Что такое цинк? Цинк – серебристо-белый металл с голубоватым оттенком. В чистом виде в природе цинк, как химический элемент, практически не встречается. Согласно таблице Менделеева
Цинк — химический элемент 12-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы второй группы), четвёртого периода периодической системы, Символ обозначения Zn (лат. Zincum)
В настоящее время хорошо исследованы пять стабильных изотопов цинка, с массовыми числами соответственно 64,66,67,68,70. Самым распространённым среди стабильных изотопов цинка считается Zn 64 (48.89%). Девять радиоактивных цинковых изотопов получены искусственным путем. К ним относится 65 Zn. Это самый долгоживущий цинковый изотоп, период полураспада которого составляет 245 суток, поэтому он используется в качестве изотопного индикатора.
Название, символ, номер | Цинк / Zincum (Zn), 30 |
Атомная масса (молярная масса) | 65,38(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 |
Радиус атома | 138 пм |
Цинк при стандартных климатических условиях хрупкий металл. После нагревания цинка до 100 градусов и выше (до 150 градусов С) происходят изменения в кристаллической решетке, в результате чего металл становится пластичным, гибким, его можно подвергать дополнительной механической обработке. Строение кристаллической решетки – гексагональное.
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=2,6648 c=4,9468 Å |
Отношение c/a | 1,856 |
Температура Дебая | 234 K |
Общие сведения:
100 | Общие сведения | |
101 | Название | Цинк |
102 | Прежнее название | |
103 | Латинское название | Zincum |
104 | Английское название | Zinc |
105 | Символ | Zn |
106 | Атомный номер (номер в таблице) | 30 |
107 | Тип | Металл |
108 | Группа | Амфотерный, переходный, цветной металл |
109 | Открыт | Известен с глубокой древности |
110 | Год открытия | до 1000 года до н.э. |
111 | Внешний вид и пр. | Хрупкий металл голубовато-белого цвета |
112 | Происхождение | Природный материал |
113 | Модификации | |
114 | Аллотропные модификации | |
115 | Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | |
117 | Двумерные материалы | |
118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) | 0 % |
119 | Содержание в земной коре (по массе) | 0,0078 % |
120 | Содержание в морях и океанах (по массе) | 5,0·10-7 % |
121 | Содержание во Вселенной и космосе (по массе) | 0,00003 % |
122 | Содержание в Солнце (по массе) | 0,0002 % |
123 | Содержание в метеоритах (по массе) | 0,018 % |
124 | Содержание в организме человека (по массе) | 0,0033 % |
История
В древнем мире знали латунь (медно-цинковый сплав). Получить цинк как металл удалось к XVIII веку англичанину Вильяму Чемпиону. Он же основал первый завод. Позже его соотечественники разработали способ прокатки металла.
Однако первооткрывателем в историю вошел немец Андреас Маргграф. Он отработал схожий метод, детально прописав технологию.
В России пробную партию цинка получили к 1905 году.
Через десять лет в Северной Америке цинк добыли электролитическим способом.
Термины zincum, zinken первым применил химик и лекарь Средневековья Парацельс. Оно созвучно немецкому слову «зубец». Так выглядят фрагменты металлического цинка.
Свойства атома цинка:
200 | Свойства атома | |
201 | Атомная масса (молярная масса) | 65,38(2) а.е.м. (г/моль) |
202 | Электронная конфигурация | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 |
203 | Электронная оболочка | K2 L8 M18 N2 O0 P0 Q0 R0 |
204 | Радиус атома (вычисленный) | 142 пм |
205 | Эмпирический радиус атома* | 135 пм |
206 | Ковалентный радиус* | 122 пм |
207 | Радиус иона (кристаллический) | Zn2+ 74 (4) пм, 88 (6) пм, 104 (8) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле) |
208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 139 пм |
209 | Электроны, Протоны, Нейтроны | 30 электронов, 30 протонов, 35 нейтронов |
210 | Семейство (блок) | элемент d-семейства |
211 | Период в периодической таблице | 4 |
212 | Группа в периодической таблице | 12-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 2-ой группы) |
213 | Эмиссионный спектр излучения |
Соединения цинка.
Цинк образует многочисленные бинарные соединения с неметаллами, некоторые из них обладают полупроводниковыми свойствами.
Соли цинка бесцветны (если не содержат окрашенных анионов), их растворы имеют кислотную среду вследствие гидролиза. При действии растворов щелочей и аммиака (начиная с pH ~ 5) основные соли осаждаются и переходят в гидроксид, который растворяется в избытке осадителя.
Оксид цинка
ZnO является самым важным промышленным цинксодержащим соединением. Будучи побочным продуктом производства латуни, он стал известен раньше, чем сам металл. Оксид цинка получают, сжигая на воздухе пары цинка, образующиеся при плавке руды. Более чистый и белый продукт производят сжиганием паров, полученных из предварительно очищенного цинка.
Обычно оксид цинка – это белый тонкий порошок. При нагревании его окраска меняется на желтую в результате удаления кислорода из кристаллической решетки и образованиея нестехиометрической фазы Zn1+x
O(
x
Ј 7,10–5). Избыточное количество атомов цинка приводит к появлению дефектов решетки, захватывающих электроны, которые впоследствии возбуждаются при поглощении видимого света. Добавляя в оксид цинка 0,02–0,03%-ный избыток металлического цинка, можно получить целый спектр цветов – желтый, зеленый, коричневый, красный, однако красноватые оттенки природной формы оксида цинка – цинкита – появляются по другой причине: за счет присутствия марганца или железа. Оксид цинка ZnO амфотерен; он растворяется в кислотах с образованием солей цинка и в щелочах с образованием гидроксоцинкатов, таких как [Zn(OH)3]– и [Zn(OH)4]2–:
ZnO + 2OH– + H2O = [Zn(OH)4]2–
Основное промышленное применение оксида цинка – производство резины, в котором он сокращает время вулканизации исходного каучука.
В качестве пигмента при производстве красок оксид цинка имеет преимущества по сравнению с традиционными свинцовыми белилами (основной карбонат свинца), благодаря отсутствию токсичности и потемнения под действием соединений серы, однако уступает оксиду титана по показателю преломления и кроющей способности.
Оксид цинка увеличивает срок жизни стекла и поэтому используется в производстве специальных стекол, эмалей и глазурей. Еще одна важная область применения – в составе нейтрализующих косметических паст и фармацевтических препаратов.
В химической промышленности оксид цинка обычно является исходным веществом для получения других соединений цинка, в которых наиболее важными являются мыла (т.е. соединения жирных кислот, такие как стеарат, пальмитат и другие соли цинка). Их используют в качестве отвердителей красок, стабилизаторов пластмасс и фунгицидов.
Небольшая, но важная область применения оксида цинка – производство цинковых ферритов. Это шпинели типа ZnIIx
MII1–
x
FeIII2O4, содержащие еще один двухзарядный катион (обычно MnII или NiII). При х = 0 они имеют структуру обращенной шпинели. Если х = 1, то структура соответствует нормальной шпинели. Понижение количества ионов FeIII в тетраэдрических позициях приводит к понижению температуры Кюри. Таким образом, изменяя содержание цинка, можно влиять на магнитные свойства ферритов.
Гидроксид цинка
Zn(OH)2 образуется в виде студенистого белого осадок при добавлении щелочи к водным растворам солей цинка. Гидроксид цинка, так же как и оксид, амфотерен:
Zn(OH)2 + 2OH– = [Zn(OH)4]2–
Применяется для синтеза различных соединений цинка.
Сульфид цинка
ZnS выделяется в виде белого осадка при взаимодействии растворимых сульфидов и солей цинка в водном растворе. В кислотной среде осадок сульфида цинка не выпадает в кислотной среде. Сероводородная вода осаждает сульфид цинка лишь в присутствии анионов слабых кислот, например, ацетат-ионов, которые понижают кислотность среды, что приводит к повышению концентрации сульфид-ионов в растворе.
Сфалерит ZnS является наиболее распространенным минералом цинка и главным источником металла, однако известна и вторая природная, хотя и намного более редкая форма вюрцит, более устойчивая при высокой температуре. Названия этих минералов используются для обозначения кристаллических структур, которые являются важными структурными типами, найденными для многих других соединений АВ. В обеих структурах атом цинка тетраэдрически координирован четырьмя атомами серы, а каждый атом серы тетраэдрически координирован четырьмя атомами цинка. Структуры существенно различаются только типом плотнейшей упаковки: в вюрците она кубическая, а в сфалерите – гексагональная.
Чистый сульфид цинка – белый и, подобно оксиду цинка, применяется как пигмент, для этого его часто получают (как литопон) вместе с сульфатом бария при взаимодействии водных растворов сульфата цинка и сульфида бария.
Свежеосажденный сульфид цинка легко растворяется в минеральных кислотах с выделением сероводорода:
ZnS + 2H3O+ = Zn2+ + H2S + 2H2O
Однако прокаливание делает его менее реакционноспособным, и поэтому он является подходящим пигментом в красках для детских игрушек, так как безвреден при проглатывании. Кроме того, у сульфида цинка интересные оптические свойства. Он становится серым при действии ультрафиолетового излучения (возможно, за счет диссоциации). Однако этот процесс можно замедлить, например, добавлением следов солей кобальта. Катодное, рентгеновское и радиоактивное излучение вызывает появление флуоресценции или люминесценции различных цветов, которую можно усилить добавлением следов различных металлов или замещением цинка кадмием, а серы селеном. Это широко используется для производства электроннолучевых трубок и экранов радаров.
Селенид цинка
ZnSe может быть осажден из раствора в виде лимонно-желтого, плохо фильтрующегося осадка. Влажный селенид цинка очень чувствителен к действию воздуха. Высушенный или полученный сухим путем устойчив на воздухе.
Монокристаллы селенида цинка выращивают направленной кристаллизацией расплава под давлением или осаждением из газовой фазы. Сульфид цинка используется в качестве лазерного материала и компонента люминофоров (вместе с сульфидом цинка).
Теллурид цинка
ZnTe, в зависимости от способа получения, – серый порошок, краснеющий при растирании, или красные кристаллы, используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. Кроме того, он служит люминофором и полупроводниковым материалом, в том числе в лазерах.
Хлорид цинка
ZnCl2 является одним из важных соединений цинка в промышленности. Его получают действием соляной кислоты на вторичное сырье или обожженную руду.
Концентрированные водные растворы хлорида цинка растворяют крахмал, целлюлозу (поэтому их нельзя фильтровать через бумагу) и шелк. Его применяют в производстве текстиля, кроме того, он используется как антисептик для древесины и при изготовлении пергамента.
Поскольку в расплаве хлорид цинка легко растворяет оксиды других металлов, его используют в ряде металлургических флюсов. С помощью раствора хлорида цинка очищают металлы перед пайкой.
Хлорид цинка применяется и в магнезиальном цементе для зубных пломб, как компонент электролитов для гальванических покрытий и в сухих элементах.
Ацетат цинка
Zn(CH3COO)2 хорошо растворим в воде (28,5% по массе при 20° С) и многих органических растворителях. Его используют как фиксатор при крашении тканей, консервант древесины, противогрибковое средство в медицине, катализатор в органическом синтезе. Ацетат цинка входит в состав зубных цементов, используется при производстве глазурей и фарфора.
При перегонке ацетата цинка при пониженном давлении образуется основный ацетат [Zn4O(OCOMe)6], его молекулярная структура включает атом кислорода, окруженный тетраэдром из атомов цинка, связанных по ребрам ацетатными мостиками. Он изоморфен основному ацетату бериллия, но в отличие от него, быстро гидролизуется в воде, это обусловлено способностью катиона цинка иметь координационное число выше четырех.
Цинкорганические соединения
. Открытие в 1849 английским химиком-органиком Эдуардом Франклендом (Frankland Edward) (1825–1899) алкилов цинка, хотя и не первых из синтезированных металлоорганических соединений (соль Цейзе была получена в 1827), можно считать началом металлоорганической химии. Исследования Франкленда положили начало применению цинкорганических соединений в качестве промежуточных веществ при органическом синтезе, а измерения плотности паров привело его к предположению (важнейшему в развитии теории валентности), что каждый элемент имеет ограниченную, но определенную силу сродства. Реактивы Гриньяра, открытые в 1900, сильно потеснили алкилы цинка в органическом синтезе, однако многие реакции, в которых они теперь используются, были сначала разработаны для соединений цинка.
Алкилы типа RZnX и ZnR2 (где Х – галоген, R – алкил) можно получить, нагревая цинк в кипящем RX в инертной атмосфере (диоксид углерода или азот). Ковалентные ZnR2 представляют собой неполярные жидкости или низкоплавкие твердые вещества. Они всегда мономерны в растворе и характеризуются линейной координацией атома цинка
C–Zn–C. Цинкорганические соединения очень чувствительны к действию воздуха. Соединения с малой молекулярной массой самовоспламеняются, образуя дым из оксида цинка. Их реакции с водой, спиртами, аммиаком и другими веществами протекают подобно реакциям Гриньяра, однако менее энергично. Важным отличием является то, что они не взаимодействуют с диоксидом углерода.
Химические свойства цинка:
300 | Химические свойства | |
301 | Степени окисления | -2, 0, +1, +2 |
302 | Валентность | II |
303 | Электроотрицательность | 1,65 (шкала Полинга) |
304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ) |
305 | Электродный потенциал | Zn2+ + 2e— → Zn, Eo = -0,763 В |
306 | Энергия сродства атома к электрону | -58(20) кДж/моль (-0,6(2) эВ) – предположительно |
Цинк и его свойства
Читать далее: Прогнозируйте характер оксидов (основной, кислотный, амфотерный) по величине Э.О. и правилу химических свойств ряда оксидов
Химический элемент № 30
4.Электронное строение атома.
4.2. Дайте объяснение физического смысла всех индексов у данного химического элемента в системе Д.И. Менделеева (порядковый номер, номер периода, номер группы, принадлежность к группе «А» или «Б»). Определите возможность «Эффекта провала электрона».
Решение.
Порядковый номер химического элемента в периодический системе – 30. молярная масса элемента равна 65.39 г/моль.
. Это значит, что в нейтральном атоме цинка содержится 30 электронов, заряд ядра атома цинка также равен 30. Цинк расположен в четвертом периоде системы. Это значит, что в атоме цинка есть четыре электронных слоя, на которых расположены электроны. Цинк расположен во второй группе периодической системы. В атоме цинка полностью заполняется 3d-подуровень на котором теперь находится 10 электронов. Цинк принадлежит к побочной подгруппе, или группе «Б».
Провал или проскок электрона для цинка невозможен, поскольку у него полностью заполнен 3d-подуровень. Провал электрона характерен для меди, серебра, у них количество d-электронов также равно 10, но s-электрон только один. Это можно объяснить повышенной энергетической стойкостью электронных структур, отвечающих полностью заполненным энергетическим подуровням. Переход электрона в атоме меди с 4s на 3d-подуровень приводит к образованию полностью заполненного 3d-подуровня и это энергетически выгодно. У цинка 3d – под уровень заполнен и электрону некуда переходить.
4.3. Выделите валентные подуровни в электронной формуле атома химического элемента, определите принадлежность химического элемента к типу s-, p-, d-, f-элементов.
Решение.
Покажем расположение валентных электронов в атоме цинка. Как видно из электронной формулы цинк относится к d-элементам, поскольку у него заполняется 3d-подуровень.
На приведенном рисунке эллипсом выделено расположение валентных электронов.
4.4. Напишите наборы квантовых чисел для всех валентных электронов.
Решение.
У атома цинка будет два валентных электрона. Запишем наборы квантовых чисел для этих электронов. Главное квантовое число равно 4 и химический элемент находится в 4 периоде периодической системы химических элементов. Поскольку в цинка валентные электроны расположены только на s-подуровне то его орбитальное квантовое число имеет значение равное 0. Поскольку этих электронов будет 2 то они имеют противоположные спины ms = ±1/2. Поскольку ml = 0 то у элемента не будет других подуровней кроме s-подуровня.
Наборы квантовых чисел будут иметь вид:
n = 5; l = 0; ml = 0; ms = +1/2.
n = 5; l = 0; ml = 0; ms = -1/2.
4.5. Определите принадлежность химического элемента к металлам или неметаллам, спрогнозируйте величины степени окисления.
Решение.
Поскольку цинк расположен во второй группе периодической системы, то он относится к металлам. В химических реакциях он будет проявлять металлические свойства. для металлов более приемлема отдача электронов. Поэтому цинк может отдавать два электрона с — подуровня. Поэтому цинк будет проявлять степень окисления +2. В связи с экранированием 3d – подуровня и его заполненостью, электроны с него не будут брать участие в химических процессах и поэтому цинк будет проявлять только степень окисления равную +2.
4.6. Распределите валентные электроны атома химического элемента по энергетическим ячейкам в соответствии с принципом наименьшей энергии и правилом Гунда.
Решение.
В соответствии с принципом наименьшей энергии два валентных электрона атома цинка расположатся на 4s-подуровне, поскольку он располагает меньшей энергией чем любой другой подуровень. Правило Хунда гласит, что устойчивому состоянию атома отвечает такое расположение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально. Поэтому мы моглы бы считать. Что в одной ячейке будут электроны с одинаково направлеными спинами. Но это противоречит принципу Паули. И поэтому расположение электронов для цинка будет таково как на приведенном нами рисунке:
4.7. Прогнозируйте тип гибридизация валентных атомных орбиталей при образовании бинарных соединений (фторидов, хлоридов и др.).
Решение.
Рассмотрим получение :
Каждый атом фтора, входящий в состав данной молекулы, обладает одним неспаренным электроном, который и берет участие в создании ковалентной связи. Атом цинка в не возбужденном состоянии неспаренных электронов не имеет вообще:
Поэтому для участия в химическом соединении атом цинка должен перейти в возбужденное состояние: .
Образовавшийся возбужденный атом цинка владеет двумя не спаренными электронами, электронное облако одного электрона соответствует состоянию 4s, а другого состоянию 4p. При затрате некоторой энергии вместо исходных орбита лей могут образовываться две равноценные гибридные орбитали (sp – орбитали). У атома цинка в бинарных соединениях будет наблюдаться sp –гибридизация. Гибридные sp –орбитали будут вытянуты в противоположных направлениях, как это показано на рисунке.
Рис. 1. Строение молекулы ZnF2.
5. Соединение данного химического элемента с неметаллами.
5.2. С галогенами.
Решение.
Газообразные фтор, бром, хлор, иод не реагируют с цинком на холоду. Но в присутствии паров воды реакция может проходить с воспламенение металла и выделением большого количества теплоты (для фтора 172 ккал, для хлора 95,6 ккал на моль цинка)
В реакции с галогенами получаем галоген производные цинка: фториды, хлориды, броматы.
5.4. С азотом.
Решение.
С азотом, даже в парах цинк не реагирует, но довольно легко реагирует при температуре красного каления с аммиаком с выделением нитрида цинка .
5.5. С углеродом.
Решение.
Цинк непосредственно не реагирует с углеродом и карбид цинка мы можем получить только через промежуточные реакции. Карбид цинка мы можем получить при нагревании цинка в токе ацетилена при температурах около 200 – 300 С.
Карбид цинка довольно нестойкое соединение, которое легко разлагается водой и кислотами.
6. Оксиды и гидроксиды данного химического элемента.
6.1. Запишите ряд оксидов данного химического элемента (прогноз по электронной формуле и ковалентности).
Решение.
Для цинка характерна степень окисления +2. поэтому цинк имеет только один оксид: ZnO. Другие оксиды цинка неизвестны. Возможно существование пер оксида цинка ZnO2. ковалентность цинка в пер оксиде равна двум, строение его молекулы приведено на рисунке.
Ковалентность цинка в оксиде ZnO равна двум.
Запишем электронную формулу для ZnO:
Читать далее: Прогнозируйте характер оксидов (основной, кислотный, амфотерный) по величине Э.О. и правилу химических свойств ряда оксидов
Информация о работе «Цинк и его свойства»
Раздел: Химия Количество знаков с пробелами: 21223 Количество таблиц: 0 Количество изображений: 8
Похожие работы
Хлорофилл: его свойства и биосинтез
15586
0
10
… а и b очень близки. В отражённом свете хлорофилл, кажется вишнёво-красным, так как он излучает поглощённый свет с изменением длины его волны. Это свойство хлорофилла называется флюоресценцией. Биосинтез хлорофилла Исходными для синтеза хлорофилла субстратами являются очень простые органические соединения – ацетат и глицин. Процесс синтеза хлорофилла принято подразделять на три этапа. …
Свинец и его свойства
7861
0
0
… ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая. 2.Химические свойства По химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на …
Свойства и получение цинка
23685
0
0
… 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий. Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в …
Цинк
23191
3
0
… из цинка. Значительна роль этого элемента в полиграфии. Из цинка делают клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фотографии. Специально приготовленный и обработанный типографский цинк воспринимает фотоизображение. Это изображение в нужных местах защищают краской, и будущее клише протравливают кислотой. Изображение приобретает рельефность, опытные граверы подчищают его, делают …
Физические свойства цинка:
400 | Физические свойства | |
401 | Плотность* | 7,14 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 6,57 г/см3 (при температуре плавления 419,53 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость), 6,4 г/см3 (при 800 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) |
402 | Температура плавления* | 419,53 °C (692,68 K, 787,15 °F) |
403 | Температура кипения* | 907 °C (1180 K, 1665 °F) |
404 | Температура сублимации | |
405 | Температура разложения | |
406 | Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом | |
407 | Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* | 7,32 кДж/моль |
408 | Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* | 115 кДж/моль |
409 | Удельная теплоемкость при постоянном давлении | |
410 | Молярная теплоёмкость* | 25,47 Дж/(K·моль) |
411 | Молярный объём | 9,16092 см³/моль |
412 | Теплопроводность | 116 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 116 Вт/(м·К) (при 300 K) |
413 | Коэффициент теплового расширения | 30,2 мкм/(М·К) (при 25 °С) |
414 | Коэффициент температуропроводности | |
415 | Критическая температура | |
416 | Критическое давление | |
417 | Критическая плотность | |
418 | Тройная точка | |
419 | Давление паров (мм.рт.ст.) | |
420 | Давление паров (Па) | |
421 | Стандартная энтальпия образования ΔH | |
422 | Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | |
423 | Стандартная энтропия вещества S | |
424 | Стандартная мольная теплоемкость Cp | |
425 | Энтальпия диссоциации ΔHдисс | |
426 | Диэлектрическая проницаемость | |
427 | Магнитный тип | |
428 | Точка Кюри | |
429 | Объемная магнитная восприимчивость | |
430 | Удельная магнитная восприимчивость | |
431 | Молярная магнитная восприимчивость | |
432 | Электрический тип | |
433 | Электропроводность в твердой фазе | |
434 | Удельное электрическое сопротивление | |
435 | Сверхпроводимость при температуре | |
436 | Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости | |
437 | Запрещенная зона | |
438 | Концентрация носителей заряда | |
439 | Твёрдость по Моосу | |
440 | Твёрдость по Бринеллю | |
441 | Твёрдость по Виккерсу | |
442 | Скорость звука | |
443 | Поверхностное натяжение | |
444 | Динамическая вязкость газов и жидкостей | |
445 | Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | |
446 | Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных | |
446 | Предел прочности на растяжение | |
447 | Предел текучести | |
448 | Предел удлинения | |
449 | Модуль Юнга | |
450 | Модуль сдвига | |
451 | Объемный модуль упругости | |
452 | Коэффициент Пуассона | |
453 | Коэффициент преломления |
Цинк — химический элемент. Области применения
- Цинк активно используется при добыче и извлечении благородных металлов (золото, серебро) из обогащенных пород. Так, например, если добыча драгоценных металлов производится методом подземного выщелачивания, то металлический цинк используется в качестве восстановителя.
- В машиностроении используются различные способы цинкового покрытия для защиты металлического изделия от коррозионного разрушения.
- При производстве аккумуляторов и батареек цинк используют в качестве материала для отрицательно заряженного электрода. Самой высокой удельной энергоемкостью обладают цинк-воздушные аккумуляторные батареи.
- В полиграфии применяются пластины для печати, выполненные из цинка.
- Производство краски – цинковые белила (окись цинка).
- Цинковые соединения используют в производстве по изготовлению п/проводников.
- Для изготовления люминесцирующего состава используются сульфид цинка.
- В приборостроении цинк специально вводят в некоторые виды твердых припоев для того, чтобы снизить температуру плавления.
- Производство фибры – во флюс для пайки металлов и различных компонентов вводят хлорид цинка.
- Широка область применения сплава цинка с медью – латуни. Чаще всего данный сплав используют в машиностроении при производстве особо ответственных деталей (точное литье).
- Цинковые соединения применяют при изготовлении автомобильных резиновых шин.
- В оптике цинк используется при изготовлении специальных оптических стекол, которые имеют низкий коэффициент поглощения (в среднем инфракрасном спектральном диапазоне).
- Медицина. Цинк. Для производства антисептиков и противовоспалительных препаратов используют окись цинка.
- В отраве для грызунов также используются цинковые соединения (фосфид цинка).
Кристаллическая решётка цинка:
500 | Кристаллическая решётка | |
511 | Кристаллическая решётка #1 | |
512 | Структура решётки | Гексагональная плотноупакованная |
513 | Параметры решётки | a = 2,6648 Å, c = 4,9468 Å |
514 | Отношение c/a | 1,856 |
515 | Температура Дебая | 234 K |
516 | Название пространственной группы симметрии | P63/mmc |
517 | Номер пространственной группы симметрии | 194 |
Нахождение в природе
Нахождение в природе самородного цинка не зафиксировано, только почти семь десятков минералов.
Самый «раскрученный» – сфалерит. Это сульфид цинка плюс примеси, придающие разноцветность.
Сфалерит
Второе название – цинковая обманка – обусловлено трудностью определения элемента (от древнегреческого σφαλερός – обманщик). Он классифицируется как первичный, «родитель» других минералов: смитсонита, цинкита, каламина. А также «бурундучной» руды. Так окрестили жители Алтая пестрый конгломерат цинковой обманки с бурым шпатом.
Технология получения
Благодаря химическим и физическим свойствам металл – четвертый в мире по востребованности (впереди только железо, алюминий, медь). Мировое производство исчисляется миллионами тонн ежегодно.
Его добывают из полиметаллических руд (0,9-3,9% цинка). Руды обогащают методом разделительной флотации. Получаются концентраты: цинковые (52-61%), свинцовые, медные.
Электролитический (гидрометаллургический) метод
Главный метод получения чистого цинка:
- Концентраты обжигают, воздействуют серной кислотой.
- Получается растворенный сульфат, который избавляют от примесей, осаждая цинковой пылью.
- Продуктом загружают ванны с внутренним свинцовым либо пластиковым покрытием.
- Запускают ток (процесс электролиза).
- Цинк аккумулируют на себе катоды.
Оттуда его соскребают, отправляют на выплавку в печи.
Пирометаллургический (дистилляционный) метод
Концентрат обжигают, спекают, после чего восстанавливают коксом либо углем. Образующиеся пары металла превращают в конденсат, разливают по изложницам.
Жидкий металл очищают от железа, свинца отстаиванием при 500°C. Примесей остается 1,3%. Чистоты 99,994% (плюс извлечение кадмия) добиваются ректификацией.
Предостережение
Неконтролируемое поступление металла в организм вызывает отравление. Его порождают сульфаты или хлориды. Они могут образоваться при хранении пищи в оцинкованной посуде.
Симптомы отравления парами цинка:
- Сильная жажда.
- Сладковатый привкус во рту.
- Утрата либо снижение аппетита.
- Сухой кашель.
Человек чувствует себя разбитым, усталым. Ощущает сонливость, боль в груди.
Для тяжелой формы отравления достаточно 1 грамма сульфата цинка.
Выводить токсины нужно немедленно. Их присутствие провоцирует малокровие, торможение роста, бесплодие.