Цинк(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 |
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
В природе встречается только в виде соединений, важнейшим из которых является цинковая обманка ZnS и цинковый шпат ZnСО3.
Получение
Цинк в природе как самородный метал не проявляется, рудообразующий минерал цинка — сфалерит ZnS и цинковый спат ZnCO3.
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) |
---|---|---|
— | 22x20px Планета | 10,000,000 |
1 | 22x20px Китай | 2,600,000[2] |
2 | 22x20px Австралия | 1,380,000 |
3 | 22x20px Перу | 1,201,794 |
4 | 727,000 | |
5 | 22x20px Канада | 710,000 |
6 | 22x20px Мексика | 480,000[2] |
7 | Республика ИрландияИрландия | 425,700 |
8 | 22x20px Индия | 420,800 |
9 | 22x20px Казахстан | 400,000[2] |
10 | 22x20px Швеция | 192,400 |
11 | 22x20px Россия | 190,000 [2] |
12 | 22x20px Бразилия | 176,000[2] |
13 | 22x20px Боливия | 175,000[2] |
14 | 22x20px Польша | 135,600 |
15 | 22x20px Иран | 130,000[2] |
16 | 22x20px Морокко | 73,000[2] |
17 | 22x20px Намибия | 68,000[2][3] |
18 | 22x20px Северная Корея | 67,000[2] |
19 | 22x20px Турция | 50,000[2] |
20 | 22x20px Вьетнам | 48,000[2] |
21 | 22x20px Таиланд | 45,000[2] |
22 | 22x20px Гондурас | 37,646 |
23 | 22x20px Финляндия | 35,700 |
24 | 22x20px ЮАР | 34,444 |
25 | 22x20px Чили | 31,725 |
26 | 22x20px Аргентина | 30,300[2] |
27 | 22x20px Болгария | 17,300[2] |
28 | 22x20px Румыния | 9,600[2] |
29 | 22x20px Япония | 7,169 |
30 | 22x20px Алжир | 5,000[2] |
31 | 22x20px Саудовская Аравия | 1,500[2] |
32 | 22x20px Грузия | 400[2] |
33 | 22x20px Босния и Герцеговина | 300[2] |
34 | 22x20px 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
Цинк на Викискладе? |
- Цинк на Webelements
- Цинк в Популярной библиотеке химических элементов
- Цинк и цинковые аноды
- Микроэлемент Цинк
Примечания
![]() |
Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Цинк. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .