Цинк (химич. элемент)

Цинк (химич. элемент)
Цинк / Zinc (Zn)кусочки цинка
Атомный номер 30
Внешний вид простого вещества вязкий металл
голубовато-серого цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
65,39 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 138 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
905,8(9,39) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d10 4s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 125 пм
Радиус иона (+2e) 74 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,65
Электродный потенциал -0,763
Степени окисления 2
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 7,133 г/см³
Удельная теплоёмкость 25,470 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 116 Вт/(м·K)
Температура плавления 692,73 K
Теплота плавления 7,28 кДж/моль
Температура кипения 1180 K
Теплота испарения 114,8 кДж/моль
Молярный объём 9,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Период решётки 2,660 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 234,00 K
Запрос Цинк перенаправляется сюда, если вы имели в виду венгерскую теннисистку см. статью Цинк, Мелинда

Содержание

История

Сплав цинка с медью — латунь — был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его окиси с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.

Происхождение названия

Схема атома цинка

Латинское zincum переводится как «белый налет». Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского «ченг», хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово «цинк» встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16—17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому «цинко» — налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название «цинк» стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе

Наиболее распространенный минерал цинка — сфалерит, или цинковая обманка ZnS. Разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Получение

Цинк в природе как самородный метал не проявляется. 3.

Физические свойства

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами а = 0,26649 нм, с = 0,49468 нм. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150°C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка.

Химические свойства

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал −0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа.

На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:

2Zn + O2 = 2ZnO.

Оксид цинка реагирует как с растворами кислот:

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

так и щелочами:

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + Н2О,

Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑,

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

и растворами щелочей:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑,

образуя гидроксоцинкаты. С растворами кислот и щелочей очень чистый цинк не реагирует. Взаимодействие начинается при добавлении нескольких капель раствора сульфата меди CuSO4.

При нагревании цинк реагирует с галогенами с образованием галогенидов ZnHal2. С фосфором цинк образует фосфиды Zn3P2 и ZnP2. С серой и ее аналогами — селеном и теллуром — различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe2 и ZnTe.

С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn3N2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550—600°C.

В водных растворах ионы цинка Zn2+ образуют аквакомплексы [Zn(H2O)4]2+ и [Zn(H2O)6]2+.

Применение

Цинкование 45-60%
В медицине(оксид цинка как антисептик) 10%
Производство сплавов 10%
Производство резиновых шин 10%
Масляные краски 10%

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота и др. Из чернового свинца в виде так называемой «серебристой пены» интерметаллидов цинка с серебром и золотом, и обрабатываемых обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка, которая хорошо известна всем, кто видел оцинкованное ведро, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконтрукций). Также используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: Марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи, ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др). Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, в последние годы интенсивно разрабатываются на основе системы цинк-воздух — аккумуляторы для компьютеров (ноутбуки) и в этой области достигнут значительный успех (большая, чем у литиевых батарей энергия, ресурс и они дешевле в 3 раза), так же эта система очень перспективна для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км). Входит в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления. Цинк — важный компонент латуни. Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

Список стран по производству цинка в 2006 году (на основе «Геологического обзора Соединенных Штатов»)[1]:

Место Страна Производительность (тонн)
Планета 10,000,000
1 Китай 2,600,000[2]
2 Австралия 1,380,000
3 Перу 1,201,794
4 США 727,000
5 Канада 710,000
6 Мексика 480,000[2]
7 Республика ИрландияИрландия 425,700
8 Индия 420,800
9 Казахстан 400,000[2]
10 Швеция 192,400
11 Россия 190,000 [2]
12 Бразилия 176,000[2]
13 Боливия 175,000[2]
14 Польша 135,600
15 Иран 130,000[2]
16 Марокко 73,000[2]
17 Намибия 68,000[2][3]
18 Северная Корея 67,000[2]
19 Турция 50,000[2]
20 Вьетнам 48,000[2]
21 Таиланд 45,000[2]
22 Гондурас 37,646
23 Финляндия 35,700
24 ЮАР 34,444
25 Чили 31,725
26 Аргентина 30,300[2]
27 Болгария 17,300[2]
28 Румыния 9,600[2]
29 Япония 7,169
30 Алжир 5,000[2]
31 Саудовская Аравия 1,500[2]
32 Грузия 400[2]
33 Босния и Герцеговина 300[2]
34 Мьянма 100[2]

Биологическая роль

Цинк:

  • необходим для продукции спермы и мужских гормонов.
  • необходим для метаболизма витамина E, который является предшественником половых гормонов и включается в продукцию тестостерона.
  • важен для нормальной деятельности простаты.
  • участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста.

Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах. Однако в тыквенных семечках содержится всего на 26 % меньше цинка, чем в устрицах. Например, съев 45 грамм устриц, человек получит столько же цинка, сколько содержится в 60 граммах тыквенных семечек.

См. также

  • Категория:Соединения цинка

Ссылки

Примечания

  1. Minerals Yearbook 2006
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ориентировочно
  3. does not include ores sent to solvent extraction-electrowinning plant



Wikimedia Foundation. 2010.

Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "Цинк (химич. элемент)" в других словарях:

  • Цинк (химич. элемент) — Цинк (лат. Zincum), Zn, химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 30, атомная масса 65,38, синевато белый металл. Известно 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и 70; наиболее распространён… …   Большая советская энциклопедия

  • Изоморфизм (химич.) — Изоморфизм (от изо... и греч. morphé вид, форма), свойство веществ, аналогичных по химическому составу, кристаллизоваться в одинаковых формах. Впервые было показано немецким минералогом Э. Мичерлихом (1819) на примере KH2PO4, KH2AsO4 и NH4H2PO4.… …   Большая советская энциклопедия

  • Электрохимия* — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Электрохимия — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • ЖИЗНЬ — особое качественное состояние мира, возможно, необходимая ступень в развитии Вселенной. Естественно научный подход к сущности Ж. сосредоточен на проблеме ее происхождения, ее материальных носителей, на отличии живого от неживого, на эволюции… …   Философская энциклопедия

  • Металлы — I (и металлоиды) (хим.) М. называется группа простых тел (см.), обладающих известными характерными свойствами, которые в типических представителях резко отличают М. от других химических элементов. В физическом отношении это по большей части тела… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Металлы — и металлоиды (хим.). М. называется группа простых тел,обладающих известными характерными свойствами, которые в типичныхпредставителях резко отличают М. от других химических элементов. Вфизическом отношении это по большей части тела твердые при… …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • ПИЩЕВЫЕ ИНФЕКЦИИ — ПИЩЕВЫЕ ИНФЕКЦИИ, ОТРАВЛЕНИЯ, заболевания, при к рых как правило пища является главным способом передачи инфекции или отравляющего начала человеку или по крайней мере придает заболеванию особый харак тер, связанный с передачей болезненного начала …   Большая медицинская энциклопедия

  • Вес атомов — (poids atomiques, Atomgewichte, atomic weightes), или паи, или веса элементов. Так называются те весовые отношения, в которых элементарные (простые) вещества вступают во взаимные химические соединения. Величина В. атомов лишь относительна, а не… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Гелий — I (Helium, химич. знак Не) элемент из группы аргона (см. соотв. статью), возбудивший в последнее время вместе с радием (см. соотв. статью) чрезвычайный интерес благодаря работе Рамзая, который нашел, что эманация радия превращается в Г., и таким… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»