Какво е цинк? Формула, цинкови съединения. Приложение на цинк

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 17:41

Един от металите, които са открити преди много време, но и до днес не са загубили своята актуалност в употреба поради забележителните си свойства, е цинкът. Неговите физични и химични свойства позволяват използването на материала в голямо разнообразие от индустрии и домакинства. Освен това има значително влияние върху човешкото здраве.

Кратка история на откриването на елемента

Какво е цинк, хората са знаели преди нашата ера. В края на краищата, тогава те се научиха да използват сплави, съдържащи този метал. Египтяните са използвали руди, съдържащи мед и цинк, легирали са ги и са получили много издръжлив, устойчив на окисляване материал. Намерени са битови предмети, съдове, направени от този материал.

Името цинк се среща в писанията на лекаря Парацелз през 16-ти век след Христа. В същия период китайците започнаха активно да използват метала, леейки монети от него. Постепенно знанията за това вещество и неговите добри технически свойства се пренасят в Европа. Тогава в Германия, Англия също научи какво е цинк и къде може да се използва.

Месингът е една от първите и най-известните сплави, използвани от древни времена в Кипър и по-късно вГермания и други страни.

Името идва от латинското zincum, но етимологията не е напълно ясна. Има няколко версии.

1. От немското zinke, което се превежда като "точка".
2. От латинското zincum, което означава "бяло покритие".
3. персийски "ченг", което означава камък.
4. Старонемски цинко, което се превежда като "плака", "ранка в очите".

Елементът получава сегашното си име едва в началото на 20-ти век. Значението на цинковите йони в човешкото тяло също стана известно сравнително наскоро (XX век). Преди това не са били свързани никакви заболявания с този елемент.

Въпреки това, известно е, че още в древни времена много народи са използвали супи от младо агнешко месо като средство за възстановяване от болест и за бързо възстановяване. Днес можем да кажем, че ефектът е постигнат благодарение на цинковите йони, които са доста в това ястие. Помага за възстановяване на кръвообращението, облекчаване на умората и активиране на мозъчната дейност.

Цинков елемент: характеристики

Този елемент се намира в периодичната система във втората група, странична подгрупа. Пореден номер 30, маса на цинка - 65, 37. Единственото и постоянно ниво на окисление е +2. Електронна конфигурация на външния слой на атома 4s2.

В таблицата цинк, мед, кадмий, хром, манган и много други са преходни метали. Те включват всички тези, в които електроните запълват външната и предвъншната d и f енергияподнива.

Преходните метали включват също платинената група (злато, иридий, паладий, платина, осмий и други). Всички те се характеризират с образуването на комплексни съединения, в които действат като комплексообразуващ агент с различни координационни числа. Всичко това е типично за елемента, който разглеждаме.

Има 5 естествено стабилни изотопа с масови числа от 64 до 70. 65Zn е радиоактивен, с период на полуразпад от 244 дни.

Цинк като просто вещество

Какво е цинкът в неговата нормална форма? Това е метал, сребристо-син, бързо покрит със защитен оксиден филм във въздуха. Поради това изглежда, че не е много лъскав. Въпреки това, веднага след като филмът се отстрани, цинкът проявява свойствата на всички метали - красив характерен блясък и сияние.

В природата се намира в много минерали и руди. И така, най-често срещаните са:

• цинкова смес, или сфалерит;
• kleyofan;
• марматит;
• wurtzite;
• smithsonite;
• каламин;
• zinkite;
• willemite;
• franklenite и други.

Като част от смесени руди, цинкът обикновено се намира заедно с неговите постоянни спътници, като:

• Талий;
• Германий;
• Индий;
• галий;
• Кадмий.

Общо този метал представлява 0,076% от земната кора. Това е малко повече от мед. Също така, 0,07 mg/l от това вещество се намира в морската вода.

Формулата на цинка като просто вещество е Zn. кристалнарешетката е шестоъгълна, плътна. Тип химическа връзка - метална.

Физически свойства

Могат да бъдат посочени множество характеристики.

1. Цвят - сребристо син.
2. Плътност - 7,13 g/cm3.
3. Точка на топене - 420 оС (принадлежи към групата на топимите метали).
4. При нормални условия, крехко вещество.
5. Точка на кипене - 906 oC.
6. При нагряване до 100-150 oC, пластичността и пластичността се увеличават, което прави възможни тел и търкаляне във фолио.
7. Над 200 oC лесно се смила в сив прах, губейки пластичност.
8. Е отличен диригент.
9. Топлопроводимостта е добра, както и топлинният капацитет.

Такива физически параметри позволяват използването на метал в комбинация с други елементи. Например цинковата сплав - месингът е широко известна.

Химически свойства

При нормални условия повърхността на парче метал е незабавно покрита със сиво-бяло матово покритие - цинков оксид. Това се дължи на факта, че кислородът на въздуха моментално окислява чисто вещество.

Ако обаче чист метал се съхранява дълго време на открито, влажен въздух, той ще бъде унищожен от въглероден диоксид. Как простото вещество цинк реагира с:

• халогени;
• халкогени;
• кислород;
• киселини;
• алкален;
• амоняк и амоний (негови соли);
• по-слаби метали.

Нереагира с азот. Ако вземем химически абсолютно чист цинк, тогава той не реагира с нито едно от изброените вещества.

Очевидно, цинкът е амфотерен метал. Когато реагира с алкали, той образува комплексни съединения - хидроксоцинкати.

Съединения на цинк

Има няколко основни категории от тях:

1. цинков силицид.
2. Тройен карбид - Ni_3ZnC.
3. Цинкови халиди (хлорид, флуорид, йодид, бромид).
4. Сулфид, селенид, цинков арсенид.
5. Фосфид и борид.
6. Аминни комплекси, образувани от взаимодействието на метал с разтвор на амоняк.
7. Цианидите, тиосулфатите и тиоцианатите съществуват като съответните им комплекси във воден разтвор.
8. Цинковият оксид и хидроксидът са амфотерни съединения, използвани за получаване на комплекси от хидроксоцинкати.

Повечето съединения на въпросния елемент се използват в химическата промишленост или други индустрии (уреди, домакински синтез, бои и лакове).

Цинковият оксид се използва широко в медицината. Има добър противовъзпалителен ефект, леко изсушава и убива бактериите. Поради това се използва в козметиката за лечение на акне, черни точки, черни точки и други кожни заболявания.

цинкови соли

Практически всички соли, които не са двойни и сложни, тоест не съдържат външни оцветени йони, са безцветни кристални вещества. Най-популярният от гледна точка на употребамъже са следните.

1. Цинков хлорид - ZnCL_{2. Друго име на съединението е киселина за запояване. Външно това е бели кристали, които абсорбират добре влагата от въздуха. Използва се за почистване на повърхността на метали преди запояване, за получаване на влакна, в батерии, за импрегниране на дърво преди обработка като дезинфектант.}
2. Цинков сулфид. Бял прах, бързо пожълтява при нагряване. Има висока точка на топене, за разлика от чистия метал. Използва се при производството на луминисцентни композиции, нанесени върху екрани, панели и други предмети. Той е полупроводник.
3. Цинковият фосфид е често срещана отрова, използвана, за да се отървете от гризащи животни (мишки, плъхове).
4. Smithsonite, или цинков карбонат - ZnCO_{3. Безцветно кристално съединение, неразтворимо във вода. Използва се в нефтохимическото производство, както и в реакциите на производство на коприна. Той е катализатор в органичния синтез, използван като тор за почви.}
5. Цинк ацетат - (CH₃COO)_{2Zn. Безцветни кристали, лесно разтворими във всички разтворители от всякакво естество. Той се използва широко в химическата, медицинската и хранително-вкусовата промишленост. Използва се за лечение на нозофарингит. Използва се като хранителна добавка E650 - освежава дъха, предотвратява появата на плака по зъбите, когато е включена в дъвка. Използва се и за ецване на багрила, консервиране на дървесина, производство на пластмаси и други органични синтези. играе роля почти навсякъдеинхибитор.}
6. Цинков йодид - бели кристали, използвани в радиографията, като електролит в батериите, като багрило за електронни микроизследвания.
7. Черни или тъмнозелени кристали, които не могат да бъдат получени чрез директен синтез, тъй като цинкът не реагира с азот. Образувано от метален амоняк. При високи температури той се разлага и отделя цинк, така че се използва за получаването му.
8. Цинков нитрат. Безцветни хигроскопични кристали. Използването на цинк в тази форма се извършва в текстилната и кожената промишленост за оцветяване на тъкани.

Цинкови сплави

Както споменахме по-горе, има най-разпространената цинкова сплав - месинг. Именно той е познат от древни времена и се използва активно от хората досега. Какво е?

Месингът е мед и цинк, който се комбинира хармонично с няколко други метала, за да добави допълнителен блясък, здравина и огнеупорност на сплавта. Цинк в състава като легиращ елемент, мед - като основен. Цветът на материала е жълт, лъскав, но на открито във влажна среда може да стане черен. Точка на топене около 950 oC, може да варира в зависимост от съдържанието на цинк (колкото повече цинк, толкова по-ниска е температурата).

Материалът е добре разточен в листове, тръби, заварени чрез контакт. Има добри технически характеристики, така че от него са направени следните елементи:.

1. Машинни части и различни технически устройства.
2. Калъфи ищамповани продукти.
3. Гайки, болтове, тръби.
4. Фитинги, втулки, антикорозионни части за различни видове транспорт.
5. Гледайте подробности.

По-голямата част от метала, който обмисляме да бъде добиван в света, отива за производството на тази сплав.

Друг вид интерметално съединение е цинковият антимонид. Формулата му е Zn₄Sb_{3. Това също е сплав, която се използва като полупроводник в транзистори, термовизионни устройства, магниторезистивни устройства.}

Очевидно използването на цинк и неговите съединения е много широко и почти универсално. Този метал е толкова популярен като мед и алуминий, сребро и злато, манган и желязо. Неговото значение е особено голямо за технически цели като антикорозионен материал. В крайна сметка именно цинкът покрива различни сплави и продукти за защита срещу този разрушителен естествен процес.

Биологична роля

Какво е цинкът от гледна точка на медицината и биологията? Има ли значение за живота на организмите и колко е голям? Оказва се, че цинковите йони просто трябва да присъстват в живите същества. В противен случай дефицитът ще доведе до следните последствия:

• анемия;
• по-нисък инсулин;
• алергии;
• загуба на тегло и памет;
• умора;
• депресия;
• увредено зрение;
• раздразнителност и други.

Основните места на концентрация на цинкови йони в човешкото тяло са панкреасът, черният дроб и мускулите. Освен това този метал е част отповечето ензими (например карбоанхидраза). Следователно повечето реакции на катализа протичат с участието на цинк.

Какво точно правят йоните?

1. Участвайте в синтеза на мъжки хормони и семенна течност.
2. Насърчаване на усвояването на витамин Е.
3. Участвайте в разграждането на алкохолните молекули в тялото.
4. Те са преки участници в синтеза на много хормони (инсулин, растежен хормон, тестостерон и други).
5. Участва в хемопоезата и заздравяването на увредените тъкани.
6. Регулира секрецията на мастните жлези, подпомага нормалния растеж на косата и ноктите, насърчава процесите на регенерация в кожата.
7. Има способността да елиминира токсините от тялото и да укрепва имунната система.
8. Влияе върху формирането на вкусови усещания, както и на мирис.
9. Участва в процесите на транскрипция, метаболизъм на витамин А, нуклеинов синтез и разпад.
10. Участва във всички етапи на клетъчния растеж и развитие, а също така съпътства процеса на генна експресия.

Всичко това доказва още веднъж колко важен е този метал. Ролята му в биологичните системи е изяснена едва през 20 век. Много от неприятностите и неразположенията от миналото можеха да бъдат избегнати, ако хората знаеха за лечението с лекарства на основата на цинк.

Как можете да поддържате правилното количество от този елемент в тялото? Отговорът е очевиден. Трябва да ядете храни, които съдържат цинк. Списъкът може да бъде дълъг, така че изброяваме само тези, в които има максимален бройвъпросен артикул:

• ядки и семена;
• бобови растения;
• месо;
• морски дарове, особено стриди;
• зърнени храни и хляб;
• млечни продукти;
• зелени, зеленчуци и плодове.

Човешка употреба

Вече очертахме най-общо кои сектори и индустрии използват цинк. Цената на този метал и неговите сплави е доста висока. Например, лист от месинг с размери 0,6 x 1,5 се оценява приблизително на 260 рубли. И това е напълно оправдано, защото качеството на материала е доста високо.

И така, използва се метален цинк, тоест като просто вещество:

• за антикорозионно покритие върху изделия от желязо и стомана;
• в батерии;
• типография;
• като редуциращ агент и катализатор в органичния синтез;
• в металургията за изолиране на други метали от техните разтвори.

Цинковият оксид се използва не само за козметични цели, които вече споменахме, но и като пълнител при производството на каучук, като бял пигмент в боите.

Когато се използват различни цинкови соли, говорихме за това, когато разглеждаме тези съединения. Очевидно като цяло цинкът и неговите вещества са важни и значими компоненти в индустрията, медицината и други индустрии, без които много процеси биха били невъзможни или много трудни.