Zinc- un métal de transition fragile, de couleur blanc bleuté (se ternit à l'air et se recouvre d'une fine couche d'oxyde de zinc). Microélément essentiel (irremplaçable) des tissus humains. En termes de proportion quantitative dans l'organisme, il se classe au deuxième rang, après le fer, en place. Il joue un rôle clé dans la régénération des tissus endommagés, puisque sans zinc la synthèse des acides nucléiques et des protéines est perturbée.
Voir également:
STRUCTURE
Les cristaux de zinc ont un paquet hexagonal d'atomes. Mais contrairement à l’emballage hexagonal dense d’atomes sphériques, les réseaux de zinc sont allongés dans une direction. Chaque atome est entouré de six autres atomes situés dans le même plan ou couche. La distance entre les centres des atomes voisins dans cette couche plate est égale à 0,26649 nm. La configuration électronique externe de l'atome est 3d 10 4s 2. Pas polymorphe. PROPRIÉTÉS
A température ambiante, il est fragile ; lorsque la plaque est pliée, un bruit de craquement se fait entendre dû au frottement des cristallites (généralement plus fort que le « cri de l'étain »). A un point de fusion bas. Le volume de métal lors de la fusion augmente en fonction de la diminution de la densité. Avec l'augmentation de la température, la viscosité cinétique et la conductivité électrique du zinc diminuent et sa résistivité électrique augmente. À 100-150 °C, le zinc est du plastique. Les impuretés, même mineures, augmentent considérablement la fragilité du zinc. Est diamagnétique.
RÉSERVES ET PRODUCTION
La teneur moyenne en zinc de la croûte terrestre est de 8,3,10 -3% ; dans les roches ignées basiques, elle est légèrement plus élevée (1,3,10 -2%) que dans les roches acides (6,10 -3%). Le zinc est un migrateur aquatique énergétique ; sa migration dans les eaux thermales avec le plomb est particulièrement caractéristique. Les sulfures de zinc, qui ont une importance industrielle, précipitent à partir de ces eaux. Le zinc migre également vigoureusement dans les eaux de surface et souterraines ; son principal précipitant est le sulfure d'hydrogène ; la sorption par les argiles et d'autres processus jouent un rôle moindre.
Des gisements de zinc sont connus en Iran, en Australie, en Bolivie et au Kazakhstan. En Russie, le plus grand producteur de concentrés de plomb-zinc est JSC MMC Dalpolimetal
Le zinc est extrait de minerais polymétalliques contenant 1 à 4 % de Zn sous forme de sulfure, ainsi que Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Les minerais sont enrichis par flottation sélective, obtenant à la fois des concentrés de zinc (50-60% Zn) et en même temps des concentrés de plomb, de cuivre et parfois aussi de pyrite.
La principale méthode d'obtention du zinc est électrolytique (hydrométallurgique). Les concentrés calcinés sont traités à l'acide sulfurique ; la solution de sulfate résultante est nettoyée des impuretés (en les précipitant avec de la poussière de zinc) et soumise à une électrolyse dans des bains étroitement recouverts à l'intérieur de plomb ou de plastique vinyle. Le zinc est déposé sur des cathodes en aluminium, dont il est retiré quotidiennement et fondu dans des fours à induction.
ORIGINE
Le zinc n’est pas présent dans la nature en tant que métal natif. Il existe 66 minéraux de zinc connus, en particulier la zincite, la sphalérite, la willémite, la calamine, la smithsonite et la franklinite. Le minéral le plus courant est la sphalérite, ou blende de zinc. Le composant principal du minéral est le sulfure de zinc ZnS, et diverses impuretés donnent à cette substance toutes sortes de couleurs. En raison de la difficulté d'identifier ce minéral, on l'appelle blende (grec ancien σφαλερός - trompeur). La blende de zinc est considérée comme le principal minéral à partir duquel d'autres minéraux de l'élément n° 30 ont été formés : smithsonite ZnCO 3, zincite ZnO, calamine 2ZnO · SiO 2 · H 2 O. Dans l'Altaï, vous pouvez souvent trouver du minerai de « tamia » rayé - un mélange de mélange de zinc et de longeron brun. De loin, un morceau d'un tel minerai ressemble vraiment à un animal rayé caché.
APPLICATION
Le zinc métal pur est utilisé pour récupérer les métaux précieux extraits par lixiviation souterraine (or, argent). De plus, le zinc est utilisé pour extraire l’argent, l’or (et d’autres métaux) du plomb brut sous forme de composés intermétalliques zinc-argent-or (appelés « mousse d’argent »), qui sont ensuite traités par des méthodes de raffinage conventionnelles.
Il est utilisé pour protéger l'acier de la corrosion (galvanisation de surfaces non soumises à des contraintes mécaniques, ou métallisation - pour ponts, réservoirs, structures métalliques).
Le zinc est utilisé comme matériau pour l'électrode négative dans les sources d'énergie chimiques, c'est-à-dire dans les piles et les accumulateurs.
Les plaques de zinc sont largement utilisées en imprimerie, en particulier pour imprimer des illustrations dans des publications à grand tirage. À cette fin, la zincographie est utilisée depuis le 19e siècle : elle consiste à créer des clichés sur une plaque de zinc en y gravant le motif avec de l'acide. Les impuretés, à l'exception d'une petite quantité de plomb, altèrent le processus de gravure. Avant la gravure, la plaque de zinc est recuite et laminée à chaud.
Le zinc est ajouté à de nombreuses soudures dures pour réduire leur point de fusion.
L'oxyde de zinc est largement utilisé en médecine comme agent antiseptique et anti-inflammatoire. L'oxyde de zinc est également utilisé pour produire de la peinture - le blanc de zinc. 
Le zinc est un composant important du laiton. Les alliages de zinc avec de l'aluminium et du magnésium (ZAM, ZAMAK), en raison de leurs qualités mécaniques relativement élevées et de leurs très hautes qualités de coulée, sont très largement utilisés en construction mécanique pour la coulée de précision. En particulier, dans l'industrie de l'armement, les boulons de pistolet sont parfois coulés en alliage ZAMAK (-3, -5), notamment ceux conçus pour l'utilisation de cartouches faibles ou traumatisantes. En outre, toutes sortes d'accessoires techniques sont moulés à partir d'alliages de zinc, tels que des poignées de voiture, des corps de carburateur, des modèles réduits et toutes sortes de miniatures, ainsi que tout autre produit nécessitant un moulage précis avec une résistance acceptable.
Le chlorure de zinc est un flux important pour le brasage des métaux et un composant dans la production de fibres.
Le tellurure, le séléniure, le phosphure et le sulfure de zinc sont des semi-conducteurs largement utilisés. Le sulfure de zinc fait partie intégrante de nombreux phosphores. Le phosphure de zinc est utilisé comme poison pour les rongeurs.
Le séléniure de zinc est utilisé pour fabriquer des verres optiques avec de très faibles coefficients d'absorption dans la région infrarouge moyen, comme dans les lasers au dioxyde de carbone.
Zinc - Zn
CLASSIFICATION
| Strunz (8e édition) | 1/A.04-10 |
| Nickel-Strunz (10e édition) | 1.AB.05 |
| Dana (7e édition) | 1.1.8.1 |
| Dana (8e édition) | 1.1.5.1 | Salut CIM Réf | 1.8 |
Un alliage de zinc et de cuivre - le laiton - était connu dans la Grèce antique, l'Egypte ancienne, l'Inde (7e siècle), la Chine (11e siècle). Pendant longtemps, il n’a pas été possible d’isoler le zinc pur. En 1746, A. S. Marggraf a développé une méthode de production de zinc pur par calcination d'un mélange de son oxyde et de charbon sans accès d'air dans des cornues réfractaires en argile, suivie d'une condensation de vapeur de zinc dans des réfrigérateurs. La fusion du zinc a commencé à l'échelle industrielle au XVIIe siècle.
Le latin zincum se traduit par « revêtement blanc ». L'origine de ce mot n'est pas précisément établie. Vraisemblablement, il vient du persan « cheng », bien que ce nom ne fasse pas référence au zinc, mais aux pierres en général. Le mot « zinc » se retrouve dans les travaux de Paracelse et d'autres chercheurs des XVIe et XVIIe siècles. et remonte peut-être à l'ancien «zinc» allemand - plaque, horreur. Le nom « zinc » n’est devenu couramment utilisé que dans les années 1920.
Être dans la nature, recevoir :
Le minéral de zinc le plus courant est la sphalérite, ou mélange de zinc. Le composant principal du minéral est le sulfure de zinc ZnS, et diverses impuretés donnent à cette substance toutes sortes de couleurs. Apparemment, c’est pour cette raison que ce minéral est appelé blende. La blende de zinc est considérée comme le principal minéral à partir duquel d'autres minéraux de l'élément n° 30 ont été formés : smithsonite ZnCO 3, zincite ZnO, calamine 2ZnO·SiO 2 ·H 2 O. Dans l'Altaï, vous pouvez souvent trouver du minerai de « tamia » rayé - un mélange de mélange de zinc et de longeron brun. De loin, un morceau d'un tel minerai ressemble vraiment à un animal rayé caché.
L'isolement du zinc commence par la concentration du minerai par sédimentation ou flottation, puis il est grillé jusqu'à formation d'oxydes : 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
L'oxyde de zinc est traité électrolytiquement ou réduit avec du coke. Dans le premier cas, le zinc est lessivé de l'oxyde brut avec une solution diluée d'acide sulfurique, l'impureté de cadmium est précipitée avec de la poussière de zinc et la solution de sulfate de zinc est soumise à une électrolyse. Du métal d'une pureté de 99,95% est déposé sur des cathodes en aluminium.
Propriétés physiques:
Dans sa forme pure, c'est un métal blanc argenté plutôt ductile. A température ambiante, il est fragile ; lorsque la plaque est pliée, un bruit de craquement se fait entendre dû au frottement des cristallites (généralement plus fort que le « cri de l'étain »). À 100-150 °C, le zinc est du plastique. Les impuretés, même mineures, augmentent considérablement la fragilité du zinc. Point de fusion - 692°C, point d'ébullition - 1180°C
Propriétés chimiques:
Un métal amphotère typique. Le potentiel de l'électrode standard est de -0,76 V, dans la plage des potentiels standards, il se situe jusqu'au fer. Dans l’air, le zinc est recouvert d’une fine pellicule d’oxyde de ZnO. Il brûle lorsqu'il est trop chauffé. Lorsqu'il est chauffé, le zinc réagit avec les halogènes, avec le phosphore, formant les phosphures Zn 3 P 2 et ZnP 2, avec le soufre et ses analogues, formant divers chalcogénures, ZnS, ZnSe, ZnSe 2 et ZnTe. Le zinc ne réagit pas directement avec l'hydrogène, l'azote, le carbone, le silicium et le bore. Le nitrure de Zn 3 N 2 est produit par la réaction du zinc avec l'ammoniac à 550-600°C.
Le zinc de pureté ordinaire réagit activement avec des solutions d'acides et d'alcalis, formant dans ce dernier cas des hydroxinates : Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Le zinc très pur ne réagit pas avec les solutions d'acides et d'alcalis.
Le zinc est caractérisé par des composés avec un état d'oxydation de +2.
Les connexions les plus importantes :
Oxyde de zinc- ZnO, blanc, amphotère, réagit aussi bien avec les solutions acides qu'avec les alcalis :
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (fusion).
Hydroxyde de zinc- se forme sous forme d'un précipité blanc gélatineux lorsqu'un alcali est ajouté à des solutions aqueuses de sels de zinc. Hydroxyde amphotère
Sels de zinc. Substances cristallines incolores. Dans les solutions aqueuses, les ions zinc Zn 2+ forment des complexes aquatiques 2+ et 2+ et subissent une hydrolyse sévère.
Zincates sont formés par l’interaction de l’oxyde ou de l’hydroxyde de zinc avec des alcalis. Lorsqu'ils fusionnent, des métazincates se forment (par exemple, Na 2 ZnO 2), qui, se dissolvant dans l'eau, se transforment en tétrahydroxo zincates : Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O = Na 2. Lorsque les solutions sont acidifiées, l'hydroxyde de zinc précipite.
Application:
Production de revêtements anticorrosion. - Le zinc métallique sous forme de barres est utilisé pour protéger contre la corrosion des produits en acier en contact avec l'eau de mer. Environ la moitié de tout le zinc produit est utilisé dans la production d'acier galvanisé, un tiers dans la galvanisation à chaud des produits finis et le reste pour les bandes et les fils.
- Les alliages zinc-laiton (cuivre plus 20 à 50 % de zinc) sont d'une grande importance pratique. Outre le laiton, un nombre croissant d'alliages de zinc spéciaux sont utilisés pour le moulage sous pression.
- Un autre domaine d'application est la production de piles sèches, même si celle-ci a considérablement diminué ces dernières années.
- Le tellurure de zinc ZnTe est utilisé comme matériau pour les photorésistances, les récepteurs de rayonnement infrarouge, les dosimètres et les compteurs de rayonnement. - L'acétate de zinc Zn(CH 3 COO) 2 est utilisé comme fixateur pour la teinture des tissus, comme conservateur du bois, comme agent antifongique en médecine et comme catalyseur en synthèse organique. L'acétate de zinc est un composant des ciments dentaires et est utilisé dans la production d'émaux et de porcelaine.
Le zinc est l’un des éléments biologiquement actifs les plus importants et est essentiel à toutes les formes de vie. Son rôle est dû principalement au fait qu’il fait partie de plus de 40 enzymes importantes. La fonction du zinc dans les protéines responsables de la reconnaissance de la séquence des bases de l'ADN et, par conséquent, de la régulation du transfert d'informations génétiques lors de la réplication de l'ADN a été établie. Le zinc est impliqué dans le métabolisme des glucides avec l’aide de l’insuline, une hormone contenant du zinc. La vitamine A n’est efficace qu’en présence de zinc, qui est également nécessaire à la formation des os.
En même temps, les ions zinc sont toxiques.
Bespotestnykh S., Shtanova I.
Université d'État HF Tioumen, groupe 571.
Sources : Wikipédia :
Il se situe dans le deuxième groupe, un sous-groupe secondaire du tableau périodique de Mendeleev et est un métal de transition. Le numéro de série de l'élément est 30, la masse est 65,37. La configuration électronique de la couche externe de l’atome est 4s2. La seule et constante est « +2 ». Les métaux de transition se caractérisent par la formation de composés complexes dans lesquels ils agissent comme agent complexant avec différents numéros de coordination. Cela s'applique également au zinc. Il existe 5 isotopes de nature stable avec des nombres de masse allant de 64 à 70. De plus, l'isotope 65Zn est radioactif, sa demi-vie est de 244 jours.
Le zinc est un métal bleu argenté qui, lorsqu'il est exposé à l'air, se recouvre rapidement d'un film d'oxyde protecteur, cachant son éclat. Lorsque le film d'oxyde est retiré, le zinc présente les propriétés des métaux : éclat et brillance caractéristique. Dans la nature, le zinc se trouve dans de nombreux minéraux et minerais. Les plus courantes : cléiophane, blende de zinc (sphalérite), wurtzite, marmatite, calamine, smithsonite, willémite, zincite, franklinite.
Smithsonite
Dans le cadre des minerais mixtes, le zinc rencontre ses compagnons constants : le thallium, le germanium, l'indium, le gallium et le cadmium. La croûte terrestre contient 0,0076 % de zinc et 0,07 mg/l de ce métal se retrouve dans l'eau de mer sous forme de sels. La formule du zinc en tant que substance simple est Zn, la liaison chimique est métallique. Le zinc possède un réseau cristallin hexagonal dense.
Propriétés physiques et chimiques du zinc
Le point de fusion du zinc est de 420 °C. Dans des conditions normales, c'est un métal fragile. Lorsqu'il est chauffé à 100-150 °C, la malléabilité et la ductilité du zinc augmentent et il est possible de fabriquer du fil à partir de métal et de feuille en rouleau. Le point d'ébullition du zinc est de 906 °C. Ce métal est un excellent conducteur. À partir de 200 °C, le zinc se transforme facilement en poudre grise et perd sa plasticité. Le métal a une bonne conductivité thermique et une bonne capacité thermique. Les paramètres physiques décrits permettent l'utilisation du zinc dans des composés avec d'autres éléments. Le laiton est l’alliage de zinc le plus connu.
Instruments à vent en cuivre
Dans des conditions normales, la surface du zinc est instantanément recouverte d'oxyde sous la forme d'un revêtement gris-blanc terne. Il se forme du fait que l'oxygène de l'air oxyde une substance pure. Le zinc, en tant que substance simple, réagit avec les chalcogènes, les halogènes, l'oxygène, les alcalis, les acides, l'ammonium (ses sels), . Le zinc n'interagit pas avec l'azote, l'hydrogène, le bore, le carbone et le silicium. Le zinc chimiquement pur ne réagit pas avec les solutions d'acides et d'alcalis. - le métal est amphotère et, lors de réactions avec les alcalis, il forme des composés complexes - les hydroxinates. Cliquez pour découvrir quelles expériences pour étudier les propriétés du zinc peuvent être réalisées à la maison.
Réaction de l'acide sulfurique avec le zinc et production d'hydrogène
La réaction de l’acide sulfurique dilué avec le zinc est la principale méthode de laboratoire pour produire de l’hydrogène. À cette fin, on utilise du zinc pur en grains (granulé) ou du zinc technique sous forme de chutes et de copeaux.
Si l'on prend du zinc et de l'acide sulfurique très purs, de l'hydrogène se libère lentement, surtout au début de la réaction. Par conséquent, un peu de solution de sulfate de cuivre est parfois ajoutée à la solution refroidie après dilution. Le cuivre métallique déposé à la surface du zinc accélère la réaction. La façon optimale de diluer un acide pour produire de l’hydrogène est de diluer de l’acide sulfurique concentré d’une densité de 1,19 avec de l’eau dans un rapport de 1:1.
Réaction de l'acide sulfurique concentré avec le zinc
Dans l'acide sulfurique concentré, l'agent oxydant n'est pas le cation hydrogène, mais un agent oxydant plus puissant - l'ion sulfate. Il ne se manifeste pas comme agent oxydant dans l'acide sulfurique dilué en raison d'une forte hydratation et, par conséquent, d'une faible mobilité.
La façon dont l’acide sulfurique concentré réagit avec le zinc dépend de la température et de la concentration. Équations de réaction :
Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O
3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O
4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O
L'acide sulfurique concentré est un agent oxydant puissant en raison de l'état d'oxydation du soufre (S⁺⁶). Il interagit même avec des métaux peu actifs, c'est-à-dire avec des métaux avant et après l'hydrogène, et, contrairement à l'acide dilué, ne libère jamais d'hydrogène au cours de ces réactions. Dans les réactions de l'acide sulfurique concentré avec les métaux, trois produits se forment toujours : du sel, de l'eau et un produit de réduction du soufre. L'acide sulfurique concentré est un oxydant si puissant qu'il oxyde même certains non-métaux (charbon, soufre, phosphore).
Sans « protection », ils sont rongés par la corrosion. Cela sauve zinc. Du métal blanc-bleu est appliqué sur la base avec un film mince.
J'entends l'adjectif " galvanisé" Il est souvent remplacé par les mots : - seaux, couvertures de toit, fil de fer. Dans le tableau des éléments chimiques, le zinc se situe avant.
Cela signifie qu'il est plus actif, c'est-à-dire qu'il est le premier à réagir avec l'air.
La corrosion, comme on le sait, est précisément causée par le contact de l’humidité de l’atmosphère avec le métal.
Métal-zinc le premier prend le coup, sauvant le métal en dessous. Par conséquent, les godets sont galvanisés et non revêtus ou enduits.
Ces éléments sont situés après le fer. Ils attendront que ce métal s’effondre et commenceront alors seulement à se désintégrer.
Le numéro atomique du zinc est 30. C'est le numéro du 2ème groupe de la 4ème période du tableau des substances chimiques. Désignation du métal – Zn.
C'est un composant des minerais rocheux, des minéraux, il est transporté par l'eau et se retrouve même dans les tissus vivants.
Ainsi, par exemple, certaines variétés de violettes accumulent activement du métal. Mais soulignez zinc pur n'a réussi qu'au XVIIIe siècle.
Cela a été fait par l'Allemand Andreas Sigismund Marggraff. Il a calciné le mélange oxyde de zinc Avec .
L’expérience a été un succès car elle a été réalisée sans accès à l’air, c’est-à-dire à l’oxygène. Le réservoir de la réaction était un récipient ignifuge en.
Le chimiste a placé les vapeurs métalliques résultantes au réfrigérateur. Sous l'influence des basses températures particules de zinc installés sur ses murs.
Gisements de zinc et exploitation minière
Aujourd’hui, chaque année, environ 10 millions de tonnes de métal bleuâtre sous sa forme pure sont extraites dans le monde. Son contenu dans la croûte terrestre est de 6 à 9 %.
Ces pourcentages ont été répartis entre 50 pays. Les leaders sont le Pérou, les États-Unis, le Canada, l'Ouzbékistan, mais surtout gisements de zinc en Australie et.
Chacun de ces pays représente environ 3 dizaines de millions de tonnes de métal portant le numéro de série 30.
Cependant, à l’avenir, l’océan pourrait occuper la première place du classement. Basique réserves de zinc concentré dans ses eaux, à son fond.
Cependant, ils n’ont pas encore appris à développer un gisement offshore. Il existe des technologies, mais elles sont trop chères.
Ainsi, près de 3 millions de tonnes de zinc se trouvent encore au fond de la mer Rouge, sans compter les réserves des Caraïbes et de la dorsale médio-atlantique.
Applications du zinc
Vous avez besoin de zinc. Du métal est ajouté à la base. Le minimum doses de zinc rendez-les malléables, faciles à céder, obéissants entre les mains d'un maître.
Le 30ème élément illumine également le produit, il est donc souvent utilisé pour créer ce qu'on appelle.
Cependant, l’essentiel est de ne pas en faire trop avec le zinc. Même 3 dixièmes de la teneur en métal le rendront faible et cassant.
Réduit le métal et le point de fusion de l'alliage. Des composés de cuivre et de zinc, découverts dans l'Égypte ancienne, sont utilisés dans la production. L'alliage est bon marché, facile à traiter et semble attrayant.
En raison de son faible point de fusion, le zinc est devenu le « héros » des microcircuits et de toutes sortes d’appareils.
Comme l'étain, il relie facilement et fermement les petites pièces les unes aux autres. À basse température, le métal est cassant, mais déjà à 100-150 degrés, il devient malléable et malléable.
Ce physique propriété du zinc et est utilisé par les industriels et les artisans.
Il est intéressant de noter qu'avec une chaleur encore plus élevée, par exemple jusqu'à 500 degrés, l'élément redevient cassant et peu fiable.
Le faible point de fusion est financièrement avantageux pour les industriels. Vous avez besoin de moins de carburant et il n’est pas nécessaire de payer trop cher pour un équipement coûteux.
Ils économisent également sur le traitement des « pièces moulées » de zinc résultantes. Leur surface ne nécessite souvent même pas de polissage supplémentaire.
Le métal est activement utilisé dans l'industrie automobile. Les alliages à base de zinc sont utilisés pour les poignées de porte, les supports, la décoration intérieure, les serrures, les modèles de miroirs et les boîtiers d'essuie-glaces.
Dans la voiture alliage de zinc pourcentage élevé. Ce dernier rend la connexion plus résistante à l'usure et durable.
L'oxyde de zinc est ajouté aux pneus des voitures. Sans cela, le caoutchouc est de mauvaise qualité.
La fonte et le fer jouent un rôle de premier plan dans l'économie de nombreux pays. Leur production est impensable sans zinc. Dans le laiton, elle varie de 30 à 50 pour cent (selon le type d'alliage).
Le laiton n’est pas réservé qu’aux poignées de porte. Des plats, des mixeurs et des équipements de haute technologie pour des usines de différents profils en sont également fabriqués.
Largement utilisé et feuilles de zinc. Ils constituent la base des formulaires d'impression en imprimerie.
Les feuilles sont utilisées pour fabriquer des sources d’énergie, des tuyaux, des couvertures de toit et des gouttières.
Le zinc fait partie intégrante de nombreux colorants. Ainsi, l'oxyde de zinc est utilisé comme peinture blanche. À propos, c’est exactement le type de revêtement utilisé en astronautique.
Pour les fusées et les satellites, des colorants qui réfléchissent la lumière sont nécessaires, et la meilleure solution consiste à utiliser des composés à base de zinc.
Elle est également indispensable dans la lutte contre les radiations. Sous ses rayons, du sulfure métallique s'enflamme, indiquant la présence de particules dangereuses.
Convoité sur élément zinc et les pharmaciens. Le zinc est un antiseptique. Il est ajouté aux pommades pour nouveau-nés et aux compositions cicatrisantes.
De plus, certains médecins sont convaincus que le zinc, ou plutôt sa carence, provoque la schizophrénie.
Par conséquent, les médecins adorent qu'il soit impératif de consommer des aliments contenant du métal.
Les fruits de mer contiennent le plus de zinc. Ce n’est pas pour rien que des gisements de métaux sont stockés dans les profondeurs des océans.
Zinc(lat. Zincum), Zn, élément chimique du groupe II du système périodique de Mendeleev ; numéro atomique 30, masse atomique 65,38, métal blanc bleuâtre. Il existe 5 isotopes stables connus avec des numéros de masse 64, 66, 67, 68 et 70 ; le plus courant est le 64 Zn (48,89 %). Un certain nombre d'isotopes radioactifs ont été obtenus artificiellement, parmi lesquels le plus long est le 65 Zn avec une demi-vie T ½ = 245 jours ; utilisé comme indicateur isotopique.
Référence historique. Un alliage de zinc et de cuivre - le laiton - était connu des anciens Grecs et Égyptiens. Pendant longtemps, il n’a pas été possible d’isoler le zinc pur. En 1746, A. S. Marggraf développa une méthode de production de métal par calcination d'un mélange de son oxyde et de charbon sans accès d'air dans des cornues réfractaires en argile, suivie d'une condensation de vapeur de zinc dans des réfrigérateurs. La fusion du zinc a commencé à l'échelle industrielle au XVIIe siècle.
Distribution du zinc dans la nature. La teneur moyenne en zinc dans la croûte terrestre (clarke) est de 8,3 10 -3% en poids, dans les roches ignées basiques elle est légèrement plus élevée (1,3 10 -2%) que dans les roches acides (6 10 -3%) . Il existe 66 minéraux de zinc connus, dont les plus importants sont la zincite, la sphalérite, la willémite, la calamine, la smithsonite et la Frank-linite ZnFe 2 O 4 . Le zinc est un migrateur aquatique énergique ; Sa migration dans les eaux thermales avec le Pb est particulièrement caractéristique ; Les sulfures de zinc, qui revêtent une grande importance industrielle, sont précipités à partir de ces eaux. Le zinc migre également vigoureusement dans les eaux de surface et souterraines ; le principal précipitant est H 2 S, la sorption par les argiles et d'autres processus jouent un rôle moindre. Le zinc est un élément biogénique important ; la matière vivante contient en moyenne 5·10 -4% de Zinc, mais il existe aussi des organismes de concentration (par exemple certaines violettes).
Propriétés physiques du zinc. Le zinc est un métal moyennement dur. À froid, il est fragile, mais à 100-150 °C, il est très plastique et peut facilement être roulé en feuilles et en papier d'aluminium d'une épaisseur d'environ un centième de millimètre. À 250 °C, il redevient cassant. Il ne présente aucune modification polymorphe. Cristallise dans un réseau hexagonal avec des paramètres a = 2,6594Å, c = 4,9370Å. Rayon atomique 1,37Å ; ionique Zn 2+ -0,83Å. La densité du zinc solide est de 7,133 g/cm 3 (20 °C), celle du zinc liquide de 6,66 g/cm 3 (419,5 °C) ; tpl 419,5 °C ; point d'ébullition 906 °C. Coefficient de température de dilatation linéaire 39,7 10 -3 (20-250 °C), coefficient de conductivité thermique 110,950 W/(m K) 0,265 cal/cm sec °C (20 °C), résistivité électrique 5,9 10 -6 ohm cm (20 °C), chaleur spécifique du zinc 25,433 kJ/(kg K.). Résistance à la traction 200-250 MN/m2 (2000-2500 kgf/cm2), allongement relatif 40-50 %, dureté Brinell 400-500 MN/m2 (4000-5000 kgf/cm2). Le zinc est diamagnétique, sa susceptibilité magnétique spécifique est de -0,175·10 -6.
Propriétés chimiques du zinc. La configuration électronique externe de l'atome de Zn est 3d 10 4s 2. L'état d'oxydation des composés est +2. Le potentiel redox normal de 0,76 V caractérise le zinc comme un métal actif et un agent réducteur énergétique. Dans l'air à des températures allant jusqu'à 100 °C, le zinc se ternit rapidement et se recouvre d'un film superficiel de carbonates basiques. Dans l'air humide, notamment en présence de CO 2, la destruction des métaux se produit même à des températures normales. Lorsqu'il est fortement chauffé dans l'air ou l'oxygène, le zinc brûle intensément avec une flamme bleuâtre, produisant une fumée blanche d'oxyde de zinc ZnO. Le fluor sec, le chlore et le brome ne réagissent pas avec le zinc à froid, mais en présence de vapeur d'eau, le métal peut s'enflammer, formant par exemple du ZnCl 2. Un mélange chauffé de poudre de zinc et de soufre donne du sulfure de zinc ZnS. Le sulfure de zinc précipite lorsque le sulfure d'hydrogène agit sur des solutions aqueuses faiblement acides ou ammoniacales de sels de Zn. L'hydrure de ZnH 2 est obtenu en faisant réagir LiAlH 4 avec Zn(CH 3) 2 et d'autres composés de zinc ; une substance semblable à du métal qui se décompose en éléments lorsqu'elle est chauffée. Le nitrure Zn 3 N 2 - poudre noire, se forme lorsqu'il est chauffé à 600°C dans un courant d'ammoniac ; stable à l'air jusqu'à 750 °C, l'eau le décompose. Le carbure de zinc ZnC 2 a été obtenu en chauffant du zinc dans un courant d'acétylène. Les acides minéraux forts dissolvent vigoureusement le zinc, surtout lorsqu'il est chauffé, pour former les sels correspondants. Lors de l'interaction avec HCl dilué et H 2 SO 4, H 2 est libéré, ainsi qu'avec HNO 3, en plus NO, NO 2, NH 3. Le zinc réagit avec HCl concentré, H 2 SO 4 et HNO 3, libérant respectivement H 2, SO 2, NO et NO 2. Les solutions et les fusions d'alcalis oxydent le zinc, libérant du H2 et formant des zincites solubles dans l'eau. L'intensité de l'action des acides et des alcalis sur le zinc dépend de la présence d'impuretés dans celui-ci. Le zinc pur est moins réactif envers ces réactifs en raison de sa forte surtension d'hydrogène. Dans l'eau, les sels de zinc s'hydrolysent lorsqu'ils sont chauffés, libérant un précipité blanc d'hydroxyde de Zn(OH) 2. Des composés complexes contenant du Zinc sont connus, par exemple SO 4 et autres.
Obtention du zinc. Le zinc est extrait de minerais polymétalliques contenant 1 à 4 % de Zn sous forme de sulfure, ainsi que Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Les minerais sont enrichis par flottation sélective, obtenant à la fois des concentrés de zinc (50-60% Zn) et en même temps des concentrés de plomb, de cuivre et parfois aussi de pyrite. Les concentrés de zinc sont cuits dans des fours en lit fluidisé, convertissant le sulfure de zinc en oxyde de ZnO ; le dioxyde de soufre SO 2 résultant est consommé dans la production d'acide sulfurique. Il existe deux itinéraires de ZnO à Zn. Selon la méthode pyrométallurgique (distillation), qui existe depuis longtemps, le concentré calciné est soumis à un frittage pour lui conférer une granularité et une perméabilité aux gaz, puis réduit avec du charbon ou du coke à 1200-1300°C : ZnO + C = Zn + CO. Les vapeurs métalliques résultantes sont condensées et versées dans des moules. Au début, la réduction était effectuée uniquement dans des cornues en terre cuite, actionnées manuellement, puis on a commencé à utiliser des cornues mécanisées verticales en carborundum, puis - des fours électriques à cuve et à arc ; À partir de concentrés de plomb et de zinc, le zinc est obtenu dans les hauts fourneaux. La productivité a progressivement augmenté, mais le zinc contenait jusqu'à 3 % d'impuretés, dont du précieux cadmium. Distillation Le zinc est purifié par ségrégation (c'est-à-dire en décantant le métal liquide du fer et d'une partie du plomb à 500 °C), atteignant une pureté de 98,7 %. La purification par rectification, parfois plus complexe et coûteuse, produit du métal d'une pureté de 99,995 % et permet de récupérer le cadmium.
La principale méthode d'obtention du zinc est électrolytique (hydrométallurgique). Les concentrés torréfiés sont traités à l'acide sulfurique ; la solution de sulfate résultante est nettoyée des impuretés (en les précipitant avec de la poussière de zinc) et soumise à une électrolyse dans des bains étroitement recouverts à l'intérieur de plomb ou de plastique vinyle. Le zinc est déposé sur des cathodes en aluminium, dont il est retiré quotidiennement et fondu dans des fours à induction. Habituellement, la pureté du zinc électrolytique est de 99,95 %, l'exhaustivité de son extraction du concentré (en tenant compte du traitement des déchets) est de 93 à 94 %. Le sulfate de zinc, Pb, Cu, Cd, Au, Ag sont obtenus à partir des déchets de production ; parfois aussi In, Ga, Ge, Tl.
Application de zinc. Environ la moitié du zinc produit est consacrée à la protection de l’acier contre la corrosion (galvanisation). Étant donné que le zinc est classé avant le fer dans la série de contraintes, lorsque le fer galvanisé entre dans un environnement corrosif, le zinc est sujet à destruction. En raison de ses bonnes propriétés de moulage et de son faible point de fusion, le zinc est utilisé pour le moulage par injection de diverses petites pièces d'avions et d'autres machines. Les alliages de cuivre et de zinc - laiton, maillechort, ainsi que le zinc avec le plomb et d'autres métaux sont largement utilisés en technologie. Le zinc donne des composés intermétalliques avec l'or et l'argent (insolubles dans le plomb liquide) et est donc utilisé pour affiner le plomb des métaux nobles. Sous forme de poudre, le zinc sert d'agent réducteur dans de nombreux procédés chimiques et technologiques : dans la production d'hydrosulfite, lors de la précipitation de l'or à partir de solutions industrielles de cyanure, de cuivre et de cadmium lors de la purification des solutions de sulfate de zinc, etc. De nombreux composés de zinc sont des phosphores, par exemple, les trois couleurs primaires sur un écran de tube cathodique dépendent de ZnS Ag (bleu), ZnSe Ag (vert) et Zn 3 (PO 4) 2 Mn (rouge). Les matériaux semi-conducteurs importants sont les composés de zinc de type A II B VI - ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO. Les sources de courant chimique les plus courantes ont du zinc comme électrode négative.
Zinc dans le corps. Le zinc, en tant qu'élément biogène, est constamment présent dans les tissus végétaux et animaux. La teneur moyenne en zinc de la plupart des organismes terrestres et marins est de plusieurs millièmes de pour cent. Les champignons, particulièrement les plus vénéneux, sont riches en zinc, en lichens, en conifères et en certains animaux marins invertébrés, comme les huîtres (0,4% du poids sec). Dans les zones à forte teneur en zinc dans les roches, on trouve des plantes dites galmaine concentrant le zinc. Le zinc pénètre dans le corps des plantes à partir du sol et de l'eau, et des animaux - avec la nourriture. Les besoins humains quotidiens en zinc (5 à 20 mg) sont couverts par les produits de boulangerie, la viande, le lait et les légumes ; Chez les nourrissons, les besoins en zinc (4 à 6 mg) sont satisfaits par le lait maternel.
Le rôle biologique du zinc est associé à sa participation aux réactions enzymatiques se produisant dans les cellules. Il fait partie des enzymes les plus importantes : l'anhydrase carbonique, diverses déshydrogénases, les phosphatases associées à la respiration et à d'autres processus physiologiques, les protéinases et peptidases impliquées dans le métabolisme des protéines, les enzymes du métabolisme des acides nucléiques (ARN et ADN polymérases) et autres. Le zinc joue un rôle important dans la synthèse des molécules d'ARN messager dans les sections correspondantes de l'ADN (transcription), dans la stabilisation des ribosomes et des biopolymères (ARN, ADN, certaines protéines).
Chez les plantes, outre sa participation à la respiration, au métabolisme des protéines et des acides nucléiques, le zinc régule la croissance, affecte la formation de l'acide aminé tryptophane et augmente la teneur en gibbérellines. Le zinc stabilise les macromolécules de diverses membranes biologiques et peut en faire partie intégrante, affecte le transport des ions et participe à l'organisation supramoléculaire des organites cellulaires. En présence de zinc dans la culture d'Ustilago sphaerogena, un plus grand nombre de mitochondries se forment ; en cas de manque de zinc chez Euglena gracilis, les ribosomes disparaissent. Le zinc est nécessaire au développement de l'œuf et de l'embryon (en son absence, les graines ne se forment pas). Il augmente la résistance des plantes à la sécheresse, à la chaleur et au froid. Une carence en zinc entraîne une division cellulaire altérée, diverses maladies fonctionnelles - blanchiment de la cime du maïs, des rosettes des plantes et autres. Chez les animaux, en plus de participer à la respiration et au métabolisme des acides nucléiques, le Zinc augmente l'activité des gonades et affecte la formation du squelette fœtal. Il a été démontré qu’une carence en zinc chez les rats allaitants réduit la teneur en ARN et la synthèse des protéines dans le cerveau et ralentit le développement cérébral. Une protéine contenant du zinc a été isolée de la salive de la glande parotide humaine ; on suppose qu'il stimule la régénération des cellules des papilles gustatives de la langue et soutient leur fonction gustative. Le zinc joue un rôle protecteur dans l’organisme lorsque l’environnement est pollué par le cadmium.
Une carence en zinc dans le corps entraîne un nanisme et un retard du développement sexuel ; lorsqu'il pénètre dans l'organisme en excès, des effets cancérigènes et des effets toxiques sur le cœur, le sang, les gonades, etc. sont possibles (selon des données expérimentales). Les risques professionnels peuvent être associés à des effets néfastes sur l'organisme à la fois du zinc métallique et de ses composés. . Lors de la fusion d'alliages contenant du zinc, des cas de fièvre de fonderie sont possibles. Les préparations de zinc sous forme de solutions (sulfate de zinc) et dans le cadre de poudres, pâtes, pommades, suppositoires (oxyde de zinc) sont utilisées en médecine comme astringents et désinfectants.
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