Цинк - елемент побічної підгрупи другої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 30. Позначається символом Zn (лат. Zincum). Проста речовина цинк за нормальних умов - тендітний перехідний метал блакитно-білого кольору (тьмяніє на повітрі, покриваючись тонким шаром оксиду цинку).

У четвертому періоді цинк є останнім d-елементом, його валентні електрони 3d 10 4s 2 . У освіті хімічних зв'язків беруть участь лише електрони зовнішнього енергетичного рівня, оскільки конфігурація d 10 дуже стійкою. У сполуках для цинку характерний ступінь окиснення +2.

Цинк – хімічно активний метал, має виражені відновлювальні властивості, за активністю поступається лужно-земельним металам. Виявляє амфотерні властивості.

Взаємодія цинку з неметалами
При сильному нагріванні на повітрі згоряє яскравим блакитним полум'ям з утворенням оксиду цинку:
2Zn + O 2 → 2ZnO.

При запаленні енергійно реагує із сіркою:
Zn+S → ZnS.

З галогенами реагує за звичайних умов у присутності парів води як каталізатор:
Zn+Cl2 → ZnCl2.

При дії парів фосфору на цинк утворюються фосфіди:
Zn + 2P → ZnP 2 або 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .

З воднем, азотом, бором, кремнієм, вуглецем цинк не взаємодіє.

Взаємодія цинку з водою
Реагує з парами води при температурі червоного гартування з утворенням оксиду цинку та водню:
Zn+H2O → ZnO+H2.

Взаємодія цинку з кислотами
В електрохімічному ряді напруг металів цинк знаходиться до водню і витісняє його з неокислювальних кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Zn+H2SO4 → ZnSO4+H2.

Взаємодіє з розведеною азотною кислотою, утворюючи нітрат цинку та нітрат амонію:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Реагує з концентрованими сірчаною та азотною кислотами з утворенням солі цинку та продуктів відновлення кислот:
Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Взаємодія цинку із лугами
Реагує з розчинами лугів із утворенням гідроксокомплексів:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

при сплавленні утворює цинкати:
Zn+2KOH → K2ZnO2+H2.

Взаємодія з аміаком
З газоподібним аміаком при 550-600 ° С утворює нітрид цинку:
3Zn + 2NH 3 → Zn 3 N 2 + 3H 2;
розчиняється у водному розчині аміаку, утворюючи гідроксид тетрааммінцинку:
Zn + 4NH 3 + 2H 2 O → (OH) 2 + H 2 .

Взаємодія цинку з оксидами та солями
Цинк витісняє метали, що стоять у ряді напруги правіше за нього, з розчинів солей і оксидів:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4;
Zn+CuO → Cu+ZnO.

Оксид цинку (II) ZnO – білі кристали, при нагріванні набувають жовтого забарвлення. Щільність 5,7 г/см 3 температура сублімації 1800°С. При температурі вище 1000°С відновлюється до металевого цинку вуглецем, чадним газом та воднем:
ZnO+C → Zn+CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2;
ZnO+H2 → Zn+H2O.

З водою не взаємодіє. Виявляє амфотерні властивості, реагує з розчинами кислот та лугів:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 .

При сплавленні з оксидами металів утворює цинкати:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .

При взаємодії з оксидами неметалів утворює солі, де є катіоном:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4 ,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2 .

Гідроксид цинку (II) Zn(OH) 2 - Безбарвна кристалічна або аморфна речовина. Щільність 3,05 г/см 3 при температурі вище 125°С розкладається:
Zn(OH) 2 → ZnO + H 2 O.

Гідроксид цинку виявляє амфотерні властивості, легко розчиняється в кислотах та лугах:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2;

також легко розчиняється у водному розчині аміаку з утворенням гідроксиду тетрааммінцинку:
Zn(OH) 2 + 4NH 3 → (OH) 2 .

Виходить у вигляді осаду білого кольору при взаємодії солей цинку з лугами:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl.

ЦИНК (хімічний елемент) ЦИНК (хімічний елемент)

ЦИНК (лат. Zincum), Zn (читається цинк), хімічний елемент з атомним номером 30, атомна маса 65,39. Природний цинк складається із суміші п'яти стабільних нуклідів: 64 Zn (48,6% за масою), 66 Zn (27,9%), 67 Zn (4,1%), 68 Zn (18,8%) та 70 Zn ( 0,6%). Розташований у четвертому періоді групи IIВ періодичної системи. Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів 3 s 2 p 6 d 10 4s 2 . У сполуках виявляє ступінь окиснення +2 (валентність ІІ).
Радіус атома Zn 0,139 нм, радіус іона Zn 2+ 0,060 нм (координаційне число 4), 0,0740 нм (координаційне число 6) та 0,090 нм (координаційне число 8). Енергії послідовної іонізації атома відповідають 9,394, 17,964, 39,7, 61,6 та 86,3 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 1,66.
Історична довідка
Сплави цинку з міддю. (див.ЛАТУНЬ)- були відомі ще давнім грекам та єгиптянам. Цинк отримували у 5 ст. до зв. е. в Індії. Римський історик Страбон (див.СТРАБОН)у 60-20 роках до н. е. писав про отримання металевого цинку, чи «фальшивого срібла». Надалі секрет отримання цинку в Європі був втрачений, так як цинк, що утворюється при термічному відновленні цинкових руд, при 900°C переходить у пару. Пари цинку реагують із киснем (див.КИСНЕРОД)повітря, утворюючи пухкий оксид цинку, який алхіміки називали «білою шерстю».
У 1743 р. в Брістолі відкрився перший завод з одержання металевого цинку, де цинкову руду відновлювали в ретортах без доступу повітря. У 1746 А. С. Маргграф (див.МАРГГРАФ Андреас Сигізмунд)розробив спосіб отримання металу прожарювання суміші його окису з вугіллям без доступу повітря в ретортах з подальшою конденсацією парів цинку в холодильниках.
Слово «цинк» зустрічається у працях Парацельсу (див.Парацельс)та інших дослідників 16-17 ст. і сходить, можливо, до давньонімецького «цинку» - наліт, більмо на оці. Назва цього металу за його історію кілька разів змінювалася. Загальновживаючою назва «цинк» стала лише у 1920-х роках.
Знаходження у природі
Вміст цинку в земній корі 8,3 · 10 -3% за масою, у воді Світового океану 0,01 мг/л. Відомо 66 мінералів цинку, найважливіші з них: сфалерит (див.СФАЛЕРИТ), клейофан (див.Клейофан), марматит (див.Марматит), вюртцит, (див.Вюртцит)смітсоніт (див.Смітсоніт) ZnCO 3 , каламін (див.Каламіна) Zn 4 (OH) 4 Si 2 O 7 ·H 2 O, цинкіт (див.ЦИНКІТ) ZnO, віллеміт (див.ВІЛЛЕМІТ). Цинк входить до складу поліметалевих руд, які містять також мідь, свинець, кадмій. , індій (див.ІНДІЙ), галій (див.ГАЛІЙ), талій (див.ТАЛІЙ)та інші. Цинк - важливий біогенний елемент: у живій речовині міститься 5-10 -4% за масою.
Отримання
Цинк видобувають із поліметалевих руд, що містять 1-4% Zn у вигляді сульфіду. Руду збагачують, отримуючи цинковий концентрат (50-60%). Цинкові концентрати обпалюють у печах у киплячому шарі, переводячи сульфід цинку ZnO. Від ZnO до Zn йдуть двома шляхами. За пірометалургійним методом концентрат спікають, а потім відновлюють вугіллям або коксом при 1200-1300°C. Потім пари цинку, що випарувалися з печі, конденсують.
ZnO+C=Zn+CO.
Основний спосіб одержання цинку гідрометалургійний. Обпалені концентрати обробляють сірчаною кислотою. З отриманого сульфатного розчину видаляють домішки, осаджуючи їх цинковим пилом. Очищений розчин піддають електролізу. Цинк осідає на алюмінієвих катодах. Чистота електролітного цинку 99,95%.
Для отримання цинку високої чистоти застосовують зонне плавлення (див.ЗОННА ПЛАВКА).
Фізичні та хімічні властивості
Цинк – блакитно-білий метал.
Має гексагональні грати з параметрами а= 0,26649 нм з= 0,49468 нм. Температура плавлення 419,58 ° C, температура кипіння 906,2 ° C, щільність 7,133 кг/дм 3 . При кімнатній температурі крихкий. При 100-150 ° C пластичний. Стандартний електродний потенціал -0,76 В, у ряді стандартних потенціалів розташований до заліза Fe.
На повітрі цинк покривається тонкою плівкою оксиду ZnO. При сильному нагріванні згоряє з утворенням амфотерного (див.АМФОТЕРНІСТЬ)білого оксиду ZnO.
2Zn + O 2 = 2ZnO
Оксид цинку реагує як з розчинами кислот:
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
так і лугами:
ZnO + 2NaOH (сплавлення) = Na 2 ZnO 2 + Н 2 О
У цій реакції утворюється цинкат натрію Na 2 ZnO 2 .
Цинк звичайної чистоти активно реагує з розчинами кислот:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
та розчинами лугів:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
утворюючи гідроксоцінкати. З розчинами кислот та лугів дуже чистий цинк не реагує. Взаємодія починається при додаванні кількох крапель розчину сульфату міді CuSO 4 .
При нагріванні цинк реагує із галогенами (див.ГАЛОГЕНИ)із заснуванням галогенідів ZnHal 2 . З фосфором (див.ФОСФОР)цинк утворює фосфіди Zn 3 P 2 та ZnP 2 .З сіркою (див.СЕРА)та її аналогами - селеном (див.СЕЛЕН)та телуром (див.ТЕЛЛУР)- різні халькогеніди (див.ХАЛЬКОГЕНІДИ), ZnS, ZnSe, ZnSe 2 та ZnTe.
З воднем (див.ВОДОРОД), азотом (див.АЗОТ), вуглецем (див.ВГЛЕРОД), кремнієм (див.КРЕМНІЙ)і бором (див.БІР (хімічний елемент))цинк безпосередньо не реагує. Нітрид Zn 3 N 2 одержують реакцією цинку з аміаком (див.АМІАК) NH 3 за 550-600°C.
У водних розчинах іони цинку Zn 2+ утворюють аквакомплекси 2+ та 2+ .
Застосування
Основна частина виробленого цинку витрачається виготовлення антикорозійних покриттів заліза і сталі. Цинк застосовують в акумуляторах та сухих елементах живлення. Листовий цинк використовують у друкарській справі. Сплави цинку (латунь, нейзильбер та інші) використовуються в техніці. ZnO служить пігментом у цинкових білилах. Сполуки цинку є напівпровідниками. Розчином цинку хлориду ZnCl 2 просочують залізничні шпали, оберігаючи їх від гниття.
Фізіологічна дія
Цинк входить до складу понад 40 металоферментів, що каталізують в організмі людини гідроліз пептидів, білків та інших сполук. Цинк входить до складу гормону інсуліну. (див.ІНСУЛІН)В організм людини цинк надходить із м'ясом, молоком, яйцями.
Рослини при нестачі цинку у ґрунті хворіють.
Металевий цинк мало токсичний. Фосфід та оксид цинку отруйні. Попадання в організм розчинних солей цинку призводить до розладу травлення, подразнення слизових оболонок. ГДК для цинку у воді 1,0 мг/л.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "ЦИНК (хімічний елемент)" в інших словниках:

Цинк (лат. Zincum), Zn, хімічний елемент ІІ групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 30, атомна маса 65,38, синювато білий метал. Відомо 5 стабільних ізотопів з масовими числами 64, 66, 67, 68 та 70; найбільш поширений… Велика Радянська Енциклопедія

Хлоро срібний елемент є первинним хімічним джерелом струму, в якому анодом є цинк, катодом хлористе срібло, електролітом водний розчин хлориду амонію (нашатиря) або хлориду натрію. Зміст 1 Історія винаходу 2 Параметри … Вікіпедія

- (фр. Chlore, нім. Chlor, англ. Chlorine) елемент із групи галоїдів; знак його Cl; атомна вага 35,451 [З розрахунку Кларку даних Стаса.] при O = 16; частка Cl 2, якій добре відповідають знайдені Бунзеном і Реньо щільності його по відношенню до ...

- (Argentum, argent, Silber), хім. Ag знак. С. належить до металів, відомих людині ще в давнину. У природі воно зустрічається як у самородному стані, так і у вигляді з'єднань з іншими тілами (з сіркою, напр. Ag 2S. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

- (Argentum, argent, Silber), хім. Ag знак. С. належить до металів, відомих людині ще в давнину. У природі воно зустрічається як у самородному стані, так і у вигляді з'єднань з іншими тілами (з сіркою, напр. Ag2S срібний … Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

- (Platine фр., Platina або um англ., Platin нім.; Pt = 194,83, якщо О = 16 за даними К. Зейберта). П. зазвичай супроводжують інші метали, і ті з цих металів, які примикають до неї за своїми хімічними властивостями, отримали назву. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

- (Bromum; хім. форм. Br, атомна вага 80) неметалічний елемент, з групи галоїдів, відкритий в 1826 французьким хіміком Баларом в маткових розчинах солей морської води; назву свою Б. отримав від грецького слова Βρωμος сморід. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

- (Soufre франц., Sulphur або Brimstone англ., Schwefel нім., θετον грец., лат. Sulfur, звідки символ S; атомна вага 32,06 при O=16 [Визначений Стасом за складом сірчистого срібла Ag 2 S]) належить до найважливіших неметалевих элементов.… … Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Цинк- крихкий перехідний метал блакитно-білого кольору (тьмяніє на повітрі, покриваючись тонким шаром оксиду цинку). Есенціальний (незамінний) мікроелемент тканин людини. По кількісному співвідношенню в організмі посідає друге, після заліза, місце. Йому належить ключова роль регенерації пошкоджених тканин, оскільки без цинку порушується синтез нуклеїнових кислот і білка.

Дивіться також:

СТРУКТУРА

ВЛАСТИВОСТІ

При кімнатній температурі крихкий, при згинанні пластинки чутний тріск від тертя кристаллітів (зазвичай сильніший, ніж крик олова). Має низьку температуру плавлення. Об'єм металу при плавленні збільшується відповідно до зниження щільності. З підвищенням температури зменшується кінетична в'язкість та електропровідність цинку та зростає його питомий електричний опір. При 100-150 ° C цинк пластичний. Домішки, навіть незначні, різко збільшують крихкість цинку. Є діамагнетиком.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

Середній вміст цинку в земній корі - 8,3 10 -3 %, в основних вивержених породах його дещо більше (1,3 10 -2 %), ніж у кислих (6 10 -3 %). Цинк – енергійний водний мігрант, особливо характерна його міграція у термальних водах разом із свинцем. З цих вод осідають сульфіди цинку, що мають важливе промислове значення. Цинк також енергійно мігрує у поверхневих та підземних водах, головним осадником для нього є сірководень, меншу роль відіграє сорбція глинами та інші процеси.

Родовища цинку відомі в Ірані, Австралії, Болівії, Казахстані. У Росії найбільшим виробником свинцево-цинкових концентратів є ВАТ «ГМК Дальполіметал»

Цинк добувають з поліметалевих руд, що містять 1-4% Zn у вигляді сульфіду, а також Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руди збагачують селективною флотацією, отримуючи цинкові концентрати (50-60% Zn) та одночасно свинцеві, мідні, а іноді також піритні концентрати.
Основний спосіб отримання цинку – електролітичний (гідрометаллургічний). Обпалені концентрати обробляють сірчаною кислотою; одержуваний сульфатний розчин очищають від домішок (осадженням їх цинковим пилом) і електролізують у ваннах, щільно викладених усередині свинцем або вініпластом. Цинк тримає в облозі на алюмінієвих катодах, з яких його щодобово видаляють (здирають) і плавлять в індукційних печах.

ПОХОДЖЕННЯ

Цинк у природі як самородний метал не зустрічається. Відомо 66 мінералів цинку, зокрема цинкіт, сфалерит, віллеміт, каламін, смітсоніт, франклініт. Найбільш поширений мінерал – сфалерит, або цинкова обманка. Основний компонент мінералу - сульфід цинку ZnS, а різноманітні домішки надають цій речовині всілякі кольори. Через труднощі визначення цього мінералу його називають обманкою (др.-грец. σφαλερός – оманливий). Цинкову обманку вважають первинним мінералом, з якого утворилися інші мінерали елемента № 30: смітсоніт ZnCO 3 , цинкіт ZnO, каламін 2ZnO · SiO 2 · Н 2 O. На Алтаї нерідко можна зустріти смугасту «бурундучну» руду - суміш цинкової цинку. Шматок такої руди здалеку справді схожий на смугастого звірка, що причаївся.

ЗАСТОСУВАННЯ

Чистий металевий цинк використовується для відновлення благородних металів, що видобувають підземне вилуговування (золото, срібло). Крім того, цинк використовується для вилучення срібла, золота (та інших металів) з чорнового свинцю у вигляді інтерметалідів цинку зі сріблом і золотом (так званої сріблястої піни), оброблюваних потім звичайними методами афінажу.

Застосовується для захисту сталі від корозії (оцинкування поверхонь, що не схильні до механічних впливів, або металізація - для мостів, ємностей, металоконструкцій).

Цинк використовується як матеріал для негативного електрода в хімічних джерелах струму, тобто в батарейках та акумуляторах.

Пластини цинку широко використовуються в поліграфії, зокрема для друку ілюстрацій у багатотиражних виданнях. Для цього з XIX століття застосовується цинкографія – виготовлення кліше на цинковій пластині за допомогою витравлення кислотою малюнка в ній. Домішки, крім невеликої кількості свинцю, погіршують процес травлення. Перед травленням цинкову пластину відпалюють і прокочують у нагрітому стані.

Цинк вводиться до складу багатьох твердих припоїв зниження їх температури плавлення.

Окис цинку широко використовується в медицині як антисептичний та протизапальний засіб. Також оксид цинку використовується для виробництва фарби – цинкових білил.

Цинк – важливий компонент латуні. Сплави цинку з алюмінієм та магнієм (ЦАМ, ZAMAK) завдяки порівняно високим механічним та дуже високим ливарним якостям дуже широко використовуються у машинобудуванні для точного лиття. Зокрема, у справі зброї зі сплаву ZAMAK (-3, −5) іноді відливають затвори пістолетів, особливо розрахованих на використання слабких або травматичних патронів. Також з цинкових сплавів відливають усіляку технічну фурнітуру, на зразок автомобільних ручок, корпуси карбюраторів, масштабні моделі та всілякі мініатюри, а також будь-які інші вироби, що вимагають точного лиття при прийнятній міцності.

Хлорид цинку - важливий флюс для паяння металів та компонентів при виробництві фібри.

Телурид, селенід, фосфід, сульфід цинку - напівпровідники, що широко застосовуються. Сульфід цинку – складова частина багатьох люмінофорів. Фосфід цинку використовується як отрута для гризунів.

Селенід цинку використовується для виготовлення оптичних стекол з дуже низьким коефіцієнтом поглинання в середньому інфрачервоному діапазоні, наприклад у вуглекислотних лазерах.

Цинк (англ. Zinc) - Zn

КЛАСИФІКАЦІЯ

Вступ

Фосфорнокислий цинк є безбарвними кристалами ромбічної системи. Щільністю 3,03-3,04 г/см3. Майже не розчинний у воді (ПР=9,1*10-33). Розчинний у кислотах. Метою даної курсової є отримання фосфорнокислого цинку. Для цього необхідно вирішити такі завдання: 1) Підібрати літературу та вивчити властивості Zn, Cd, Hg, Cd 3 (PO 4) 2 Hg 3 (PO 4) 2; розглянути їхню історію відкриття, поширення у природі; вивчити фізичні та хімічні властивості; розглянути застосування та біологічну роль. 2) Підібрати оптимальну методику синтезу. 3) Синтезувати та вивчити окиснювально-відновлювальні властивості Zn 3 (PO 4) 2 .

цинк кадмій ртуть хімічний

Теоретична частина

Цинк

Історія відкриття

Цинк є тим елементом, який людина знає та використовує з давніх часів. Найбільш поширеним мінералом є карбонат цинку або каламін. Як будь-який карбонат, каламін при нагріванні, точніше прожарювання, розкладається на оксид цинку та вуглекислий газ. Оксид цинку широко застосовувався у медицині, наприклад, під час лікування очних хвороб. Оксид цинку можна легко відновити до вільного цинку. Але отримати цинк як металу вдалося значно пізніше, ніж було отримано основні метали давнини: олово, свинець, залізо, мідь. Для відновлення цинку з оксиду вугіллям необхідна температура близько 1100 °С. Температура кипіння цинку всього 906 °С. Наслідком цього було те, що цинк просто випаровувався, його неможливо було вловити.

Цинк людиною застосовувався для приготування латуні, сплаву міді та цинку. Латунь застосовувалася повсюдно, й у Китаї, й у Індії, й у Греції й у Римі. Історики та археологи встановили, що вперше отримали латунь римляни. Це сталося за часів правління імператора Августа, на початку нашої ери з літочислення. І цей спосіб застосовувався до ХІХ століття.

Коли був отриманий цинк, встановити точно не вдалося. У руїнах Дакії археологи знайшли ідола, який містив понад 27% цинку. Імовірно, цинк отримували як побічний продукт при отриманні латуні.

Мистецтво отримання цинку у Європі було втрачено У X-XI ст. Але цинк був потрібний для отримання латуні, тому його доводилося завозити з Китаю та Індії. Перше промислове виробництво було відкрито у Китаї. Але спосіб був дуже простим. Для отримання цинку каламін засипали в глиняні горщики, які щільно закривалися, складалися в піраміду, проміжки між ними заповнювалися вугіллям і горщики нагрівалися до високих температур. Горщики нагрівалися до червоного. Після цієї операції горщики охолоджували, розбивали їх і витягували металевий цинк як злитків.

У Європі цинк стали одержувати вдруге XVI столітті. Завданням хіміків було вдосконалення способів одержання металевого цинку. Величезна заслуга в цьому належить А. Маргграф, який займався методами виділення цинку з природних мінералів.

Назва цинку походить від аналогічного за звучанням слову з латинської мови, яке означало білий наліт. Хоча є інша думка, що назва металу походить від німецького слова цинн.

Цинк або Zincum є 30 елементом періодичної системи хімічних елементів Менделєєва та позначається символом Zn. В основному він використовується при створенні деформованих напівфабрикатів та у складі різноманітних сумішей. У чистому вигляді виглядає як крихкий метал голубувато-сріблястого кольору, швидко окислюється і покривається захисною плівкою (оксидом), через яку помітно тьмяніє.

Добувають його в Казахстані, Австралії, Ірані та Болівії. Через складнощі у визначенні металу його часто називають «обманкою».

Історична довідка

Сама назва «цинк» вперше була згадана у книзі «Liber Mineralium» Парацельса. За деякими даними, воно означало «зубець». Сплав цинку з міддю чи латунь відомий давно. Його застосовували в Стародавній Греції, Індії та Стародавньому Єгипті, пізніше матеріал став відомий у Китаї.

У чистому вигляді метал вдалося отримати лише першій половині XVIII століття 1738 року у Великобританії з допомогою дистиляційного методу. Його відкривачем став Вільям Чемпіон. Промислове виробництво почалося через 5 років, а в 1746 році в Німеччині хімік Андреас Сигізмунд Маргграф розробив та в деталях описав власний спосіб одержання цинку. Він пропонував використовувати метод прожарювання суміші окису метал з вугіллям у вогнетривких ретортах із глини без доступу повітря. Наступна конденсація пари повинна була проходити в холодильнику. Через докладний опис і кропітких розробок Маргграф часто називають першовідкривачем речовини.

На початку XIX століття був знайдений спосіб виділення металу шляхом прокатки при 100 о -150 о. На початку наступного століття навчилися добувати цинк електролітичним способом. У Росії її перший метал отримали лише 1905 року.

Фізичні властивості

• Атомний номер: 30.
• Атомна маса: 65,37.
• Атомний об'єм: 9,15
• Щільність: 7,133 г/см3.
• Температура, необхідна для плавлення: 419,5 о.
• Температура кипіння: 906 о.
• Поверхнева енергія: 105 мДж/м2.
• Питома електропровідність: 16,2 * 10-6 див/м.
• Молярна теплоємність: 25,4 Дж/(К*моль).
• Молярний об'єм: 9,2 см3/моль.

Цинк має слабкі механічні властивості, при нормальній температурі легко ламається і кришиться, але при температурі 100 °C -150 °Cстає досить тягучим і легко піддається деформації: кується, розкочується у листи. Проста вода для металу безпечна, а кислоти та луги легко роз'їдають. Через це цинк у чистому вигляді для виготовлення деталей не застосовують лише сплави.

Хімічні властивості

Зовнішню електронну конфігурацію одного атома цинку можна записати як 3 d 10 4 s 2 . Метал активний і є енергійним відновником. При температурі 100 C на відкритому повітрі покривається плівкою, що складається з основних карбонатів, і сильно тьмяніє. При дії вуглекислого газу та підвищеної вологості елемент починає руйнуватися. У кисневому або звичайному середовищі при сильному нагріванні цинк згорає, утворюючи блакитне полум'я та білий дим, що складається з оксиду цинку. Вогненебезпечно впливають на цинк сухі елементи фтору, брому та хлору, але лише за участю парів води.

При з'єднанні металу та сильних мінеральних кислот перший розчиняється, особливо якщо суміші нагріти, в результаті утворюються відповідні солі. Луги, розплави та розчини окислюють речовину, у результаті утворюються цинкіти, розчинні у воді, та виділяється водень. Інтенсивність впливу кислот та лугів залежить від наявності в цинку домішок. Чим «чистіший» метал, тим слабше він взаємодіє через перенапруження водню.

Як самостійний елемент цинк у природі не зустрічається. Його можна видобути з 66 мінералів, серед яких сфалерит, каламін, франклініт, цинкіт, віллеміт, смітсоніт. Перше є найпоширенішим джерелом металу, його часто називають «цинковою обманкою». Він складається з сульфіду цинку та домішок, які надають мінералу різноманітних кольорів. Це ускладнює його пошук та правильне визначення.

Визначити цинк можна в кислих і вивержених породах - в останніх його трохи більше. Часто метал у вигляді сульфіду разом із свинцем зустрічається у термальних водах, мігрує у поверхневих та підземних джерелах

Температура, необхідна для плавлення цинку, повинна бути менше 419 о, але і не більше 480 о. Інакше зросте чад металу і підвищиться зношування стінок ванни, яку стандартно виробляють із заліза. У розплавленому стані допускається трохи більше 0,05% домішки заліза, інакше температура, необхідна під час плавлення, почне підвищуватися. Якщо відсоток вмісту заліза перевищуватиме 0,2%, цинк не можна буде піддавати прокатці.

Цинк отримують з поліметалевих руд, у яких може утримуватися до 4% елемента. Якщо руди були збагачені селективною флотацією, їх можна отримати до 60% цинкових концентратів, решта буде зайнято концентратами інших металів. Цинкові концентрати обпалюють у печах у киплячому шарі, після чого сульфід цинку переходить в оксид, і виділяється сірчистий газ. Останній йде у витрату: з нього одержують сірчану кислоту.

Щоб перевести оксид цинку в сам метал використовують два способи.

1. Дистиляційний або пірометалургійний. Концентрат обпалюють, потім піддають спіканню, щоб надати газопроникності та зернистості і відновлюють за допомогою коксу або вугілля при дії температури 1200-1300 C о. Під час реакції утворюються пари металу, який конденсують та розливають у виливниці. Чистота цинку досягає 98,7%, потім можна підвищити її до 99,995% за допомогою ректифікації, але останній спосіб досить дорогий і складний.
2. Електролітичний чи гідрометалургійний. Обпалені концентрати обробляють сірчаною кислотою, розчин очищають від домішок за допомогою цинкового пилу і електролізу у викладених зсередини свинцем або вініпластом ваннах. Цинк осідає на алюмінієвих катодах, звідки збирають і плавлять в індукційних печах. Чистота металу, одержаного цим способом, досягає 99,95%.

Для посилення міцності та підвищення температури плавлення метал змішують з міддю, алюмінієм, оловом, магнієм та свинцем.

Найвідомішим і затребуваним металом є латунь. Це суміш міді з додаванням цинку, іноді зустрічаються олово, нікель, марганець, залізо, свинець. Щільність латуні досягає 8700 кг/м3.. Температура, потрібна для плавлення, тримається на позначці 880 C про - 950 C про: що більше у ній вміст цинку, то вона нижче. Сплав добре пручається несприятливому зовнішньому середовищу, хоч і чорніє на повітрі, якщо не покрита лаком, чудово полірується і зварюється контактним зварюванням.

Існує два види латуні:

1. Альфа-латунь: пластичніша, добре гнеться в будь-якому стані, але сильніше зношується.
2. Альфа+бета-латунь: деформується лише при нагріванні, при цьому більш зносостійка. Часто сплавляють з магнієм, алюмінієм, свинцем та залізом. Це дозволяє збільшити міцність, але зменшує пластичність.

Сплав Zamak або Zamac складається з цинку, алюмінію, міді та магнію. Сама назва утворена з перших букв латинських назв: Zink – Aluminium – Magnesium – Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюміній-Магній-Медь). У СРСР метал був відомий як ЦАМ: Цинк-Алюміній-Медь. Активно застосовується в лиття під тиском, плавлення починається при низькій температурі (381 ° C - 387 ° C) і має низький коефіцієнт тертя (0,07). Має підвищену міцність, що дозволяє отримувати вироби складної форми, які не бояться зламатися: дверні ручки, ключки для гольфу, затвори вогнепальної зброї, будівельну фурнітуру, застібки різних видів та рибальські снасті.

Невеликий відсоток цинку (не більше 0,01%) міститься в гартових сплавах, які застосовуються в поліграфії для виливки друкарських шрифтів та лінійок, друкарських форм та машинного набору. Це застарілі суміші, на місце яких прийшов чистий цинк із невеликим додаванням домішок.

Невисока температура, яка потрібна для плавлення цинку, часто компенсується за рахунок сплавів з іншими металами, але буває навпаки. Якщо температура, необхідна для плавлення «чистого» металу, становить 419,5 C про, то сплав з оловом знижується до 199 о, а з оловом і свинцем - до 150 о. І хоча такі сплави можна паяти і варити, найчастіше суміші з цинком застосовують тільки для закладення наявних дефектів через їх слабку міцність. Наприклад, сплав олова, свинцю та цинку рекомендується застосовувати лише на нікельованих виробах.

Найчастіше цинкові сплави застосовують для створення карбюраторів, рам спідометрів, решіток радіатора, гідравлічних гальм, насосів і декоративних елементів, деталей для пральних машин, міксерів і кухонного обладнання, годинникових корпусів, друкарських машинок, касових апаратів і побутової техніки. Ці деталі не можна застосовувати у промисловому виробництві: при підвищенні температури до 100 °C міцність виробу знижується на третину, а твердість - майже на 40%. При зниженні температури до 0 °C цинк стає дуже крихким, що може призвести до поломки.

Застосування

Цинк є одним із найбільш затребуваних металів у світі: він знаходиться на третьому місці за обсягом видобутку серед кольорових металів, поступаючись лише міді та алюмінію. Цьому сприяє його невисока ціна. Найчастіше його застосовують для захисту від корозіїі як частина сплаву, наприклад, латуні.

У живих організмах

У тілі людини міститься близько 2 грамів цинкублизько 400 ферментів містять його. До останніх відносяться ферменти, що каталізують гідроліз білків, складних ефірів та лептидів, полімеризацію РНК та ДНК, утворення альдегідів. Чистий елемент міститься в м'язах, підшлунковій залозі та печінці. На день чоловікам потрібно 11 мг цинку, жінкам – 8 мг.

В організмі цинк виконує такі функції:

При нестачі елемента в організмі спостерігається швидка стомлюваність, дратівливість, втрата пам'яті, зниження зору та ваги без об'єктивної причини, напади алергії, депресивний стан Відбувається зниження рівня інсуліну та накопичення у тілі деяких елементів: заліза, свинцю, міді, кадмію.

У продуктах харчування

Елемент є в м'ясі, сирі, кунжуті, устрицях, шоколаді, бобових, вівсянці, соняшниковому та гарбузовому насінні, часто присутній у мінеральній воді. Найбільший відсоток цинкуміститься в наступних продуктах (з розрахунку на 100 г):

1. Устриці (до 40 мг), анчоуси (1,72 мг), восьминіг (1,68 мг), короп (1,48 мг), ікра (до 1 мг), оселедець (близько 1 мг).
2. Гарбузове насіння (10 мг), кунжут (7 мг), соняшникове насіння (5,3 мг), арахіс (4 мг), волоські горіхи (3 мг), мигдаль (3 мг).
3. Яловичина (до 8,4 мг), баранина (до 6 мг), яловича печінка (4 мг), свинина (до 3,5 мг), курка (до 3,5 мг).
4. Какао-порошок без цукру та підсолоджувачів (6,81 мг), чистий гіркий шоколад (2,3 мг), шоколадні цукерки (до 2 мг залежно від кількості та виду шоколаду).
5. Сочевиця (4,78 мг), овес (3,97 мг), пшениця (3,46 мг), соєві боби (3 мг), жито (2,65 мг), хліб (до 1,5 мг), зелений горошок (1,24 мг), горох (1,2 мг), паростки бамбука (1,1 мг), рис (1 мг), злакове печиво (до 1 мг).
6. Твердий сир (до 4 мг).

Небезпека для людини

Отруєння цинком зазвичай відбувається при тривалому вдиханні його пари. Першими ознаками є сильна спрага, втрата апетиту, солодкуватий присмак у роті. Нерідко з'являється втома, сонливість, сухий кашель, почуття розбитості, біль у грудній клітці. Тривалий вплив може призвести до безпліддя, недокрів'я, затримки у розвиток. У побуті небезпеку становить оцинкований посуд, у якому довго зберігається їжа.