Zinc- un metal de tranziție fragil de culoare alb-albăstruie (se ternează în aer, devenind acoperit cu un strat subțire de oxid de zinc). Microelement esențial (de neînlocuit) al țesuturilor umane. În ceea ce privește raportul cantitativ în organism, acesta ocupă locul al doilea, după fier, pe loc. Joacă un rol cheie în regenerarea țesuturilor deteriorate, deoarece fără zinc sinteza acizilor nucleici și proteinelor este perturbată.
Vezi si:
STRUCTURA
Cristalele de zinc au o ambalare hexagonală de atomi. Dar, spre deosebire de ambalarea densă hexagonală a atomilor sferici, rețelele de zinc sunt alungite într-o direcție. Fiecare atom este înconjurat de alți șase atomi aflați în același plan sau strat. Distanța dintre centrele atomilor vecini din acest strat plat este egală cu 0,26649 nm. Configurația electronică externă a atomului este 3d 10 4s 2. Nu polimorf. PROPRIETĂȚI
La temperatura camerei este fragil; atunci când placa este îndoită, se aude un zgomot de crăpare de la frecarea cristalitelor (de obicei mai puternic decât „strigătul staniului”). Are un punct de topire scăzut. Volumul de metal în timpul topirii crește în funcție de scăderea densității. Odată cu creșterea temperaturii, vâscozitatea cinetică și conductivitatea electrică a zincului scad și rezistivitatea lui electrică crește. La 100-150 °C zincul este plastic. Impuritățile, chiar și cele minore, cresc dramatic fragilitatea zincului. Este diamagnetic.
REZERVE ȘI PRODUCȚIE
Conținutul mediu de zinc din scoarța terestră este de 8,3·10 -3%; în rocile magmatice bazice este puțin mai mare (1,3·10 -2%) decât în rocile acide (6·10 -3%). Zincul este un migrant acvatic energetic; migrația sa în apele termale împreună cu plumbul este deosebit de tipică. Din aceste ape precipită sulfuri de zinc, de importanță industrială. Zincul migrează puternic și în apele de suprafață și subterane; principalul precipitant al acestuia este hidrogenul sulfurat; sorbția prin argile și alte procese joacă un rol mai mic.
Zăcămintele de zinc sunt cunoscute în Iran, Australia, Bolivia și Kazahstan. În Rusia, cel mai mare producător de concentrate de plumb-zinc este JSC MMC Dalpolimetal
Zincul este extras din minereurile polimetalice care conțin 1-4% Zn sub formă de sulfură, precum și Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Minereurile sunt îmbogățite prin flotație selectivă, obținându-se concentrate de zinc (50-60% Zn) și în același timp concentrate de plumb, cupru, uneori și pirite.
Principala metodă de obținere a zincului este electrolitică (hidrometalurgică). Concentratele calcinate sunt tratate cu acid sulfuric; soluția de sulfat rezultată este curățată de impurități (prin precipitarea lor cu praf de zinc) și supusă electrolizei în băi strâns căptușite în interior cu plumb sau plastic vinil. Zincul este depus pe catozii de aluminiu, din care este îndepărtat (decupat) zilnic și topit în cuptoarele cu inducție.
ORIGINE
Zincul nu apare în natură ca metal nativ. Există 66 de minerale de zinc cunoscute, în special zincită, sfalerită, willemită, calamină, smithsonite și franklinită. Cel mai comun mineral este sfalerita sau blenda de zinc. Componenta principală a mineralului este sulfura de zinc ZnS, iar diverse impurități dau acestei substanțe tot felul de culori. Din cauza dificultății de identificare a acestui mineral, se numește blende (greaca veche σφαλερός - înșelător). Blenda de zinc este considerată mineralul primar din care s-au format alte minerale ale elementului nr. 30: smithsonit ZnCO 3, zincit ZnO, calamină 2ZnO · SiO 2 · H 2 O. În Altai puteți găsi adesea minereu de „chipmunk” în dungi - un amestec din blende de zinc si spatar maro. De la distanță, o bucată de astfel de minereu arată într-adevăr ca un animal dungat ascuns.
APLICARE
Metalul de zinc pur este folosit pentru recuperarea metalelor prețioase extrase prin levigarea subterană (aur, argint). În plus, zincul este folosit pentru a extrage argint, aur (și alte metale) din plumbul brut sub formă de compuși intermetalici zinc-argint-aur (așa-numita „spumă de argint”), care sunt apoi prelucrate prin metode convenționale de rafinare.
Se folosește pentru protejarea oțelului împotriva coroziunii (galvanizarea suprafețelor nesupuse solicitărilor mecanice, sau metalizare - pentru poduri, rezervoare, structuri metalice).
Zincul este folosit ca material pentru electrodul negativ în sursele de energie chimică, adică în baterii și acumulatori.
Plăcile de zinc sunt utilizate pe scară largă în tipărire, în special, pentru tipărirea ilustrațiilor în publicațiile de mare tiraj. În acest scop, zincografia a fost folosită încă din secolul al XIX-lea - realizarea de clișee pe o placă de zinc prin gravarea desenului din ea cu acid. Impuritățile, cu excepția unei cantități mici de plumb, afectează procesul de gravare. Înainte de gravare, placa de zinc este recoaptă și laminată în stare încălzită.
Zincul este adăugat multor lipituri dure pentru a le reduce punctul de topire.
Oxidul de zinc este utilizat pe scară largă în medicină ca agent antiseptic și antiinflamator. Oxidul de zinc este, de asemenea, folosit pentru a produce vopsea - alb de zinc. 
Zincul este o componentă importantă a alamei. Aliajele de zinc cu aluminiu și magneziu (ZAM, ZAMAK), datorită calităților lor mecanice relativ ridicate și foarte înalte de turnare, sunt utilizate pe scară largă în inginerie mecanică pentru turnarea de precizie. În special, în industria armelor, șuruburile de pistol sunt uneori turnate din aliajul ZAMAK (-3, -5), în special cele concepute pentru utilizarea cartușelor slabe sau traumatice. De asemenea, din aliaje de zinc sunt turnate tot felul de accesorii tehnice, cum ar fi mânere de mașină, corpuri de carburator, machete și tot felul de miniaturi, precum și orice alte produse care necesită turnare precisă cu rezistență acceptabilă.
Clorura de zinc este un flux important pentru lipirea metalelor și o componentă în producția de fibre.
Telurura de zinc, seleniura, fosfura și sulfura sunt semiconductoare utilizate pe scară largă. Sulfura de zinc este o parte integrantă a multor fosfori. Fosfura de zinc este folosită ca otravă pentru rozătoare.
Selenura de zinc este folosită pentru a face ochelari optici cu coeficienți de absorbție foarte mici în regiunea infraroșu mijlociu, cum ar fi laserele cu dioxid de carbon.
Zinc - Zn
CLASIFICARE
| Strunz (ediția a 8-a) | 1/A.04-10 |
| Nickel-Strunz (ediția a 10-a) | 1.AB.05 |
| Dana (ediția a 7-a) | 1.1.8.1 |
| Dana (ediția a 8-a) | 1.1.5.1 | Hei's CIM Ref | 1.8 |
Un aliaj de zinc și cupru - alamă - era cunoscut în Grecia Antică, Egiptul Antic, India (secolul al VII-lea), China (secolul al XI-lea). Multă vreme nu a fost posibilă izolarea zincului pur. În 1746, A. S. Marggraf a dezvoltat o metodă de producere a zincului pur prin calcinarea unui amestec din oxidul său și cărbune fără acces de aer în retortele refractare de lut, urmată de condensarea vaporilor de zinc în frigidere. Topirea zincului a început la scară industrială în secolul al XVII-lea.
Zinumul latin se traduce prin „acoperire albă”. Originea acestui cuvânt nu este stabilită cu precizie. Probabil că provine din persanul „cheng”, deși acest nume nu se referă la zinc, ci la pietre în general. Cuvântul „zinc” se găsește în lucrările lui Paracelsus și ale altor cercetători din secolele al XVI-lea și al XVII-lea. și se întoarce, probabil, la vechiul „zinc” german - plăcuță, orbitor. Numele „zinc” a devenit folosit în mod obișnuit abia în anii 1920.
Fiind în natură, primind:
Cel mai comun mineral de zinc este sfalerita sau blenda de zinc. Componenta principală a mineralului este sulfura de zinc ZnS, iar diverse impurități dau acestei substanțe tot felul de culori. Aparent, acesta este motivul pentru care mineralul se numește blende. Blenda de zinc este considerată mineralul primar din care s-au format alte minerale ale elementului nr. 30: smithsonit ZnCO 3, zincit ZnO, calamină 2ZnO·SiO 2 ·H 2 O. În Altai puteți găsi adesea minereu de „chipmunk” în dungi - un amestec din blende de zinc si spatar maro. De la distanță, o bucată de astfel de minereu arată într-adevăr ca un animal dungat ascuns.
Izolarea zincului începe cu concentrarea minereului folosind metode de sedimentare sau flotare, apoi este prăjit până se formează oxizi: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
Oxidul de zinc este prelucrat electrolitic sau redus cu cocs. În primul caz, zincul este levigat din oxidul brut cu o soluție diluată de acid sulfuric, impuritatea de cadmiu este precipitată cu praf de zinc, iar soluția de sulfat de zinc este supusă electrolizei. Metalul cu o puritate de 99,95% este depus pe catozii de aluminiu.
Proprietăți fizice:
În forma sa pură, este un metal alb-argintiu destul de ductil. La temperatura camerei este fragil; atunci când placa este îndoită, se aude un zgomot de crăpare de la frecarea cristalitelor (de obicei mai puternic decât „strigătul staniului”). La 100-150 °C zincul este plastic. Impuritățile, chiar și cele minore, cresc dramatic fragilitatea zincului. Punct de topire - 692°C, punctul de fierbere - 1180°C
Proprietăți chimice:
Un metal amfoter tipic. Potențialul standard al electrodului este de -0,76 V, în gama potențialelor standard este situat până la fier. În aer, zincul este acoperit cu o peliculă subțire de oxid de ZnO. Se arde când este încălzit prea mult. La încălzire, zincul reacţionează cu halogenii, cu fosforul, formând fosfuri Zn 3 P 2 şi ZnP 2, cu sulful şi analogii săi, formând diferite calcogenuri, ZnS, ZnSe, ZnSe 2 şi ZnTe. Zincul nu reacționează direct cu hidrogenul, azotul, carbonul, siliciul și borul. Nitrura de Zn 3 N 2 este produsă prin reacția zincului cu amoniacul la 550-600°C.
Zincul de puritate obișnuită reacționează activ cu soluțiile de acizi și alcaline, în ultimul caz formând hidroxinați: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Zincul foarte pur nu reacționează cu soluțiile de acizi și alcaline.
Zincul este caracterizat de compuși cu o stare de oxidare de +2.
Cele mai importante conexiuni:
Oxid de zinc- ZnO, alb, amfoter, reacționează atât cu soluții acide, cât și cu alcalii:
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O (fuziune).
Hidroxid de zinc- se formează sub formă de precipitat alb gelatinos când se adaugă alcali la soluțiile apoase de săruri de zinc. Hidroxid amfoter
Săruri de zinc. Substanțe cristaline incolore. În soluții apoase, ionii de zinc Zn 2+ formează complexe acvatice 2+ și 2+ și suferă o hidroliză severă.
Zincate sunt formate prin interacțiunea oxidului sau hidroxidului de zinc cu alcalii. La topire, se formează metazincați (de exemplu, Na 2 ZnO 2), care, dizolvându-se în apă, se transformă în tetrahidroxozincați: Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O = Na 2. Când soluțiile sunt acidulate, hidroxidul de zinc precipită.
Aplicație:
Productie de acoperiri anticorozive. - Zincul metalic sub formă de bare este utilizat pentru a proteja împotriva coroziunii produselor din oțel în contact cu apa de mare. Aproximativ jumătate din tot zincul produs este utilizat în producția de oțel galvanizat, o treime în galvanizarea la cald a produselor finite, iar restul pentru benzi și sârmă.
- Aliajele zinc-alama (cupru plus 20-50% zinc) au o mare importanta practica. Pe lângă alamă, pentru turnarea sub presiune se utilizează un număr în creștere rapidă de aliaje speciale de zinc.
- Un alt domeniu de aplicare este producția de baterii cu celule uscate, deși aceasta a scăzut semnificativ în ultimii ani.
- Telurura de zinc ZnTe este utilizată ca material pentru fotorezistoare, receptoare de radiații infraroșii, dozimetre și contoare de radiații. - Acetatul de zinc Zn(CH 3 COO) 2 este folosit ca fixativ pentru vopsirea țesăturilor, un conservant pentru lemn, un agent antifungic în medicină și un catalizator în sinteza organică. Acetatul de zinc este o componentă a cimenturilor dentare și este folosit la producerea glazurilor și a porțelanului.
Zincul este unul dintre cele mai importante elemente biologic active și este esențial pentru toate formele de viață. Rolul său se datorează în principal faptului că face parte din peste 40 de enzime importante. A fost stabilită funcția zincului în proteinele responsabile cu recunoașterea secvenței bazelor din ADN și, prin urmare, cu reglarea transferului de informații genetice în timpul replicării ADN-ului. Zincul este implicat în metabolismul carbohidraților cu ajutorul insulinei, un hormon care conține zinc. Vitamina A este eficientă numai în prezența zincului, iar zincul este necesar și pentru formarea oaselor.
În același timp, ionii de zinc sunt toxici.
Bespotestnykh S., Shtanova I.
Universitatea de Stat HF Tyumen, grupa 571.
Surse: Wikipedia:
Este situat în a doua grupă, un subgrup secundar al tabelului periodic al lui Mendeleev și este un metal de tranziție. Numărul de serie al elementului este 30, masa este 65,37. Configurația electronică a stratului exterior al atomului este 4s2. Singura și constantă este „+2”. Metalele de tranziție se caracterizează prin formarea de compuși complecși în care acționează ca un agent de complexare cu numere de coordonare diferite. Acest lucru este valabil și pentru zinc. Există 5 izotopi care sunt stabili în natură, cu numere de masă de la 64 la 70. Mai mult, izotopul 65Zn este radioactiv, timpul său de înjumătățire este de 244 de zile.
Zincul este un metal de culoare albastru-argintiu care, atunci când este expus la aer, devine rapid acoperit cu o peliculă de oxid de protecție, ascunzându-și strălucirea. Când pelicula de oxid este îndepărtată, zincul prezintă proprietățile metalelor - strălucire și o strălucire strălucitoare caracteristică. În natură, zincul se găsește în multe minerale și minereuri. Cele mai comune: cleiofan, blenda de zinc (sfalerita), wurtzita, marmatita, calamina, smithsonita, willemita, zincita, franklinita.
Smithsonite
Ca parte a minereurilor mixte, zincul își întâlnește însoțitorii constanti: taliu, germaniu, indiu, galiu și cadmiu. Scoarta terestra contine 0,0076% zinc, iar 0,07 mg/l din acest metal se gaseste in apa de mare sub forma de saruri. Formula zincului ca substanță simplă este Zn, legătura chimică este metalică. Zincul are o rețea cristalină densă hexagonală.
Proprietățile fizice și chimice ale zincului
Punctul de topire al zincului este de 420 °C. În condiții normale, este un metal fragil. Când este încălzit la 100-150 °C, maleabilitatea și ductilitatea zincului crește și este posibil să se producă sârmă din metal și folie rulată. Punctul de fierbere al zincului este de 906 °C. Acest metal este un conductor excelent. Începând de la 200 °C, zincul este ușor măcinat în pulbere gri și își pierde plasticitatea. Metalul are o conductivitate termică bună și o capacitate termică bună. Parametrii fizici descriși permit utilizarea zincului în compuși cu alte elemente. Alama este cel mai cunoscut aliaj de zinc.
Instrumente de suflat din alamă
În condiții normale, suprafața zincului este acoperită instantaneu cu oxid sub forma unui strat de acoperire alb-gri. Se formează datorită faptului că oxigenul din aer oxidează o substanță pură. Zincul ca substanță simplă reacționează cu calcogeni, halogeni, oxigen, alcalii, acizi, amoniu (sărurile sale), . Zincul nu interacționează cu azotul, hidrogenul, borul, carbonul și siliciul. Zincul pur chimic nu reacționează cu soluțiile de acizi și alcaline. - metalul este amfoter, iar în reacțiile cu alcalii formează compuși complecși - hidroxinați. Faceți clic pentru a afla ce experimente pentru a studia proprietățile zincului se pot face acasă.
Reacția acidului sulfuric cu zincul și producerea de hidrogen
Reacția acidului sulfuric diluat cu zincul este principala metodă de laborator pentru producerea hidrogenului. În acest scop, se folosește zinc pur granulat (granulat) sau zinc tehnic sub formă de resturi și așchii.
Dacă se iau zinc și acid sulfuric foarte pur, hidrogenul este eliberat lent, mai ales la începutul reacției. Prin urmare, se adaugă uneori puțină soluție de sulfat de cupru la soluția care s-a răcit după diluare. Cupru metal depus pe suprafața zincului accelerează reacția. Modul optim de a dilua un acid pentru a produce hidrogen este diluarea acidului sulfuric concentrat cu o densitate de 1,19 cu apă într-un raport de 1:1.
Reacția acidului sulfuric concentrat cu zincul
În acidul sulfuric concentrat, agentul de oxidare nu este cationul hidrogen, ci un agent oxidant mai puternic - ionul sulfat. Nu se manifestă ca un agent oxidant în acid sulfuric diluat datorită hidratării puternice și, ca urmare, mobilității scăzute.
Modul în care acidul sulfuric concentrat va reacționa cu zincul depinde de temperatură și concentrație. Ecuații de reacție:
Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O
3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O
4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O
Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant puternic datorită stării de oxidare a sulfului (S⁺⁶). Interacționează chiar și cu metale slab active, adică cu metale înainte și după hidrogen și, spre deosebire de acidul diluat, nu eliberează niciodată hidrogen în timpul acestor reacții. În reacțiile acidului sulfuric concentrat cu metale, se formează întotdeauna trei produse: sare, apă și un produs de reducere a sulfului. Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant atât de puternic încât chiar oxidează unele nemetale (cărbune, sulf, fosfor).
Fără „protecție” sunt consumate de coroziune. Salvează zinc. Metalul alb-albastru este aplicat pe bază cu o peliculă subțire.
Aud adjectivul " galvanizat" Este adesea înlocuit cu cuvintele: - găleți, acoperișuri, sârmă. În tabelul elementelor chimice, zincul este situat înainte.
Aceasta înseamnă că este mai activ, adică este primul care reacţionează cu aerul.
Coroziunea, după cum se știe, este cauzată tocmai de contactul umidității din atmosferă cu metalul.
Metal zinc primul ia lovitura, salvând metalul de dedesubt. Prin urmare, gălețile sunt galvanizate și nu acoperite sau acoperite.
Aceste elemente sunt situate după fier. Ei vor aștepta până când acest metal se va prăbuși și abia apoi vor începe să se dezintegreze.
Numărul atomic al zincului este 30. Acesta este numărul grupului al 2-lea din perioada a 4-a din tabelul substanțelor chimice. Denumirea metalului – Zn.
Este o componentă a minereurilor de rocă, minerale, este transportată de apă și chiar se găsește în țesuturile vii.
Deci, de exemplu, unele soiuri de violete acumulează în mod activ metal. Dar, evidențiați zinc pur a reușit abia în secolul al XVIII-lea.
Acest lucru a fost făcut de germanul Andreas Sigismund Marggraff. A calcinat amestecul oxid de zinc Cu .
Experimentul a fost un succes deoarece a fost realizat fără acces la aer, adică oxigen. Rezervorul pentru reacție a fost un vas ignifug realizat din.
Chimistul a pus vaporii de metal rezultați în frigider. Sub influența temperaturilor scăzute particule de zinc aşezat pe zidurile ei.
Zăcăminte de zinc și minerit
Acum, în fiecare an, în lume sunt extrase aproximativ 10 milioane de tone de metal albăstrui în forma sa pură. Conținutul său în scoarța terestră este de 6-9%.
Aceste procente au fost distribuite în 50 de țări. Liderii sunt Peru, SUA, Canada, Uzbekistan, dar mai ales depozite de zincîn Australia şi.
Fiecare dintre aceste țări reprezintă aproximativ 3 zeci de milioane de tone de metal cu numărul de serie 30.
Cu toate acestea, în viitor, oceanul poate ocupa primul loc în clasament. De bază rezerve de zinc concentrat în apele sale, la fundul ei.
Cu toate acestea, ei nu au învățat încă cum să dezvolte un depozit offshore. Există tehnologii, dar sunt prea scumpe.
Prin urmare, aproape 3 milioane de tone de zinc încă se află pe fundul Mării Roșii, ca să nu mai vorbim de rezervele din Caraibe și creasta Mid-Atlantic.
Aplicații ale zincului
Ai nevoie de zinc. Metalul este adăugat la bază. Minim doze de zinc fă-le maleabile, ușor de cedat, ascultători în mâinile unui maestru.
Al 30-lea element luminează și produsul, așa că este adesea folosit pentru a crea așa-numitul.
Cu toate acestea, principalul lucru este să nu exagerați cu zinc. Chiar și 3 zecimi din conținutul de metal îl vor face slab și fragil.
Reduce metalul și punctul de topire al aliajului. Compușii de cupru și zinc, descoperiți în Egiptul antic, sunt utilizați în producție. Aliajul este ieftin, ușor de prelucrat și arată atractiv.
Datorită punctului său de topire scăzut, zincul a devenit „eroul” microcircuitelor și a tot felul de dispozitive.
Ca și tabla, conectează ușor și ferm părțile mici între ele. La temperaturi scăzute metalul este casant, dar deja la 100-150 de grade devine maleabil și maleabil.
Acest fizic proprietatea zinculuiși este folosit de industriași și artizani.
Este interesant că, cu căldură și mai mare, de exemplu, până la 500 de grade, elementul se transformă din nou în fragil și nesigur.
Punctul de topire scăzut este benefic din punct de vedere financiar pentru industriași. Ai nevoie de mai puțin combustibil și nu este nevoie să plătești în exces pentru echipamente scumpe.
Ele economisesc, de asemenea, la prelucrarea „turnărilor” de zinc rezultate. Suprafața lor de multe ori nici măcar nu necesită lustruire suplimentară.
Metalul este utilizat în mod activ în industria auto. Aliajele pe bază de zinc sunt folosite pentru mânerele ușilor, consolele, decorul interior, încuietori, modele de oglinzi și carcasele ștergătoarelor de parbriz.
În mașină aliaj de zinc procent mare. Acesta din urmă face conexiunea mai rezistentă la uzură și mai durabilă.
La anvelopele auto se adaugă oxid de zinc. Fără el, cauciucul este de proastă calitate.
Fonta și fierul joacă un rol principal în economia multor țări. Producția lor este de neconceput fără zinc. În alamă este de la 30 la 50 la sută (în funcție de tipul de aliaj).
Alama nu este doar pentru mânerele ușilor. Din el sunt fabricate și vase, mixere și echipamente de înaltă tehnologie pentru fabrici de diferite profiluri.
Folosit pe scară largă și foi de zinc. Ele stau la baza formelor de tipar in tipar.
Plăcile sunt folosite pentru a face surse de energie, țevi, acoperișuri și jgheaburi de apă uzată.
Zincul este o parte integrantă a multor coloranți. Astfel, oxidul de zinc este folosit ca vopsea albă. Apropo, acesta este exact tipul de acoperire care este folosit în astronautică.
Pentru rachete și sateliți, sunt necesari coloranți care reflectă lumina, iar acest lucru se face cel mai bine prin compuși pe bază de zinc.
De asemenea, este indispensabil în lupta împotriva radiațiilor. Sub razele sale, sulfura de metal se aprinde, indicând prezența particulelor periculoase.
Râvnit pe element zinc si farmacisti. Zincul este un antiseptic. Se adaugă la unguente pentru nou-născuți și compoziții curative.
Mai mult, unii medici sunt încrezători că zincul, sau mai degrabă deficiența lui, provoacă schizofrenie.
De aceea, medicii adora, este imperativ sa consumi alimente care contin metal.
Fructele de mare conțin cel mai mult zinc. Nu degeaba depozitele de metal sunt depozitate în adâncurile oceanului.
Zinc(lat. Zincum), Zn, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev; număr atomic 30, masă atomică 65,38, metal alb-albăstrui. Există 5 izotopi stabili cunoscuți cu numere de masă 64, 66, 67, 68 și 70; cel mai frecvent este 64 Zn (48,89%). S-au obținut artificial o serie de izotopi radioactivi, dintre care cel mai longeviv este 65 Zn cu un timp de înjumătățire T ½ = 245 zile; folosit ca indicator izotopic.
Referință istorică. Un aliaj de zinc și cupru - alamă - era cunoscut grecilor antici și egiptenilor. Multă vreme nu a fost posibilă izolarea zincului pur. În 1746, A. S. Marggraf a dezvoltat o metodă de producere a metalului prin calcinarea unui amestec din oxidul său și cărbune fără acces la aer în retorte refractare de lut, urmată de condensarea vaporilor de zinc în frigidere. Topirea zincului a început la scară industrială în secolul al XVII-lea.
Distribuția zincului în natură. Conținutul mediu de zinc în scoarța terestră (clarke) este de 8,3 10 -3% în greutate, în rocile magmatice bazice este puțin mai mare (1,3 10 -2%) decât în rocile acide (6 10 -3%). Sunt cunoscute 66 de minerale de zinc, dintre care cele mai importante sunt zincita, sfalerita, willemita, calamina, smithsonite, Frank-linite ZnFe 2 O 4 . Zincul este un migrant acvatic energetic; Migrația sa în apele termale împreună cu Pb este deosebit de caracteristică; Din aceste ape se precipită sulfuri de zinc, de mare importanță industrială. Zincul migrează viguros și în apele de suprafață și subterane; principalul precipitant pentru acesta este H 2 S, sorbția prin argile și alte procese joacă un rol mai mic. Zincul este un element biogen important; materia vie conține în medie 5·10 -4% Zinc, dar există și organisme de concentrare (de exemplu, unele violete).
Proprietățile fizice ale zincului. Zincul este un metal cu duritate medie. La rece este fragil, dar la 100-150 °C este foarte plastic și se rulează ușor în foi și folie cu o grosime de aproximativ zecimi de milimetru. La 250 °C devine din nou fragil. Nu are modificări polimorfe. Cristalizează într-o rețea hexagonală cu parametrii a = 2,6594Å, c = 4,9370Å. Raza atomică 1,37Å; Zn2+ ionic -0,83Â. Densitatea zincului solid este 7,133 g/cm3 (20 °C), lichid 6,66 g/cm3 (419,5 °C); tpl 419,5 °C; punctul de fierbere 906 °C. Coeficient de temperatură de dilatare liniară 39,7 10 -3 (20-250 °C), coeficient de conductivitate termică 110,950 W/(m K) 0,265 cal/cm sec °C (20 °C), rezistivitate electrică 5,9 10 -6 ohm cm (20) °C), căldura specifică a zincului 25,433 kJ/(kg K.). Rezistenta la tractiune 200-250 MN/m2 (2000-2500 kgf/cm2), alungire relativa 40-50%, duritate Brinell 400-500 MN/m2 (4000-5000 kgf/cm2). Zincul este diamagnetic, susceptibilitatea sa magnetică specifică este -0,175·10 -6.
Proprietățile chimice ale zincului. Configurația electronică externă a atomului de Zn este 3d 10 4s 2. Starea de oxidare în compuși este +2. Potențialul redox normal de 0,76 V caracterizează zincul ca un metal activ și un agent reducător energetic. În aer la temperaturi de până la 100 °C, zincul se pătează rapid, devenind acoperit cu o peliculă de suprafață de carbonați bazici. În aerul umed, mai ales în prezența CO 2 , distrugerea metalelor are loc chiar și la temperaturi normale. Când este puternic încălzit în aer sau oxigen, zincul arde intens cu o flacără albăstruie, producând fum alb de oxid de zinc ZnO. Fluorul uscat, clorul și bromul nu reacționează cu zincul la rece, dar în prezența vaporilor de apă metalul se poate aprinde, formând, de exemplu, ZnCl 2. Un amestec încălzit de pulbere de zinc și sulf dă sulfură de zinc ZnS. Sulfura de zinc precipită atunci când hidrogenul sulfurat acționează asupra soluțiilor apoase slab acide sau amoniacale de săruri de Zn. Hidrura de ZnH2 se obţine prin reacţia LiAlH4 cu Zn(CH3)2 şi alţi compuşi ai zincului; o substanță asemănătoare metalului care se descompune în elemente când este încălzită. Nitrură Zn 3 N 2 - pulbere neagră, se formează atunci când este încălzită la 600 ° C într-un curent de amoniac; stabil în aer până la 750 °C, apa îl descompune. Carbura de zinc ZnC2 a fost obţinută prin încălzirea zincului într-un curent de acetilenă. Acizii minerali puternici dizolvă puternic zincul, mai ales atunci când sunt încălziți, pentru a forma sărurile corespunzătoare. Când interacționează cu HCI diluat și H2S04, H2 este eliberat, iar cu HNO3, în plus, NO, NO2, NH3. Zincul reacţionează cu HCI concentrat, H2SO4 şi HNO3, eliberând H2, SO2, NO şi respectiv NO2. Soluțiile și topiturile de alcali oxidează zincul, eliberând H2 și formând zinciți solubili în apă. Intensitatea acțiunii acizilor și alcalinelor asupra zincului depinde de prezența impurităților în acesta. Zincul pur este mai puțin reactiv față de acești reactivi datorită supratensiunii ridicate de hidrogen. În apă, sărurile de zinc se hidrolizează când sunt încălzite, eliberând un precipitat alb de hidroxid de Zn(OH)2. Sunt cunoscuți compuși complecși care conțin zinc, de exemplu SO4 și alții.
Obținerea zincului. Zincul este extras din minereuri polimetalice care conțin 1-4% Zn sub formă de sulfură, precum și Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Minereurile sunt îmbogățite prin flotație selectivă, obținându-se concentrate de zinc (50-60% Zn) și în același timp concentrate de plumb, cupru, uneori și pirite. Concentratele de zinc sunt arse în cuptoare într-un pat fluidizat, transformând sulfura de zinc în oxid de ZnO; dioxidul de sulf SO 2 rezultat este consumat la producerea acidului sulfuric. Există două rute de la ZnO la Zn. Conform metodei pirometalurgice (distilare), care a existat de mult timp, concentratul calcinat este supus sinterizării pentru a conferi granularitate și permeabilitate la gaz, apoi redus cu cărbune sau cocs la 1200-1300 ° C: ZnO + C = Zn + CO. Vaporii de metal rezultați sunt condensați și turnați în forme. La început, reducerea s-a efectuat numai în retorte din lut copt, acționate manual, ulterior au început să folosească retorte mecanizate verticale din carborundum, apoi - cuptoare electrice cu arbore și arc; Din concentrate de plumb-zinc Zincul se obține în furnalele înalte. Productivitatea a crescut treptat, dar zincul conținea până la 3% impurități, inclusiv cadmiu valoros. Distilarea Zincul este purificat prin segregare (adică prin decantarea metalului lichid din fier și o parte din plumb la 500 °C), atingând o puritate de 98,7%. Purificarea uneori mai complexă și mai costisitoare prin rectificare produce metal cu o puritate de 99,995% și permite recuperarea cadmiului.
Principala metodă de obținere a zincului este electrolitică (hidrometalurgică). Concentratele prăjite sunt tratate cu acid sulfuric; soluția de sulfat rezultată este curățată de impurități (prin precipitarea lor cu praf de zinc) și supusă electrolizei în băi strâns căptușite în interior cu plumb sau plastic vinil. Zincul este depus pe catozii de aluminiu, din care este îndepărtat (decupat) zilnic și topit în cuptoarele cu inducție. De obicei, puritatea zincului electrolitic este de 99,95%, completitatea extracției acestuia din concentrat (ținând cont de procesarea deșeurilor) este de 93-94%. Din deșeurile de producție se obțin sulfat de zinc, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; uneori și In, Ga, Ge, Tl.
Aplicarea zincului. Aproximativ jumătate din zincul produs este cheltuit pentru protejarea oțelului împotriva coroziunii (Galvanizare). Deoarece zincul este clasat înaintea fierului în seria de tensiuni, atunci când fierul galvanizat intră într-un mediu corosiv, zincul este supus distrugerii. Datorită proprietăților sale bune de turnare și punctului de topire scăzut, zincul este utilizat pentru turnarea prin injecție a diferitelor piese mici de aeronave și alte mașini. Aliajele de cupru și zinc - alamă, nichel argint, precum și zinc cu plumb și alte metale sunt utilizate pe scară largă în tehnologie. Zincul dă compuși intermetalici cu aur și argint (insolubili în plumb lichid) și de aceea zincul este folosit pentru rafinarea plumbului din metale nobile. Sub formă de pulbere, zincul servește ca agent reducător într-o serie de procese chimice și tehnologice: în producția de hidrosulfit, în timpul precipitării aurului din soluții industriale de cianură, cupru și cadmiu în timpul purificării soluțiilor de sulfat de zinc și altele. Mulți compuși de zinc sunt fosfori, de exemplu, cele trei culori primare de pe ecranul unui tub imagine depind de ZnS Ag (albastru), ZnSe Ag (verde) și Zn 3 (PO 4) 2 Mn (roșu). Materialele semiconductoare importante sunt compușii de zinc de tip A II B VI - ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO. Cele mai comune surse de curent chimic au zincul ca electrod negativ.
Zincul în organism. Zincul, ca unul dintre elementele biogene, este prezent în mod constant în țesuturile plantelor și animalelor. Conținutul mediu de zinc în majoritatea organismelor terestre și marine este de miimi de procent. Ciupercile, în special cele otrăvitoare, sunt bogate în zinc, licheni, conifere și unele animale marine nevertebrate, precum stridiile (0,4% greutate uscată). În zonele cu conținut ridicat de zinc în roci, se găsesc așa-numitele plante galmaine care concentrează zinc. Zincul pătrunde în corpul plantelor din sol și apă, și al animalelor - cu alimente. Necesarul uman zilnic de zinc (5-20 mg) este acoperit de produse de panificație, carne, lapte și legume; La sugari, necesarul de Zinc (4-6 mg) este satisfăcut prin laptele matern.
Rolul biologic al zincului este asociat cu participarea sa la reacțiile enzimatice care au loc în celule. Face parte din cele mai importante enzime: anhidraza carbonică, diverse dehidrogenaze, fosfataze asociate cu respirația și alte procese fiziologice, proteinaze și peptidaze implicate în metabolismul proteic, enzime de metabolism al acidului nucleic (ARN și ADN polimeraze) și altele. Zincul joacă un rol semnificativ în sinteza moleculelor de ARN mesager în secțiunile corespunzătoare de ADN (transcripție), în stabilizarea ribozomilor și biopolimerilor (ARN, ADN, unele proteine).
La plante, împreună cu participarea la respirație, metabolismul proteinelor și al acidului nucleic, zincul reglează creșterea, afectează formarea aminoacidului triptofan și crește conținutul de gibereline. Zincul stabilizează macromoleculele diferitelor membrane biologice și poate fi parte integrantă a acestora, afectează transportul ionilor și participă la organizarea supramoleculară a organitelor celulare. În prezența zincului în cultura de Ustilago sphaerogena, se formează un număr mai mare de mitocondrii; cu o lipsă de zinc în Euglena gracilis, ribozomii dispar. Zincul este necesar pentru dezvoltarea oului și a embrionului (în absența acestuia, semințele nu se formează). Crește rezistența plantelor la secetă, căldură și frig. Deficiența de zinc duce la diviziunea celulară afectată, diferite boli funcționale - albirea vârfurilor de porumb, rozeta plantelor și altele. La animale, pe lângă participarea la respirație și la metabolismul acidului nucleic, zincul crește activitatea gonadelor și afectează formarea scheletului fetal. S-a demonstrat că deficiența de zinc la șobolanii care alăptează reduce conținutul de ARN și sinteza proteinelor în creier și încetinește dezvoltarea creierului. O proteină care conține zinc a fost izolată din saliva glandei parotide umane; se presupune că stimulează regenerarea celulelor papilelor gustative ale limbii și le susține funcția gustativă. Zincul joacă un rol protector în organism atunci când mediul este poluat cu cadmiu.
Deficiența de zinc în organism duce la nanism și la întârzierea dezvoltării sexuale; atunci când intră în exces în organism sunt posibile efecte cancerigene și efecte toxice asupra inimii, sângelui, gonadelor etc.. Riscurile profesionale pot fi asociate cu efecte adverse asupra organismului atât ale zincului metalic cât și ale compușilor acestuia. . La topirea aliajelor care conțin zinc sunt posibile cazuri de febră de turnătorie. Preparatele de zinc sub formă de soluții (sulfat de zinc) și ca parte a pulberilor, paste, unguente, supozitoare (oxid de zinc) sunt utilizate în medicină ca astringenți și dezinfectanți.
Se încarcă...