| 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 |
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]:
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 .