Virtual Laboratory Wiki
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[]

Файл:Electron shell 030 Zinc.svg

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)
Файл:Map projection-Eckert IV.png Планета 10,000,000
1 Файл:Flag of the People's Republic of China.svg Китай 2,600,000[2]
2 Файл:Flag of Australia.svg Австралия 1,380,000
3 Файл:Flag of Peru.svg Перу 1,201,794
4 США 727,000
5 Файл:Flag of Canada.svg Канада 710,000
6 Файл:Flag of Mexico.svg Мексика 480,000[2]
7 Республика ИрландияИрландия 425,700
8 Файл:Flag of India.svg Индия 420,800
9 Файл:Flag of Kazakhstan.svg Казахстан 400,000[2]
10 Файл:Flag of Sweden.svg Швеция 192,400
11 Файл:Flag of Russia.svg Россия 190,000 [2]
12 Файл:Flag of Brazil.svg Бразилия 176,000[2]
13 Файл:Flag of Bolivia.svg Боливия 175,000[2]
14 Файл:Flag of Poland.svg Польша 135,600
15 Файл:Flag of Iran.svg Иран 130,000[2]
16 Файл:Flag of Morocco.svg Морокко 73,000[2]
17 Файл:Flag of Namibia.svg Намибия 68,000[2][3]
18 Файл:Flag of North Korea.svg Северная Корея 67,000[2]
19 Файл:Flag of Turkey.svg Турция 50,000[2]
20 Файл:Flag of Vietnam.svg Вьетнам 48,000[2]
21 Файл:Flag of Thailand.svg Таиланд 45,000[2]
22 Файл:Flag of Honduras.svg Гондурас 37,646
23 Файл:Flag of Finland.svg Финляндия 35,700
24 Файл:Flag of South Africa.svg ЮАР 34,444
25 Файл:Flag of Chile.svg Чили 31,725
26 Файл:Flag of Argentina.svg Аргентина 30,300[2]
27 Файл:Flag of Bulgaria.svg Болгария 17,300[2]
28 Файл:Flag of Romania.svg Румыния 9,600[2]
29 Файл:Flag of Japan.svg Япония 7,169
30 Файл:Flag of Algeria.svg Алжир 5,000[2]
31 Файл:Flag of Saudi Arabia.svg Саудовская Аравия 1,500[2]
32 Файл:Flag of Georgia.svg Грузия 400[2]
33 Файл:Flag of Bosnia and Herzegovina.svg Босния и Герцеговина 300[2]
34 Файл:Flag of Myanmar.svg 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. 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 ориентировочно
  3. does not include ores sent to solvent extraction-electrowinning plant




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 .