- Цинк (химич. элемент)
-
Цинк / Zinc (Zn) 
Атомный номер 30 Внешний вид простого вещества вязкий металл
голубовато-серого цветаСвойства 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 цинкаЛатинское 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) — 
Планета10,000,000 1 
Китай2,600,000[2] 2 
Австралия1,380,000 3 
Перу1,201,794 4 
США727,000 5 
Канада710,000 6 
Мексика480,000[2] 7 
Ирландия425,700 8 
Индия420,800 9 
Казахстан400,000[2] 10 
Швеция192,400 11 
Россия190,000 [2] 12 
Бразилия176,000[2] 13 
Боливия175,000[2] 14 
Польша135,600 15 
Иран130,000[2] 16 
Марокко73,000[2] 17 
Намибия68,000[2][3] 18 
Северная Корея67,000[2] 19 
Турция50,000[2] 20 
Вьетнам48,000[2] 21 
Таиланд45,000[2] 22 
Гондурас37,646 23 
Финляндия35,700 24 
ЮАР34,444 25 
Чили31,725 26 
Аргентина30,300[2] 27 
Болгария17,300[2] 28 
Румыния9,600[2] 29 
Япония7,169 30 
Алжир5,000[2] 31 
Саудовская Аравия1,500[2] 32 
Грузия400[2] 33 
Босния и Герцеговина300[2] 34 
Мьянма100[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
- Цинк на Webelements
- Цинк в Популярной библиотеке химических элементов
- Цинк и цинковые аноды
- Микроэлемент Цинк
Примечания
Wikimedia Foundation. 2010.
