный элемент

Цинк был открыт до того, как он был официально открыт. В 1746 году немецкий химик Андреас Маргграф (также изобретатель процесса извлечения сахара из свеклы) выяснил, как выделить цинк путем нагревания углерода и каламина (вещества в лосьоне с каламином). Маргграф очень подробно сообщил об открытии, что принесло ему признание за открытие, хотя несколько европейских исследователей уже совершили такой же подвиг.Английский металлург Уильям Чэмпион даже запатентовал этот процесс несколькими годами ранее.

Однако даже Чемпион использовал техники, восходящие к средневековью. Цинк был впервые использован в Китае по крайней мере в 1637 году нашей эры, а в Индии его добывали и выплавляли еще раньше - по крайней мере, в IX веке до нашей эры, согласно исследованию 2006 года, опубликованному в журнале Ancient Asia. Сначала древние люди использовали цинковые руды в основном для изготовления латуни (сплава меди с цинком). Однако, по данным Международной цинковой ассоциации (IZA), цинк был признан самостоятельным металлом к ​​1374 году в Индии.

Так чем же полезен цинк? По данным IZA, около половины из 12 миллионов тонн, производимых в год, идет на цинкование. Семнадцать процентов годового производства цинка идет на латунь и бронзу, и еще 17 процентов используется в литье под давлением, производстве металлических деталей с использованием форм. Остальное идет на другие производственные цели, такие как создание кровельных материалов или химические соединения, такие как оксид цинка. Этот белый порошок присутствует во всем, от солнцезащитных кремов до солнечных батарей и ядерных реакторов, где он помогает предотвратить коррозию.

Цинк также играет важную роль в здоровье. Это важный минерал, который поддерживает работу ферментов организма. По данным Национального института здоровья, дефицит цинка может замедлить рост и ослабить иммунную систему. Некоторые из самых странных побочных эффектов дефицита цинка связаны с нарушениями запаха и вкуса, потому что металл имеет решающее значение для этих процессов.

Электронная конфигурация и элементные свойства цинка. (Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Кто знал?

  • Цинк может быть единственным известным лекарством от простуды.По данным NIH, медицинские исследования показали, что если цинковые леденцы или спрей используются в течение 24 часов с момента появления симптомов, продолжительность простуды сокращается. Однако эти безрецептурные препараты следует использовать с осторожностью, поскольку оптимальная дозировка не установлена, а слишком большое количество цинка в назальных гелях или спреях связано с необратимой потерей обоняния. Может, стоит подержать холод еще день или два.
  • Цинк составляет в среднем 70 миллиграммов на каждый килограмм земной коры, согласно данным IZA.
  • Согласно исследованию 2012 года, соединение цинка, глюконат цинка, может вылечить укус смертоносного яда коробчатой ​​медузы, остановив утечку калия из клеток крови.
  • В вашем кармане цинк: пенни на 97,5% состоят из цинка и всего на 2,5% из меди.
  • Большинство людей получают много цинка с пищей. Но добавки цинка могут быть полезны женщинам, которые борются с депрессией и раздражительностью перед менструацией. Исследование, проведенное в 2013 году, показало, что прием как минимум 15 миллиграммов цинка в день был связан с более низким риском предменструального синдрома или ПМС.

Текущие исследования

Роль цинка в жизни трудно переоценить. Фактически, этот элемент, по-видимому, является важным компонентом встречи между сперматозоидом и яйцеклеткой.

Видео в декабре 2014 года, опубликованное вместе с исследованием в журнале Nature Chemistry, показывает фейерверк оплодотворения, когда яйцеклетка выпускает «искры» цинка после обволакивания спермы. Исследователи все еще изучают это явление, но они обнаружили, что без цинковых высыпаний яйцо не может развиваться.

Цинк «может даже работать как главный выключатель, сообщающий клетке, когда следует делиться», - сказал Live Science соавтор исследования Томас О'Халлоран, химик из Северо-Западного университета в Чикаго.

Клетки обычно концентрируют цинк до тех пор, пока в клетке не будет примерно столько же атомов цинка, сколько пар оснований в геноме организмов, сказал О'Халлоран. Но некоторые клетки концентрируют больше, чем это.

В последние часы перед полным созреванием яйцеклетка начинает поглощать цинк, как выяснили О'Халлоран и его коллеги, с примерно 40 миллиардов атомов цинка до примерно 60 миллиардов.Около 15 процентов общего цинка оказывается в пузырьках, маленьких пакетиках, прячущихся прямо под поверхностью клетки.

Когда сперма и яйцеклетка встречаются, эти пакеты выбрасываются. Возможно, высвобождение цинка создает барьер против проникновения более чем одного сперматозоида, что может быть фатальным для развивающегося эмбриона. Но это еще предстоит доказать, сказала соавтор исследования Тереза ​​Вудрафф, профессор акушерства, гинекологии и сохранения фертильности в Северо-Западном университете.

Цинковый фейерверк может найти практическое применение женщинам, страдающим бесплодием, сказал Вудрафф Live Science.

«При ЭКО [экстракорпоральное оплодотворение] необходимо иметь возможность выбрать, какая яйцеклетка с наибольшей вероятностью даст начало здоровому потомству», - сказала она. Цинковые «искры» потенциально могут намекать на жизнеспособность яйцеклетки, что позволяет врачам выбирать лучшие оплодотворенные яйца для имплантации в матку.

Клетки мозга, особенно область памяти, известная как гиппокамп, также накапливают цинк, как и высвобождающие инсулин клетки поджелудочной железы, добавил О'Халлоран.

«Мы думаем, что действительно открыли кое-что, что будет широко полезно для понимания того, как работают клетки», - сказал он.Более того, исследование подчеркивает, как жизнь использует сырье Периодической таблицы для своего процветания.

«Мы склонны думать о неорганических вещах как о неживых», - сказал О'Халлоран. «Но когда выясняется, что они играют центральную роль в том, как устроена жизнь, это действительно интригует и отчасти противоречит здравому смыслу. Жизнь с самого начала приспосабливалась и использовала минералы и неорганические компоненты природы и несла это в себе. даже на высших этапах эволюции ".

Дополнительные ресурсы

Следите за Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

.

Смотрите также