Уравнение на реакцията цинк плюс вода. Цинк (Zn): всичко за химичния елемент и неговата роля в човешкия живот. Силно окисление и реакция с вода

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Хоствано на http://www.allbest.ru/

Въведение

Атомен номер 30

Атомна маса 65,409

Плътност, kg/m³ 7140

Точка на топене, °С 419.5

Точка на кипене, °С 906,2

Топлинна мощност, kJ/(kg °C) 0,383

Електроотрицателност 1.6

Ковалентен радиус, E 1,25

1-ва йонизация потенциал, ev 9.39

Цинкът е елемент от вторична подгрупа на втора група, четвърти период от периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 30. Означава се със символа Zn (лат. Zincum). При нормални условия той е крехък синкаво-бял преходен метал (потъмнява във въздуха, покривайки се с тънък слой цинков оксид). По време на кристализацията има шестоъгълна решетка. Елементът има пет стабилни изотопа с масови числа 64, 66, 67, 68 и 70. Най-често срещаният е 64Zn (48,89%).

Цинкът е един от металите, широко използвани в различни области на националната икономика, науката, технологиите и медицината.

Различните употреби на цинка отчитат:

поцинковане -- 45-60%

лекарство (цинков оксид като антисептик) - 10%

производство на сплави - 10%

производство на гуми - 10%

маслени бои - 10%

той е необходим и за жизнената дейност на растенията, животните и хората, тъй като е част от някои ензими и хормони.

1. История на откритието

Думата "цинк" се среща в писанията на Парацелз и други изследователи от 16-17 век. и се връща, може би, към древния немски "цинк" - плака, рана в очите. Името на този метал се променя няколко пъти в своята история. Думата "цинк" в Русия е въведена от М. В. Ломоносов през 1742 г.

Кога металният цинк е разтопен за първи път не е точно установено, но исторически документи сочат, че той е получен в Индия още през 5 век пр.н.е. пр.н.е. Сплав от цинк с мед - месинг - е била известна в Древна Гърция, Древен Египет, Индия, Китай.

През XVI век. са направени първите опити за претопяването му във фабриката. Но производството "не отиде". Технологичните трудности се оказаха непреодолими. Те се опитаха да получат цинк по същия начин като другите метали - рудата беше изгорена, превръщайки цинка в оксид, след което този оксид беше редуциран с въглища. Цинкът, разбира се, се редуцира чрез взаимодействие с въглища, но не се топи, защото този метал вече се е изпарил в пещта за топене - точката му на кипене е само 906 ° C. И във фурната имаше въздух. Срещайки го, активните цинкови пари реагират с кислорода и първоначалният продукт, цинков оксид, се образува отново.

Беше възможно да се установи производство на цинк в Европа едва след като рудата започна да се редуцира в затворени реторти без достъп на въздух. Приблизително същият "груб" цинк се получава сега и се пречиства чрез рафиниране.

В индустриален мащаб, топенето на цинк също започва през 18 век. През 1743 г. първият цинков завод, основан от Уилям Чемпиън, влиза в експлоатация в Бристол, където цинкът се получава чрез дестилация. Продуктите бързо проникват в Белгия и Силезия. През 1746 г. A. S. Marggraf в Германия разработва дестилационен метод, подобен на метода на Champion за получаване на чист цинк чрез калциниране на смес от цинков оксид и въглища без въздух в огнеупорни глинени реторти, последвано от кондензация на цинкови пари в хладилници. Маргграф подробно описва своя метод и така поставя основите на теорията за производството на цинк. Затова често го наричат ​​откривател на цинка.

2. Отлагания на цинк в природата

Цинкът присъства не само в скалите и почвата, но и във въздуха, водата и биосферата. Средното съдържание на цинк в земната кора е 8,3 10-3%, в основните магмени скали е малко по-високо (1,3 10-2%), отколкото в киселите (6 10-3%), във водата на света океан - 0,01 mg / l. Цинкът, като един от биогенните елементи, постоянно присъства в тъканите на животните и растенията. Средното съдържание на този метал в повечето живи организми на планетата е 5*10-4%.

Самороден цинк не се среща в природата. Цинкът се среща в рудите главно под формата на съединения. Съединенията на този метал са част от полиметалните руди. Само след обогатяване цинковите концентрати съдържат от 48 до 65% цинк, до 12% желязо, до 2% мед, до 2% олово и освен това част от процента разпръснати и редки метали.

Основните минерали на цинка:

ZnS - сфалерит (цинкова обман), съдържа 67,1% цинк, цвят - жълт, кафяв, черен;

nZnS mFeS - марматит, съдържа повече от 60% цинк, кафеникаво-черен цвят;

ZnO - цинкит, съдържа 80,3% цинк, тъмночервен цвят;

ZnCO3 - смитсонит, съдържа 64,8% ZnO, бял, сив, зеленикав цвят;

Zn2SiO4(2ZnO SiO2) - вилемит, съдържа 73% ZnO, бял, жълт, зеленикав цвят;

H2Zn2SiO5(2ZnO SiO2 H2 O) - каламин, съдържа 67,5% ZnO, бял, жълт, цвят;

ZnSO4 - цинкозит, съдържа 50,3% ZnO, рядко се среща в природата;

ZnSO4 7H2O - госларит, съдържа 28,2% ZnO, бял или червеникав цвят.

Цинкът се транспортира активно от водни потоци, особено такава миграция на този метал е характерна за термалните води, където цинкът се транспортира заедно с оловото. Впоследствие от такива потоци се утаяват цинкови сулфиди, които заемат важно място в индустрията.

Находищата на цинкова руда са широко разпространени по целия свят. Цинкови руди се добиват в повече от 50 страни.

Китай, Австралия, Перу, Европа и Канада са водещите световни производители на цинк.

В рудите цинкът обикновено съществува съвместно с олово и други метали, включително мед, злато и сребро.

Най-разпространеният цинков минерал е сфалеритът (ZnS), известен още като цинков сфалерит, който присъства в почти всички понастоящем добивани цинкови находища. Цинковите руди, разположени близо до земната повърхност, често са оксиди и карбонати.

Световните запаси от цинк на Земята са около 1900 милиона тона, запасите (достъпни за извличане) - около 250 милиона тона. Най-големите запаси на цинк са в Австралия (22,4% от общите) и Китай (17,2%).

Запаси от находища на цинк през 2010 г., хиляди тона

Суровини на Русия

Въпреки факта, че делът на Русия в световните запаси на цинк е 14%, нейният дял в световното производство на този метал е много по-скромен и възлиза само на около 3%. Това се дължи на недостатъчното развитие на съществуващите находища.

Приблизително 82% от запасите се намират в находищата на Източносибирския и Уралския региони, останалите 18% - в Западносибирския, Далечния Изток и Северен Кавказ. Най-големите находища на цинк в Русия са: Холоднинское, Озерное, Корбалихинское, Гайское, Узелгинское, Учалинское и Николаевское.

Около 80% от находищата на цинк са под земята, 8% са разположени на повърхността, а останалите са от комбиниран тип. Въпреки това, по отношение на обема на производството, 15% се добиват от открити мини, 64% от рудата се произвежда от подземни мини, а 21% от добива е комбиниран добив.

Понастоящем само приблизително 60% от потребления цинк в света идва от добитите руди, останалите 40% се получават от преработката на съдържащи цинк отпадъци и метален скрап. Нивото на рециклиране в света се увеличава всяка година. В света днес повече от 90% от съдържащите цинк отпадъци се събират и преработват. Обикновено това са производствени отпадъци или изслужили времето си сгради, конструкции, машини, оборудване и домакински уреди.

3. Физични свойства

Цинкът в най-чистата си форма е доста пластичен сребристо-бял метал. Има шестоъгълна решетка. Той е крехък при стайна температура, при огъване на плочата се чува пукане от триенето на кристалитите, в отлято състояние е малко пластичен, но вече при 100--150 ° C лесно се подлага на обработка под налягане - пресоване, щамповане и дълбоко изтегляне, навити на тънки листове, фолио с дебелина около стотни части от милиметъра, тел. При по-нататъшно нагряване (над 200 ° C) цинкът става много крехък - до изтъняване на прах. Примесите, дори незначителни, рязко увеличават крехкостта на цинка.

Имоти:

атомен радиус на този елемент: -1.37E, йонен - ​​Zn2 + -0.83E;

има шестоъгълна решетка с параметри:

а = 0,26649 nm, c = 0,49468 nm;

плътност, g/cm3: в твърдо състояние при 20°C - 7,1 - 7,2, в течно състояние при 450°C - 6,6;

температура, топене, ° С: - 419.4, кипене - 905.4;

топлина, kJ/kg: топене - 100,8, изпарение - 1,75;

топлинен капацитет, J / (kg.K): в твърдо състояние при 20 ° C -394, в течно състояние при 450 ° C -502;

топлопроводимост, W / (m.K): в твърдо състояние при 20 ° C - 111, в течно състояние при 450 ° C - 60;

специфична електропроводимост, при 20°C, (MSm/m) -15,9;

електрическо съпротивление, μ Ohm.m: в твърдо състояние при 20 ° C - 0,059, в течно състояние при 420 ° C - 0,354;

коефициент на линейно разширение в температурния диапазон 20-200°C, K-1 -29.8.10-6

температурен коефициент на топлопроводимост, K-1 - 0D5.10-3

температурен коефициент на електрическо съпротивление, K "1 - 4.17.10-3

магнитни характеристики - диамагнитни;

4. Химични свойства

Външната електронна конфигурация на атома Zn е 3d104s2. Степента на окисление в съединенията е +2. Нормалният редокс потенциал от 0,76 V характеризира цинка като активен метал и енергиен редуциращ агент. Във въздуха при температури до 100 ° C цинкът бързо потъмнява, покривайки се с повърхностен филм от основни карбонати. Във влажен въздух, особено в присъствието на CO2, металът се разрушава с образуването на основен цинков бикарбонат дори при обикновени температури.

При температура на червена топлина може да се окисли от водна пара с отделяне на водород и въглероден диоксид. Когато се нагрее достатъчно на въздух, той гори с ярък зеленикаво-син пламък, за да образува цинков оксид със значително освобождаване на енергия.

В съответствие с мястото, заето от цинка в серията от напрежения, той лесно се разтваря в разредени киселини с отделяне на водород. В този случай концентрираната киселина се редуцира до азотни оксиди, разредената киселина се редуцира до амоняк. Разтваряне в конц. H3S04 се придружава от освобождаване не на водород, а на серен диоксид.

Смес от цинков прах и сяра реагира експлозивно при нагряване.

Цинкът не взаимодейства с азот дори в изпарения, но доста лесно реагира с амоняк при нажежена температура, образувайки цинков нитрид - Zn3Na.

Цинков карбид ZnC, образуван при нагряване на цинк в поток от ацетилен, разложен от вода и разредени киселини.

Когато металният цинк се нагрява във фосфорни пари до 440–780°C, се образуват фосфиди, Zn3Ps и ZnP2.

В разтопено състояние цинкът се смесва неограничено с много метали: Cu, Ag, Au, Cd, Hg, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn.

Цинкът образува съединения с много метали, например: Cu, Ag, Au, Mn, Fe, Co, Ni, Pf, Pd, Rh, Sb, Mg, Ca, Li, Na, K.

Цинкът е доста лесно разтворим в алкали, както и във водни разтвори на амоняк и амониев хлорид, особено при нагряване. Скоростта на разтваряне на цинка не само в основи, но и в киселини зависи от неговата чистота. Много чистият цинк се разтваря бавно и за да се ускори процесът, се препоръчва да се въведат няколко капки силно разреден разтвор на меден сулфат в разтвора (появата на галванични двойки).

Взаимодействие с неметали

При силно нагряване във въздуха той гори с ярък синкав пламък, образувайки цинков оксид:

При запалване реагира енергично със сяра:

Реагира с халогени при нормални условия в присъствието на водна пара като катализатор:

Zn + Cl2 = ZnCl2

Под действието на фосфорните пари върху цинка се образуват фосфиди:

Zn + 2P = ZnP2 или

3Zn + 2P = Zn3P2

Цинкът не взаимодейства с водород, азот, бор, силиций, въглерод.

Взаимодействие с вода

Реагира с водна пара при нагряване до червено, за да образува цинков оксид и водород:

Zn + H2O = ZnO + H2

Взаимодействие с киселини

В електрохимичната серия от напрежения на металите цинкът е преди водорода и го измества от неокисляващите киселини:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Реагира с разредена азотна киселина, за да образува цинков нитрат и амониев нитрат:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Реагира с концентрирана сярна и азотна киселина, за да образува цинкова сол и киселинно редуциращи продукти:

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Взаимодействие с алкали

Реагира с алкални разтвори за образуване на хидроксо комплекси:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

когато се слее, образува цинкати:

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2

Взаимодействие с амоняк

С газообразен амоняк при 550-600°C образува цинков нитрид:

3Zn + 2NH3 = Zn3N2 + 3H2

разтваря се във воден разтвор на амоняк, образувайки тетрааминцинков хидроксид:

Zn + 4NH3 + 2H2O = (OH)2 + H2

Взаимодействие с оксиди и соли

Цинкът измества металите в реда на напрежението вдясно от него от разтвори на соли и оксиди:

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

Zn + CuO = Cu + ZnO

5. Цинкови съединения

Цинковият оксид е най-важното индустриално съдържащо цинк съединение. Като страничен продукт от производството на месинг, той е бил известен преди самия метал. Цинковият оксид се получава чрез изгаряне във въздуха на цинковите пари, образувани по време на топенето на руда. По-чист и бял продукт се получава чрез изгаряне на пари, получени от предварително пречистен цинк.

Обикновено цинковият оксид е бял фин прах. При нагряване цветът му се променя до жълт в резултат на отстраняването на кислорода от кристалната решетка. Чрез добавяне на 0,02-0,03% излишък от метален цинк към цинковия оксид може да се получи цяла гама от цветове - жълто, зелено, кафяво, червено, но червеникавите нюанси на естествената форма на цинковия оксид - цинкитът - се появяват за различен причина: поради наличието на манган или желязо. Цинковият оксид ZnO е амфотерен; разтваря се в киселини за образуване на цинкови соли и в основи за образуване на хидроксоцинкати като - и 2-.

Основната промишлена употреба на цинковия оксид е в производството на каучук, при което той съкращава времето за втвърдяване на оригиналния каучук.

Цинковият оксид увеличава живота на стъклото и затова се използва в производството на специални стъкла, емайли и глазури. Друга важна област на приложение е в състава на неутрализиращи козметични пасти и фармацевтични препарати.

Цинковият хидроксид се образува като желатинова бяла утайка, когато се добави алкал към водни разтвори на цинкови соли. Цинковият хидроксид, подобно на оксида, е амфотерен:

Zn(OH)2 + 2OH- = 2-

Цинковият сулфид се отделя като бяла утайка по време на взаимодействието на разтворими сулфиди и цинкови соли във воден разтвор. В кисела среда цинковият сулфид не се утаява. Сероводородната вода утаява цинков сулфид само в присъствието на аниони на слаби киселини, като ацетатни йони, които намаляват киселинността на средата, което води до увеличаване на концентрацията на сулфидни йони в разтвора.

Сфалеритът е най-разпространеният цинков минерал и основният източник на метала, но е известна и втора естествена, макар и много по-рядка форма, вюрцит, която е по-стабилна при високи температури. Чистият цинков сулфид е бял и подобно на цинковия оксид се използва като пигмент; за това често се получава заедно с бариев сулфат чрез взаимодействие на водни разтвори на цинков сулфат и бариев сулфид.

Прясно утаеният цинков сулфид лесно се разтваря в минерални киселини с отделяне на сероводород:

ZnS + 2H3O+ = Zn2+ + H2S + 2H2O

Изпичането обаче го прави по-малко реактивен и затова е подходящ пигмент в боите за детски играчки, тъй като е безвреден при поглъщане. В допълнение, цинковият сулфид има интересни оптични свойства. Посивява при излагане на ултравиолетова радиация.

Цинковият хлорид е едно от важните цинкови съединения в индустрията. Получава се чрез въздействието на солна киселина върху вторични суровини или изгорена руда.

Концентрираните водни разтвори на цинков хлорид разтварят нишесте, целулоза (поради което не могат да се филтрират през хартия) и коприна. Използва се в производството на текстил, освен това се използва като консервант за дърво и в производството на пергамент.

Тъй като цинковият хлорид лесно разтваря оксидите на други метали в стопилката, той се използва в редица металургични потоци. Използвайки разтвор на цинков хлорид, металите се почистват преди запояване.

6. Производство на цинк

Известно е, че в природата почти никога не се срещат чисти цинкови руди. Цинковите съединения са част от полиметални руди, обикновено съдържащи 1-5% Zn, така че те са предварително обогатени, за да се получи цинков концентрат, който може да съдържа 50-65% цинк, до 12% желязо, до 2% мед, до 2% олово, плюс части от процента разпръснати и редки метали. Такъв сложен състав от цинкови концентрати и руди е една от причините, поради които производството на цинк се развива толкова дълго. Съвременните технологии все още са изправени пред проблемите на преработката на полиметални цинкови руди.

Цинковите концентрати се подлагат на печене, докато цинковият сулфид се превръща в оксид:

2ZnS + 2O2 = 2ZnO + 2SO2^

Получаването на чист метален цинк от оксид е възможно по два начина.

В момента електролитният или хидрометалургичният метод е основният метод за получаване на цинк. Състои се в електролитно отделяне на цинк от сулфат, който се получава чрез третиране на калцинирани концентрати със сярна киселина. Полученият сулфатен разтвор се пречиства от примеси - чрез утаяването им с цинков прах - и след това се електролизира в специални вани, чиято повърхност е облицована с олово или винилова пластмаса. След това цинкът се отлага върху алуминиеви катоди, откъдето се отстранява ежедневно за по-нататъшно претопяване в индукционни пещи.

С този метод за получаване на цинк е възможно да се изработи рудата с 93-94% (ако отпадъците се преработват), т.е. извличането на цинк става с почти 100%. Освен това чистотата на получения метал е 99,95%. От отпадъците от такова производство можете да получите цинков сулфат, както и кадмий, олово, мед и дори злато и сребро. Понякога get In, Ga, Ge, Tl.

Друг метод (който съществува от дълго време) за получаване на метален цинк е пирометалургичен или дестилационен. Този метод е както следва. Чрез слой от натрошена руда (прахообразно състояние), поставен върху решетка, въздух или някакъв вид газ се подава отдолу с такава скорост, че струите му преминават през материала, като го смесват интензивно. Оказва се, така да се каже, "варене" на прахообразна руда, която е в "флуидизирано" състояние, защото само течности могат да кипят. Цинкът се извлича от калцинирания концентрат чрез редуцирането му с кокс при температура 1200-1300 ° C и кондензирането на получените цинкови пари с последващото им изливане във форми.

Преди това възстановяването се извършваше в реторти от изпечена глина, които трябваше да се поддържат ръчно, по-късно те бяха заменени от вертикални механизирани реторти, изработени от огнеупорен материал - карборунд.

Поради близкия контакт на твърдите частици от руда и газ, химичните реакции в "кипящия слой" протичат с много висока скорост. Използването на изпичане в "кипящ слой" води до увеличаване на производителността на пещите с 3-4 пъти с по-задълбочено извличане на цинк от концентрата.

Този метод е много ефективен при печене на сулфидни руди и концентрати, сублимиране на относително летливи метали, калциниране, охлаждане и сушене на различни вещества.

Цинкът се получава от оловно-цинкови концентрати в шахтови пещи. Дестилационният цинк се пречиства чрез сегрегация (отделяне на течния цинк от желязото и част от оловото при температура 500°C). При такова почистване е възможно да се постигне чистота на метала от 98,7%.

Понякога се използва по-сложно и скъпо дестилационно пречистване, което дава на метала чистота от 99,995%, което позволява извличането на ценния кадмий.

химическа дестилация на цинк

7. Приложение

Търсенето на метал през последните години нараства, което се дължи основно на широкото използване на цинк в различни сектори на икономиката - автомобилостроене, металургия, авиация, тръбна промишленост, машиностроене, строителство, медицина и в производството на каучукови изделия и бои и лакове.

Повече от половината от цинка, произведен в света, се използва за защита на стоманата от корозия - поцинковане. Механизмът на тази защита е различен от този на другите антикорозионни покрития: кобалт, никел, кадмий, калай - всички тези елементи в редицата на метална активност са след желязото. Това означава, че те са химически по-устойчиви от желязото, "покриват" стоманената повърхност от влиянието на околната среда. Цинкът, напротив, е по-химически активен от желязото, той реагира с агресивните атмосферни компоненти по-рано. Оказва се, че цинкът не само механично предпазва желязото от външни въздействия, но го защитава и химически. Полученият електрохимичен процес разгражда цинка, запазвайки основния метал в безопасност. Такова покритие ще работи ефективно, дори ако има нарушение на целостта - чип или драскотина.

Поцинкованата ламарина се използва като покривен материал, отива за производството на предмети, които са в чест контакт с вода (кофи, резервоари).

Голяма стойност и сплави на цинк с други метали. Толкова отдавна познатият месинг (сплав от мед и цинк) се използва за производството на кондензаторни тръби, касети, различни клапани, радиатори и много други. Цинкът, въведен в определени концентрации, винаги подобрява механичните свойства на медта (нейната якост, пластичност, устойчивост на корозия). В допълнение, такова въвеждане намалява цената на сплавта - в края на краищата цинкът е много по-евтин от медта.

Цинковите сплави започват да се използват в печата, като постепенно заменят сплавта антимон-калай-олово за отливане на шрифтове. Сега все по-често се използва сплав № 3, съдържаща 95% цинк, 3% алуминий и магнезий. Цинкът се използва за направата на клишета, които позволяват печатно възпроизвеждане на рисунки и снимки.

Чистият цинк под формата на прах се използва за изместване на златото и среброто от цианидни разтвори; за пречистване на разтвор на цинков сулфат от мед и кадмий. Цинкът се използва при отделянето на оловото от благородните метали, тъй като образува с тях интерметални съединения, които са неразтворими в течно олово.

В пиротехниката цинковият прах се използва за производство на сини пламъци. Цинкът на прах се използва при изготвянето на специална защитна боя за технически обекти и сгради.

Листовете от чист цинк се използват широко в производството на галванични елементи.

Съединенията на цинка са широко използвани. Основното индустриално приложение на цинковия оксид ZnO е в производството на каучук, при което съкращава времето за втвърдяване на оригиналния каучук. Когато се смеси с изсушаващо масло, цинковият оксид се превръща в цинково бяло, използвано от бояджиите. Освен това ZnO увеличава живота на стъклото и затова се използва в производството на специални стъкла, емайли и глазури. Друга важна област на приложение е в състава на неутрализиращи козметични пасти и фармацевтични препарати.

Цинковият хлорид ZnCl2 се използва в производството на текстил, освен това се използва като антисептик за дърво и в производството на пергамент.

Цинковият хлорид се използва в редица металургични потоци. Използвайки разтвор на ZnCl2, металите се почистват преди запояване.

8. Цинк токсичност

Цинкът проявява токсични свойства при доза от 150-600 mg, смъртоносна доза е 6 g. При производствени условия, където цинкът се нагрява над точката на топене (419,5 ° C), цинковият оксид може да бъде във въздуха; отровен е, при вдишване предизвиква т. нар. леярска треска, изразяваща се в втрисане, главоболие, гадене, кашлица. Максимално допустимата концентрация за цинков оксид е 0,5 mg/m3. Чистият цинк не е опасен за хората; рядко наблюдаваните случаи на отравяне обикновено се свързват с индустриален цинк, замърсен с примеси от арсен, антимон и олово. От гледна точка на физиологията цинкът е основен елемент както за хората и животните, така и за растенията.

9. Цинкът и неговата роля в човешкия организъм

Цинкът е от съществено значение за нормалното функциониране на всяка клетка в тялото. Нормално човешкото тяло трябва да съдържа около 2-3 g цинк. Повечето от него се намират в кожата, черния дроб, бъбреците, ретината, косата, а при мъжете, освен това, в простатната жлеза.

Цинкът е един от жизненоважните микроелементи:

е част от повече от 40 металоензима, свързани с дишането и други физиологични процеси. Те катализират хидролизата на пептиди, протеини, някои естери и алдехиди;

е компонент на такива жизненоважни хормони като инсулин;

необходими за образуването на червени кръвни клетки и други кръвни клетки;

играе важна роля в синтеза на информационни РНК молекули в съответните места на ДНК (транскрипция), във функционирането на Т-клетъчната връзка на имунитета, в метаболизма на липиди и протеини, в стабилизирането на рибозоми и биополимери;

участва в метаболизма на въглехидратите поради инсулина, освен това витамин А се абсорбира от тялото само в присъствието на цинк, витамините С и Е са слабо смилаеми без този елемент;

е част от ензими и комплекси, които осигуряват най-важните физиологични функции на тялото:

Образуване, растеж и метаболизъм (метаболизъм) на клетките, протеинов синтез, заздравяване на рани;

Активиране на имунни отговори, насочени срещу бактерии, вируси, туморни клетки;

Усвояване на въглехидрати и мазнини;

Поддържане и подобряване на паметта;

Поддържане на вкусовата и обонятелната чувствителност;

Образуване на костите

Осигуряване на стабилност на ретината и прозрачност на очната леща;

Нормално развитие и функциониране на половите органи.

Човек получава цинк главно от храната. Тялото се нуждае от 10-20 mg от този минерал на ден. Съдържа се в храни като: моркови, цвекло, картофи, череши, сливи, ябълки, зеле, чесън, гъби, бобови растения, зърнени храни, ядки, яйца, сирене, мляко, морски дарове, месо.

Ниското ниво на цинк в кръвта е характерно за редица заболявания: атеросклероза, цироза на черния дроб, рак, сърдечни заболявания, ревматизъм, артрит, диабет, пептична язва на стомаха и дванадесетопръстника, язви по тялото.

При предозиране на цинк се наблюдават пристъпи на слабост, опасност от отравяне, тъй като цинкът проявява токсични свойства в доза от 150-600 mg, смъртоносна доза е 6 g. Може да бъде канцерогенен. Цинковият оксид и неговият метален прах причиняват патологични промени в белите дробове. Когато съединенията на този метал влязат в контакт с кожата, възникват екзема и дерматит.

Нуждата от цинк в човешкия живот

Цинкът е един от най-разпространените метали в индустрията. Поради своите характеристики, той е много лесен за обработка чрез налягане или високи температури и се използва широко в голямо разнообразие от области на националната икономика, науката, технологиите и медицината.

Търсенето на метал остава силно, благодарение на бързото нарастване на производството на антикорозионни покрития. Поцинкованото покритие често се оказва по-надеждно от другите, тъй като цинкът не само защитава желязото механично от външни влияния, но и го защитава химически.

Цинкът също е един от най-важните биологично активни елементи и е необходим за всички форми на живот.

Човешкото тяло съдържа около 2 g цинк. Въпреки че ензимите, съдържащи цинк, присъстват в повечето клетки, концентрацията му е много ниска и затова стана доста късно да се разбере колко важен е този елемент; необходимостта и незаменимостта на цинка за хората е установена преди 100 години.

Изследванията на цинка все още продължават. Въпреки че този метал е незабележим, евтин, цинкът е намерил хиляди приложения в света.

Библиография

1. Художници V.P., Selezneva E.A. Аналитична химия на елементите. "Наука" Москва 1975.- 543с.

2. Популярна библиотека на химичните елементи. М., Наука, 1977

3. Свойства на химичните елементи - Справочник на химика. Цинк - chem100.com

4. Казаков B.I. Метал от Атлантида (за цинк). М .: Металургия, 1984 - 128s.

5. Популярна библиотека на химичните елементи. Цинк - http://n-t.ru/ri/ps/

6. Зефиров Н. С. (главен редактор) Химическа енциклопедия: в 5 тома - Москва: Велика руска енциклопедия, 1999. - Т. 5. - 378 с.

Хоствано на Allbest.ru

Подобни документи

Разпространение на цинка в природата, промишленото му извличане. Суровини за производство на цинк, методи за получаването му. Основните минерали на цинка, неговите физични и химични свойства. Обхват на цинк. Съдържанието на цинк в земната кора. Добив на цинк в Русия.

резюме, добавено на 11/12/2010


Положението на цинка, кадмиевия фосфат и живака в периодичната система на D.I. Менделеев. Тяхното разпространение в природата, физични и химични свойства. Получаване на цинков фосфат. Синтез и изследване на редокс свойствата на цинка.

курсова работа, добавена на 12.10.2014 г


Физични, химични свойства и приложение на цинка. Веществен състав на цинксъдържащи руди и концентрати. Методи за преработка на цинков концентрат. Електроотлагане на цинк: основните показатели на процеса на електролиза, неговото изпълнение и поддръжка.

курсова работа, добавена на 08.07.2012 г


Характеристики на влиянието на различни примеси върху структурата на кристалната решетка на цинков селенид, характеристики на неговите физико-химични свойства. Легиране на цинков селенид, дифузия на примеси. Използването на цинков селенид, който е легиран с различни примеси.

курсова работа, добавена на 22.01.2017 г


презентация, добавена на 16.02.2013 г


Характеристика на свойствата и структурата на съединението цинков селенид. Описание на характеристиките, технологиите на различните начини за получаването му. Индустриални принципи на легиране на полупроводници. Сплавни добавки на цинков селенид и описание на свойствата на легираните проби.

курсова работа, добавена на 22.01.2017 г


Обща характеристика на елементите от медната подгрупа. Основни химични реакции на медта и нейните съединения. Изучаване на свойствата на среброто и златото. Разглеждане на особеностите на цинковата подгрупа. Получаване на цинк от руди. Изследване на химичните свойства на цинка и живака.

презентация, добавена на 19.11.2015 г


Анализ на ефекта на цинка върху качествения и количествения състав на микрофлората в почвата на урбанизирани екосистеми в град Калининград, провеждане на собствен експеримент. Идентифициране на група микроорганизми, които са устойчиви на високи концентрации на цинк.

курсова работа, добавена на 20.02.2015 г


Физико-химични характеристики на кобалта. Комплексни съединения на цинка. Изследване на сорбционната предварителна концентрация на Co в присъствието на цинк от хлоридни разтвори в йонообменници. Техническият резултат, постигнат при изпълнението на изобретението.

резюме, добавено на 14.10.2014 г


Характеристики на цинка и медта като химични елементи и мястото им в периодичната система на Менделеев. Получаване на цинк от полиметални руди чрез пирометалургични и електролитни методи. Начини за използване на мед в електротехниката и производството.

Без "защита" те са изядени от корозия. Спестява цинк. Бяло-син метал се нанася върху основата с тънък филм.

слухово прилагателно " поцинкована". Често се замества с думите: - кофи, покриви, тел. В таблицата на химичните елементи цинкът е отпред.

Това означава, че той е по-активен, тоест пръв реагира с въздуха.

Корозията, както знаете, се получава именно от контакта на влагата от атмосферата с метала.

метален цинкпървият поема удара, спестявайки метала отдолу. Следователно кофите са точно поцинковани, а не с покритие или.

Тези елементи са разположени след желязото. Те ще изчакат, докато този метал бъде унищожен и едва тогава ще започнат да се разлагат.

Атомният номер на цинка е 30. Това е номерът на 2-ра група от 4-ти период от таблицата на химикалите. Обозначението на метала е Zn.

Той е неразделна част от планинските руди, минерали, пренася се от водата и дори се намира в живите тъкани.

Така например някои сортове теменужки активно натрупват метал. Но подчертайте чист цинкуспява едва през 18 век.

Това направи германецът Андреас Сигизмунд Маргграф. Той калцинира сместа цинков оксидс .

Експериментът беше успешен, тъй като беше проведен без достъп на въздух, тоест кислород. Огнеупорен съд от.

Химикът постави получените метални пари в хладилника. Под въздействието на ниски температури цинкови частицисе настани по стените му.

Находища и добив на цинк

Сега всяка година в света се добиват около 10 милиона тона синкав метал в чист вид. Съдържанието му в земната кора е 6-9%.

Тези проценти са разпределени между 50 държави. Първенци са Перу, САЩ, Канада, Узбекистан, но най-вече цинкови отлаганияв Австралия и

Всяка от тези страни притежава приблизително 3 десетки милиона тона метал с пореден номер 30.

В бъдеще обаче океанът може да заеме първото място в класацията. Основен резерви от цинкконцентриран във водите му, на дъното му.

Вярно е, че все още не са се научили да разработват офшорно находище. Технологията е налице, но е твърде скъпа.

Следователно почти 3 милиона тона цинк лежат на дъното на Червено море, да не говорим за резервите на Карибите и Средноатлантическия хребет.

Приложение на цинк

Имате нужда от цинк. В основата е добавен метал. минимум дози цинкнаправете ги вискозни, лесно поддаващи се, послушни в ръцете на господаря.

30-ият елемент също изсветлява продукта, така че често се използва за създаване на т.нар.

Въпреки това, с цинка, основното нещо е да не прекалявате. Дори 3 десети от съдържанието на метал ще го направят крехък, чуплив.

Намалява метала и точката на топене на сплавта. В производството се използват медно-цинкови съединения, открити в древен Египет. Сплавта е евтина, лесна за обработка, изглежда привлекателна.

Поради ниската точка на топене, цинкът се превърна в "героя" на микросхемите и всички видове.

Той, като калай, лесно и здраво свързва малки части помежду си. При ниски температури металът е крехък, но вече при 100-150 градуса става ковък, гъвкав.

Това физическо свойство на цинкаи се използва от индустриалци и занаятчии.

Интересното е, че при още по-голяма топлина, например до 500 градуса, елементът отново се превръща в крехък и ненадежден.

Кюлът с ниска степен на топене е финансово изгоден за индустриалците. Имате нужда от по-малко гориво, няма нужда да плащате повече за скъпо оборудване.

Спестяват и от обработката на получените "отливки" от цинк. Тяхната повърхност често дори не изисква допълнително полиране.

Металът се използва активно в автомобилната индустрия. Сплави на базата на цинк се използват за дръжки на врати, скоби, интериорен декор, брави, огледала, корпуси на чистачките на предното стъкло.

В автомобилостроенето Цинкови сплавивисок процент. Последното прави връзката по-устойчива на износване и издръжлива.

Цинковият оксид се добавя към автомобилните гуми. Без него гумата е с лошо качество.

Водещата роля в икономиката на много страни се играе от чугун и. Производството им е немислимо без цинк. В месинга е от 30 до 50 процента (в зависимост от вида на сплавта).

Месингът не е само за дръжките на вратите. От него се произвеждат и съдове за миксери и високотехнологично оборудване за фабрики от различен профил.

широко използвани и цинкови листове. Те са в основата на печатните форми в полиграфията.

Листовете се използват за производство на източници на енергия, тръби, покривни покрития и канализационни улуци.

Цинкът е неразделна част от много бои. И така, цинковият оксид се използва като бяла боя. Между другото, това покритие се използва в космонавтиката.

За ракети, сателити са необходими багрила, които отразяват светлината, а съединенията на основата на цинк правят това най-добре.

Той е незаменим в борбата с радиацията. Под лъчите му металният сулфид пламва, издавайки наличието на опасни частици.

Желан на цинков елементи фармацевти. Цинкът е антисептик. Добавя се към мехлеми за новородени, лечебни състави.

Освен това някои лекари смятат, че цинкът, или по-скоро неговата липса, причинява шизофрения.

Ето защо, твърдят лекарите, е необходимо да се използват продукти, съдържащи метал.

Най-много цинк в морските дарове. Не напразно металните находища се съхраняват в океанските дълбини.

Ролята на цинка в човешкото тяло

Средното съдържание на цинк е 2-3 грама. Част от него се натрупва в мускулната и костната тъкан, 20% - в кожата. Този микроелемент се намира в левкоцитите, еритроцитите, спермата, в простатата и панкреаса и черния дроб. Влиза в състава на около 400 ензима, най-изследваният е карбоанхидразата. Протеин, съдържащ цинк, се намира в червените кръвни клетки. Той разгражда въглеродната киселина на въглена киселина и бикарбонат за изхвърляне от тялото. Чистият въглероден диоксид в кръвния поток образува газови тапи, но неговото производно, въглеродната киселина, е водоразтворима и лесно се разлага от ензима.

Функции на цинка в организма:

• Участва в разграждането и синтеза на въглехидрати, протеини и мазнини.
• Влиза в състава на хормони, антитела, левкоцити, повишава имунитета.
• Повишава регенеративните способности на организма.
• Детоксикира въглеродния диоксид от тялото.
• Повлиява образуването на мъжки полови хормони, подпомага здравето на простатата.
• Участва в метаболитните процеси на щитовидната жлеза, надбъбречните жлези, яйчниците и хипофизата. Предпазва панкреаса от увреждане, необходим е за секрецията на инсулин.
• Спомага за по-доброто усвояване на витамин Е, подпомага обмяната на витамин А.
• Благоприятен ефект върху здравето на зъбите: цинкът се съдържа в ензимите и костните клетки.
• Облекчава възпалението, подобрява състоянието на кожата.
• Допринася за нормализирането на структурата на рибозомите, рибонуклеиновите и дезоксирибонуклеиновите киселини (РНК и ДНК), участва в деленето на клетките.
• По време на бременността приемът на цинк в тялото на майката влияе върху формирането на костната, сърдечно-съдовата, дихателната и пикочно-половата система. При недостиг на цинк се увеличава рискът от преждевременно раждане или аборт.
• Цинкът е от съществено значение за нормалното функциониране на нервната система и мозъка. В нарушение на обмена на цинк увеличава риска от развитие на болестта на Алцхаймер.
• Нормализира работата на черния дроб.
• Подпомага обонятелните и вкусовите рецептори, има благоприятен ефект върху органите на зрението.
• Участва в образуването на солна киселина в стомашно-чревния тракт (стомашно-чревния тракт), поддържа киселинно-алкалния баланс.

Сериозната липса на цинк е изпълнена с нарушаване на вътрешните жлези, метаболитни процеси и рискът от неоплазми се увеличава. При бременни жени може да настъпи преждевременно раждане, атонично кървене, маточната мускулатура ще се свива дълго време. Цинкът се използва активно за лечение на заболявания на нервната, пикочно-половата и кръвоносната системи.

Животински и растителни източници на цинк

Растителни източници (Таблица 1):

• Зеленчуци: броколи, моркови, карфиол, репички, маруля, спанак. Както и царевица, зелен лук, аспержи, картофи и домати.
• Плодове и плодове: цитрусови плодове, ябълки, касис, боровинки. Както и малина, слива, череша, круша, праскова и др.
• Ядки (орехи, фъстъци, кедрови ядки, кашу, кокос).
• Сушени плодове (смокини, сини сливи, фурми, сушени кайсии).
• Зърнени култури: кафяв ориз, ечемик, пшенични трици, елда, овесени ядки.
• Слънчогледови и тиквени семки.
• гъби.
• Зелен чай, какао.
• Бобови растения (грах, боб, леща).
• мая.

Животински източници (Таблица 1):

• Пилешко, заешко, младо агнешко и телешко месо.
• Риба (мерлуза, камбала, треска, риба тон и др.). Морски дарове (стриди, скариди, миди).
• Мляко, твърдо сирене, извара.
• яйца.
• Карантии (сърце, говежди език, черен дроб).

Таблица 1. Съдържанието на цинк в продуктите

миди	60
Пшенични трици	16
Телешки черен дроб (обработен)	15
говеждо месо	8
тиквени семена	7,5
кедрови ядки	6,5
боб	4,2
Кашу	4
спанак	3,8
Овесена каша	3
Бадемово	2,1
птиче месо	2-2,4
Боб	1,2
Сушени кайсии	0,75
Зелен лук	0,4
авокадо	0,3

Експертен съвет. Зърнените храни се консумират най-добре сурови. След полиране на ориз, например, съдържанието на цинк в него се намалява с 80%. Не забравяйте да разнообразите диетата си с животински продукти, те се усвояват по-добре.

• Готвенето също води до загуба на този ценен минерал. Опитайте се да ядете повече пресни зеленчуци и плодове.
• Месните продукти трябва да бъдат задушени или на пара, а не пържени или преварени.
• Ако не обичате зеленчуци и плодове, пийте прясно изцедени сокове. Те имат по-висока концентрация на цинк.
• Забравете за инстантните зърнени храни, всички полезни бяха унищожени по време на обработката. Дневният прием на цинк е даден в таблица 2.

Таблица 2. Дневен прием на цинк

Взаимодействие с други елементи

Органичният цинк се натрупва в малки дози. Адсорбцията се извършва в стомашно-чревния тракт, главно в тънките черва. Интересен факт е, че цинкът се усвоява по-бързо от животински продукти, отколкото от плодове и зеленчуци. В последния случай фитиновата киселина пречи на цинка, което образува неразтворими солни съединения с цинка.

Характеристики за съвместимост с цинк:

• Добре съвместим с витамин А, подобрява усвояването и бионаличността на цинка.
• Повишават свойствата на цинковите йони на фосфора, лития и калция (в малки дози).
• Цинкът не е съвместим с медта, тъй като те се абсорбират по същите канали.
• Тежките метали (олово, кадмий) изместват цинка от тялото.
• Цинкът не трябва да се приема едновременно с желязо, калай и манган, тогава се абсорбира по-лошо.
• Действа в комбинация с витамин Е. Най-често дефицитът на цинк и витамин Е се диагностицира едновременно.
• Препаратите от групата на тетрациклините също изместват цинка от тялото.
• Допълнителният прием на фолиева киселина забавя усвояването на микроелемента.
• Цинкът е несъвместим с аспирина.
• Хистидинът и цистеинът са аминокиселини, открити в животински продукти. Те подобряват усвояването на цинка.

дефицит на цинк

Има 3 форми на дефицит на цинк: остър, подостър и хроничен. Последният вариант също е свързан с вроден ентеропатичен акродерматит.

Дефицитът на цинк се проявява със следните симптоми:

• Умора, намалена концентрация, безсъние, нервни разстройства.
• Зрително увреждане, загуба на вкус.
• Загуба на апетит, загуба на тегло.
• Разтройство.
• анемия
• Кожни проблеми: появата на алергични обриви, язви, екзема, дерматит. Ноктите се ексфолират, върху тях се забелязват петна от бял цвят.
• Скучна и безжизнена коса, пърхот, петниста алопеция.
• Намаляването на инсулина в кръвта увеличава риска от развитие на диабет.
• При деца, хипогонадизъм, нарушен пубертет.
• При мъжете са възможни проблеми със сексуалната активност, нарушаване на простатната жлеза и безплодие при жените.
• Намален имунитет.
• За бременните жени дефицитът на цинк е изпълнен с преждевременно раждане.

Недостигът на цинк се появява, ако човек получава по-малко от 7 mg от храната. На първо място, трябва да коригирате диетата, като добавите към нея месо, риба и морски дарове. Не забравяйте пресните зеленчуци и плодове. Необходимо е да се приемат минерални комплекси само според указанията на лекар и в предписаната от него доза.

Излишък на цинк в организма

Причини за излишък на цинк:

• Работа в опасно производство с цинкови съединения.
• Неконтролиран прием на лекарства, съдържащи този микроелемент.
• Нарушения на метаболизма на цинка.

важно! Дългосрочната употреба на лекарства, съдържащи цинк (повече от 100 mg на ден), е изпълнена с появата на ерозии, язви и намален имунитет. Доза от 200 mg е силен еметик

Симптоми на излишък на цинк:

• Влошаване на имунитета.
• Патологии на косата, ноктите и кожата.
• Често гадене, болки в стомаха, разстройство на изпражненията.
• Намаляване нивото на мед, кадмий и желязо в организма.
• Нарушаване на функциите на черния дроб, простатата, панкреаса.
• Сладък вкус в устата, честа жажда.

Ако отравянето е настъпило в резултат на контакт с цинкови изпарения, това се проявява чрез спад на налягането, конвулсии, задух, гадене и болка в черния дроб. Ако забележите характерни симптоми, свържете се с ендокринолог и се изследвайте. В случай на хроничен или остър излишък на микроелемент е необходима медицинска помощ. Детоксикацията се провежда с препарати Ацетилсалицилова киселина, Унитиол, Тиосулфат.

Препарати с цинк

Когато избирате лекарство, обърнете внимание на това каква форма на веществото е включена в него. Сулфатите се използват в най-бюджетните серии, но те се възприемат по-лошо от тялото от хелат, ацетат, пиколинат или глицерат. Лекарствата се предлагат в различни форми:

• супозитории.
• Мехлеми.
• Капки.
• Таблетки за дъвчене и таблетки за смучене.
• Капсули.
• Таблетки с покритие и без покритие.
• Ефервесцентни таблетки.

Често производителите произвеждат витаминни комплекси за определени групи:

• За мъже: Complivit Selmevit, Duovit за мъже, Zinc Chelate, Zincteral и др.
• За жени: VitrumBeauty, Complivit shine, Duovit за жени и др.
• За деца: Калций + цинков глюконат, Витажуйки, Витамишки, Дуовит за деца, Витрум Джуниър и др.

Приемайте за предпочитане един час преди хранене или 2 часа след това. Не се препоръчва да се пие едновременно с антибиотици, контрацептиви и други лекарства.

Цинкът се използва активно в редица лекарства:

• В ректални супозитории за хемороиди (Relief Ultra, Anuzol).
• В офталмологични капки (Офталмол, Окуметил, Цинков сулфат).
• В монопрепарати (Fenuls цинк, Zincteral, Zinkozak, Zinc Picolinate и др.).
• В мехлеми (цинков маз и неговите аналози).

Цинкът е удивителен и незаменим елемент: гледайте видеото по-долу.

Държавно учебно заведение

средно професионално образование в Ленинградска област Политехнически колеж Подпорожие

Търсене и изследователска работа по химия

Предмет:

"Цинк и неговите свойства"

Изпълнил: ученик от група No. 89

Пълно име: Юриков Алексей Александрович

Проверен от учителя: Ядикина Людмила Алексеевна

Подпорожие

1. Позиция в периодичната система и структурата на атома

2. История на откритията

3. Да бъдеш сред природата

4. Физически свойства

5. Химични свойства

6. Получаване на метален цинк

7. Приложения и последици за човешкото здраве

8. Моите изследвания

9. Литература

Позиция в периодичната система

и структурата на атома

елемент цинк (Zn)в периодичната таблица има пореден номер 30.

Той е в четвърти период от втора група.

атомно тегло = 65,37

валентност II

Естественият цинк се състои от смес от пет стабилни нуклида: 64Zn (48,6% тегловни), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) и 70Zn (0,6%).

Конфигурация на два външни електронни слоя 3 с 2 стр 6 д 10 4 с 2 .

История на откритията

Сплави от цинк и мед - месинг - са били известни на древните гърци и египтяни. Цинкът е получен през 5 век. пр.н.е д. в Индия. Римският историк Страбон през 60-20 г. пр.н.е. д. пише за получаване на метален цинк или "фалшиво сребро". Впоследствие тайната за получаване на цинк в Европа беше загубена, тъй като цинкът, образуван по време на термичната редукция на цинкови руди при 900 ° C, преминава в пара. Парите от цинк реагират с атмосферния кислород, образувайки рохкав цинков оксид, който алхимиците наричат ​​"бяла вълна".

метален цинк

През 16 век са направени първите опити за топене на цинк във фабрики. Но производството "не вървеше", технологичните трудности бяха непреодолими. Те се опитаха да получат цинк по същия начин, както другите метали. Рудата беше изгорена, превръщайки цинка в оксид, след което този оксид беше редуциран с въглища ...

Цинкът, разбира се, беше намален чрез взаимодействие с въглища, но ... не беше разтопен. Не беше разтопен, защото този метал вече се беше изпарил в пещта за топене - точката му на кипене беше само 906 ° C. И в пещта имаше въздух. Срещайки го, активните цинкови пари реагират с кислород и отново се образува първоначалният продукт, цинков оксид.

Беше възможно да се установи производство на цинк в Европа едва след като рудата започна да се редуцира в затворени реторти без достъп на въздух. Приблизително същият "груб" цинк се получава сега и се пречиства чрез рафиниране. Около половината от цинка, произведен в света, сега се получава по пирометалургичен метод, а другата половина по хидрометалургичен метод.

Трябва да се има предвид, че в природата почти никога не се срещат чисти цинкови руди. Съединенията на цинка (обикновено 1-5% по отношение на метала) са част от полиметалните руди. Цинковите концентрати, получени по време на обогатяването на рудата, съдържат 48-65% цинк, до 2% мед, до 2% олово, до 12% желязо. И плюс част от процента разпръснати и редки метали ...

Сложният химичен и минералогичен състав на рудите, съдържащи цинк, е една от причините производството на цинк да се роди дълго и трудно. Все още има нерешени проблеми при преработката на полиметални руди... Но да се върнем на пирометалургията на цинка – този процес разкрива чисто индивидуални особености на този елемент.

При рязко охлаждане цинковите пари веднага, заобикаляйки течното състояние, се превръщат в твърд прах. Това донякъде усложнява производството, въпреки че елементарният цинк се счита за нетоксичен. Често се налага цинкът да се съхранява под формата на прах, а не да се стопи на слитъци.

В пиротехниката цинковият прах се използва за производство на сини пламъци. Цинковият прах се използва при производството на редки и благородни метали. По-специално, този цинк се използва за изместване на златото и среброто от цианидни разтвори. Парадоксално, когато самият цинк (и кадмий) се получава чрез хидрометалургичен метод, цинковият прах се използва за пречистване на разтвор на меден сулфат и кадмий. Но това не е всичко. Замисляли ли сте се защо металните мостове, участъците на фабричните етажи и други големи метални изделия най-често са боядисани в сиво?

Основният компонент на боята, използвана във всички тези случаи, е същият цинков прах. Смесен с цинков оксид и ленено масло, той се превръща в боя, която осигурява отлична защита от корозия. Тази боя също е евтина, пластична, прилепва добре към металната повърхност и не се отлепва при температурни промени. Цветът на мишката е по-скоро предимство, отколкото недостатък. Продуктите, които са покрити с такава боя, не трябва да бъдат маркови и в същото време спретнати.

Свойствата на цинка са силно повлияни от неговата степен на чистота. При 99,9 и 99,99% чистота, цинкът се разтваря добре в киселини. Но си струва да "добавите" още една девет (99,999%) и цинкът става неразтворим в киселини дори при силно нагряване. Цинкът с тази чистота се отличава и с висока пластичност, може да се изтегля в тънки нишки. И обикновеният цинк може да се навие на тънки листове, само като се нагрее до 100-150 ° C. Загрят до 250 ° C и по-горе, до точката на топене, цинкът отново става крехък - настъпва друго пренареждане на неговата кристална структура.

Цинковата ламарина се използва широко в производството на галванични клетки. Първата "волтова колона" се състоеше от кръгове от цинк и мед. И в съвременните химически източници на ток отрицателният електрод най-често се прави от цинк.

Ролята на този елемент в полиграфията е значителна. Цинкът се използва за направата на клишета, които позволяват печатно възпроизвеждане на рисунки и снимки. Специално подготвеният и обработен типографски цинк възприема фотографско изображение. Това изображение е защитено на правилните места с боя, а бъдещото клише е гравирано с киселина. Изображението става релефно, опитни гравьори го почистват, правят отпечатъци и след това тези клишета отиват в печатарските машини.

Има специални изисквания за отпечатване на цинк: на първо място, той трябва да има финозърнеста структура, особено на повърхността на слитъка. Следователно цинкът, предназначен за печат, винаги се отлива в затворени форми. За „подравняване“ на структурата се използва отгряване при 375°C, последвано от бавно охлаждане и горещо валцуване. Наличието на примеси в такъв метал, особено олово, също е строго ограничено. Ако има много от него, тогава няма да е възможно да се гравира клишето, както трябва. Ако оловото е по-малко от 0,4%, е трудно да се получи желаната фина кристална структура. Именно по този ръб „вървят” металурзите в стремежа си да задоволят изискванията на печатарската индустрия.

Да бъдеш сред природата

В природата цинкът се среща само под формата на съединения.

сфалерит(цинкова смес, ZnS) има формата на кубични жълти или кафяви кристали; плътност 3,9-4,2 g / cm 3, твърдост 3-4 по скалата на Mohs. Съдържа като примеси кадмий, индий, галий, манган, живак, германий, желязо, мед, калай и олово.

В кристалната решетка на сфалерита цинковите атоми се редуват със серни атоми и обратно. Серните атоми в решетката образуват кубична опаковка. Цинковият атом се намира в тези тетраедрични празнини.

ВУРЦИТ(ZnS) представлява кафяво-черни шестоъгълни кристали с плътност 3,98 g/cm 3 и твърдост 3,5-4 по скалата на Моос. Обикновено съдържа повече цинк от сфалерита. Във вюрцитната решетка всеки цинков атом е заобиколен тетраедрично от четири серни атома и обратно. Подреждането на слоевете вюрцит се различава от разположението на слоевете сфалерит.

СМИТСОНИТ(цинков шпат, ZnCO 3) се среща под формата на бели (зелени, сиви, кафяви, в зависимост от примесите) тригонални кристали с плътност 4,3-4,5 g / cm 3 и твърдост 5 по скалата на Mohs.

КАЛАМИН(Zn 2 SiO 4 *H 2 O*ZnCO 3 или Zn 4 (OH) 4 *H 2 O*ZnCO 3) е смес от карбонат и цинков силикат; образува бели (зелени, сини, жълти, кафяви в зависимост от примесите) ромбични кристали с плътност 3,4-3,5 g / cm 3 и твърдост 4,5-5 по скалата на Mohs.

УИЛЕМИТ(Zn 2 SiO 4) се среща под формата на безцветни или жълто-кафяви ромбоедрични кристали с плътност 3,89-4,18 g / cm 3 и твърдост 5-5,5 по скалата на Mohs.

ЦИНКИТ(ZnO) - шестоъгълни кристали с жълт, оранжев или червен цвят с вюрцитна решетка и твърдост 4-4,5 по скалата на Моос.

ГАНИТ(Zn) има вид на тъмнозелени кристали с плътност 4-4,6 g / cm 3 и твърдост 7,5-8 по скалата на Mohs.

В допълнение към горното са известни и други цинкови минерали:

монхаймит (Zn, Fe)CO 3

хидроцит ZnCO 3 *2Zn(OH) 2

доверен (Zn, Mn)SiO 4

Zn хетеролит

франклинит (Zn, Mn)

халкофанит (Mn, Zn) Mn 2 O 5 * 2H 2 O

госларит ZnSO 4 *7H 2 O

цинков халканит (Zn, Cu)SO 4 * 5H 2 O

адамин Zn 2 (AsO 4) OH

тарбутит Zn 2 (PO 4)OH

деклоазит (Zn, Cu)Pb(VO 4)OH

леграндит Zn 3 (AsO 4) 2 * 3H 2 O

хопеит Zn 3 (PO 4) * 4H 2 O

Физически свойства

Цинкът е синкаво-бял метал със средна твърдост, топящ се при 419 ° C, а при 913 ° C се превръща в пара; плътността му е 7,14 g/cm 3 . При обикновени температури цинкът е доста крехък, но при 100-110 ° C се огъва добре и се навива на листове, а във въздуха се покрива със защитен оксиден филм.

Химични свойства

Във въздуха при температури до 100°C цинкът бързо потъмнява, покривайки се с повърхностен филм от основни карбонати. Във влажен въздух, особено в присъствието на CO 2 , металът се разрушава дори при обикновени температури. При силно нагряване на въздух или в кислород цинкът гори интензивно със синкав пламък с образуването на бял дим от цинков оксид ZnO. Сухият флуор, хлор и бром не взаимодействат с цинка на студено, но в присъствието на водна пара металът може да се запали, образувайки например ZnCl2. Нагрята смес от цинков прах със сяра дава цинков сулфид ZnS. Силните минерални киселини енергично разтварят цинка, особено при нагряване, за да образуват съответните соли. При взаимодействие с разреден HCl и H 2 SO 4 се освобождава H 2, а с HNO 3 - в допълнение, NO, NO 2, NH 3. Цинкът реагира с концентрирана HCl, H 2 SO 4 и HNO 3 , освобождавайки съответно H 2 , SO 2 , NO и NO 2 . Разтвори и стопилки на основи окисляват цинка с освобождаване на Н 2 и образуване на водоразтворими цинкити. Интензивността на действието на киселините и основите върху цинка зависи от наличието на примеси в него. Чистият цинк е по-малко реактивен по отношение на тези реагенти поради високото свръхнапрежение на водорода върху него. Във вода цинковите соли се хидролизират при нагряване, освобождавайки бяла утайка от Zn(OH) 2 хидроксид. Известни комплексни съединения, съдържащи цинк, като SO 4 и др.

Той се намира във втората група, странична подгрупа на периодичната система на Менделеев и е преходен метал. Серийният номер на елемента е 30, масата е 65,37. Електронната конфигурация на външния слой на атома е 4s2. Единственото и постоянно е "+2". Преходните метали се характеризират с образуването на комплексни съединения, в които те действат като комплексообразуващ агент с различни координационни числа. Това важи и за цинка. Има 5 естествено стабилни изотопа с масови числа от 64 до 70. В същото време изотопът 65Zn е радиоактивен, неговият полуживот е 244 дни.

Цинкът е сребристо-син метал, който бързо образува защитен оксиден филм, когато е изложен на въздух, скривайки блясъка му. При отстраняване на оксидния филм цинкът проявява свойствата на металите - сияние и характерен ярък блясък. В природата цинкът се намира в много минерали и руди. Най-често срещаните: клеофан, цинкова бленда (сфалерит), вюрцит, марматит, каламин, смитсонит, вилемит, цинкит, франклинит.

Смитсонит

Като част от смесените руди, цинкът се среща с постоянните си спътници: талий, германий, индий, галий, кадмий. Земната кора съдържа 0,0076% цинк, а 0,07 mg / l от този метал се намира в морската вода под формата на соли. Формулата на цинка като просто вещество е Zn, химичната връзка е метална. Цинкът има хексагонална плътна кристална решетка.

Физични и химични свойства на цинка

Точката на топене на цинка е 420 °C. При нормални условия той е чуплив метал. При нагряване до 100-150 ° C, пластичността и пластичността на цинка се увеличават, възможно е да се произвежда тел от метално и ролково фолио. Точката на кипене на цинка е 906 °C. Този метал е отличен проводник. Започвайки от 200 °C, цинкът лесно се стрива в сив прах и губи пластичност. Металът има добра топлопроводимост и топлинен капацитет. Описаните физични параметри позволяват използването на цинк в съединения с други елементи. Месингът е най-известната цинкова сплав.

Медни духови инструменти

При нормални условия повърхността на цинка моментално се покрива с оксид под формата на сиво-бяло матово покритие. Образува се поради факта, че кислородът във въздуха окислява чисто вещество. Цинкът като просто вещество реагира с халкогени, халогени, кислород, основи, киселини, амоний (неговите соли). Цинкът не взаимодейства с азот, водород, бор, въглерод и силиций. Химически чистият цинк не реагира с разтвори на киселини и основи. - металът е амфотерен и при взаимодействие с алкали образува сложни съединения - хидроксоцинкати. Кликнете, за да разберете какви експерименти за изследване на свойствата на цинка могат да се правят у дома.

Реакцията на сярна киселина с цинк и получаването на водород

Взаимодействието на разредена сярна киселина с цинк е основният лабораторен метод за получаване на водород. За това се използва чист зърнест (гранулиран) цинк или технически цинк под формата на отпадъци и стърготини.

Ако се вземат много чист цинк и сярна киселина, тогава водородът се освобождава бавно, особено в началото на реакцията. Поради това понякога се добавя малко разтвор на меден сулфат към разтвора, който е охладен след разреждането. Металната мед, отложена върху цинковата повърхност, ускорява реакцията. Най-добрият начин за разреждане на киселина за получаване на водород е да се разреди концентрирана сярна киселина с плътност 1,19 с вода в съотношение 1:1.

Взаимодействие на концентрирана сярна киселина с цинк

В концентрираната сярна киселина окислителят не е водороден катион, а по-силен окислител, сулфатният йон. Той не се проявява като окислител в разредена сярна киселина поради силна хидратация и в резултат на това ниска подвижност.

Как концентрираната сярна киселина ще реагира с цинка зависи от температурата и концентрацията. Реакционни уравнения:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Концентрираната сярна киселина е силен окислител поради степента на окисление на сярата (S⁺⁶). Той взаимодейства дори с метали с ниска активност, тоест с метали преди и след водород, и за разлика от разредената киселина никога не отделя водород по време на тези реакции. При реакциите на концентрирана сярна киселина с метали винаги се образуват три продукта: сол, вода и продукт на редукция на сярата. Концентрираната сярна киселина е толкова силен окислител, че дори окислява някои неметали (въглища, сяра, фосфор).