Element zinc(Zn) în tabelul periodic are numărul de serie 30. Se află în a patra perioadă din a doua grupă. Greutatea atomică - 65,37. Distribuția electronilor pe straturile 2-8-18-2.

Elementul 30 al tabelului periodic Zincul este un metal alb-albăstrui care se topește la 419 (C, iar la 913 (C) se transformă în abur; densitatea sa este de 7,14 g/cm3. La temperaturi obișnuite, zincul este destul de fragil, dar la 100-110 ( Se îndoaie bine și se rulează în foi. În aer, zincul este acoperit cu un strat subțire de oxid sau carbonat bazic, care îl protejează de oxidarea ulterioară. Apa nu are aproape niciun efect asupra zincului, deși este mult pentru a rămas de hidrogen în seria de tensiuni Acest lucru se explică prin faptul că la suprafața zincului, atunci când interacționează cu apa, hidroxidul este practic insolubil și previne cursul ulterioară a reacției în acizi diluați se dizolvă pentru a forma sărurile corespunzătoare, precum beriliul și alte metale care formează hidroxizi amfoteri, se dizolvă în alcalii dacă zincul este încălzit în aer până la punctul de fierbere, vaporii acestuia se aprind și ard cu o flacără albă-verzuie. oxid de zinc.

Conținutul mediu de zinc din scoarța terestră este de 8,3·10-3% în rocile magmatice bazice este puțin mai mare (1,3·10-2%) decât în ​​rocile acide (6·10-3%). Zincul este un migrant acvatic energetic; migrația sa în apele termale este deosebit de tipică. Din aceste ape precipită sulfuri de zinc, de importanță industrială. De asemenea, zincul migrează puternic în apele de suprafață și subterane;
Zincul este un element biogen important organismele vii conțin în medie 5·10-4% zinc. Dar există excepții - așa-numitele organisme hub (de exemplu, unele violete).

Depozite de zinc

Zăcămintele de zinc sunt cunoscute în Iran, Australia, Bolivia și Kazahstan. În Rusia, cel mai mare producător de concentrate de plumb-zinc este JSC MMC Dalpolimetal

Obținerea zincului

Zinc nu apare în natură ca metal nativ.
Zincul este extras din minereurile polimetalice care conțin 1-4% Zn sub formă de sulfură, precum și Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Minereurile sunt îmbogățite prin flotație selectivă, obținându-se concentrate de zinc (50-60% Zn) și în același timp concentrate de plumb, cupru, uneori și pirite. Concentratele de zinc sunt arse în cuptoare cu pat fluidizat, transformând sulfura de zinc în oxid de ZnO; Dioxidul de sulf SO2 rezultat este folosit pentru a produce acid sulfuric. Din oxidul de ZnO se obține zinc pur în două moduri. Conform metodei pirometalurgice (distilare), care există de mult timp, concentratul calcinat este supus sinterizării pentru a conferi granularitate și permeabilitate la gaz, iar apoi redus cu cărbune sau cocs la 1200-1300 °C: ZnO + C = Zn + CO. Vaporii de metal rezultați sunt condensați și turnați în forme. La început, reducerea s-a efectuat numai în retorte din lut copt, acționate manual, ulterior au început să folosească retorte mecanizate verticale din carborundum, apoi - cuptoare electrice cu arbore și arc; Zincul este obținut din concentrate de plumb-zinc în furnalele înalte. Productivitatea a crescut treptat, dar zincul conținea până la 3% impurități, inclusiv cadmiu valoros. Zincul de distilare este purificat prin segregare (adică prin decantarea metalului lichid din fier și o parte din plumb la 500 °C), obținându-se o puritate de 98,7%. Uneori folosită, purificarea mai complexă și mai costisitoare prin rectificare conferă metalului o puritate de 99,995% și permite recuperarea cadmiului.

Principala metodă de obținere a zincului este electrolitică (hidrometalurgică). Concentratele calcinate sunt tratate cu acid sulfuric; soluția de sulfat rezultată este curățată de impurități (prin precipitarea lor cu praf de zinc) și supusă electrolizei în băi strâns căptușite în interior cu plumb sau plastic vinil. Zincul este depus pe catozii de aluminiu, din care este îndepărtat (decupat) zilnic și topit în cuptoarele cu inducție. De obicei, puritatea zincului electrolitic este de 99,95%, completitatea extracției acestuia din concentrat (ținând cont de procesarea deșeurilor) este de 93-94%. Din deșeurile de producție se obțin sulfat de zinc, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; uneori și In, Ga, Ge, Tl.

Rolul biologic

Corpul adultului conține în medie aproximativ 2 g de zinc, care este concentrat în principal în mușchi, ficat și pancreas. Peste 400 de enzime conțin zinc. Printre acestea se numără enzimele care catalizează hidroliza peptidelor, proteinelor și esterilor, formarea aldehidelor și polimerizarea ADN-ului și ARN-ului. Ionii de Zn2+ din enzime provoacă polarizarea moleculelor de apă și a substanțelor organice, favorizând deprotonarea acestora în funcție de reacție:

Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+
Cea mai studiată enzimă este anhidraza carbonică, o proteină care conține zinc și constă din aproximativ 260 de resturi de aminoacizi. Această enzimă se găsește în celulele roșii din sânge și favorizează conversia dioxidului de carbon format în țesuturi în timpul activității lor vitale în ioni de bicarbonat și acid carbonic, care sunt transportați de sânge către plămâni, unde sunt excretați din organism sub formă de dioxid de carbon. În absența enzimei, conversia CO2 în anionul HCO3- are loc într-un ritm foarte scăzut. În molecula de anhidrază carbonică, atomul de zinc este legat de trei grupe imidazol de reziduuri de aminoacizi histidină și o moleculă de apă, care este ușor deprotonată, transformându-se într-un hidroxid coordonat. Atomul de carbon al moleculei de dioxid de carbon, care are o sarcină pozitivă parțială, interacționează cu atomul de oxigen al grupării hidroxil. Astfel, molecula coordonată de CO2 este transformată într-un anion bicarbonat, care părăsește centrul activ al enzimei, fiind înlocuit cu o moleculă de apă. Enzima accelerează această reacție de hidroliză de 10 milioane de ori.

Aplicații ale zincului

Metalul de zinc pur este folosit pentru recuperarea metalelor prețioase extrase prin levigarea subterană (aur, argint). În plus, zincul este folosit pentru a extrage argint, aur (și alte metale) din plumbul brut sub formă de compuși intermetalici zinc-argint-aur (așa-numita „spumă de argint”), care sunt apoi prelucrate prin metode convenționale de rafinare.
Se folosește pentru protejarea oțelului împotriva coroziunii (galvanizarea suprafețelor nesupuse solicitărilor mecanice, sau metalizare - pentru poduri, rezervoare, structuri metalice).
Zincul este folosit ca material pentru electrodul negativ în sursele de energie chimică, adică în baterii și acumulatori, de exemplu: celulă mangan-zinc, baterie argint-zinc (EMF 1,85 V, 150 Wh / kg, 650 Wh / dm³, rezistență scăzută și curenți de descărcare colosali), element mercur-zinc (EMF 1,35 V, 135 Wh/kg, 550-650 Wh/dm³), element dioxisulfat-mercur, element iodat de zinc, celulă galvanică cu oxid de cupru (EMF 0,7-1,6 volți) , 84-127 Wh/kg, 410-570 Wh/dm³), celulă cu crom-zinc, celulă cu clorură de zinc-argint, baterie nichel-zinc (EMF 1,82 Volt, 95–118 Wh/kg, 230–295 Wh/ dm³), celulă plumb-zinc, baterie zinc-clor, baterie zinc-brom etc.

Rolul zincului în bateriile zinc-aer, care au o capacitate energetică specifică foarte mare, este foarte important. Sunt promițătoare pentru pornirea motoarelor (baterie cu plumb - 55 Wh/kg, zinc-aer - 220-300 Wh/kg) și pentru vehicule electrice (autonomie de până la 900 km).

Plăcile de zinc sunt utilizate pe scară largă în tipărire, în special, pentru tipărirea ilustrațiilor în publicațiile de mare tiraj. În acest scop, zincografia a fost folosită încă din secolul al XIX-lea - realizarea de clișee pe o placă de zinc prin gravarea desenului din ea cu acid. Impuritățile, cu excepția unei cantități mici de plumb, afectează procesul de gravare. Înainte de gravare, placa de zinc este recoaptă și laminată în stare încălzită.
Zincul este adăugat multor lipituri dure pentru a le reduce punctul de topire.
Oxidul de zinc este utilizat pe scară largă în medicină ca agent antiseptic și antiinflamator. Oxidul de zinc este, de asemenea, utilizat pentru a produce vopsea - alb de zinc.

Zinc- o componentă importantă a alamei. Aliajele de zinc cu aluminiu și magneziu (ZAM, ZAMAK), datorită calităților lor mecanice relativ ridicate și foarte înalte de turnare, sunt utilizate pe scară largă în inginerie mecanică pentru turnarea de precizie. În special, în industria armelor, șuruburile de pistol sunt uneori turnate din aliajul ZAMAK (-3, -5), în special cele concepute pentru utilizarea cartușelor slabe sau traumatice. De asemenea, din aliaje de zinc sunt turnate tot felul de accesorii tehnice, cum ar fi mânere de mașină, corpuri de carburator, machete și tot felul de miniaturi, precum și orice alte produse care necesită turnare precisă cu rezistență acceptabilă.

Clorura de zinc- un flux important pentru lipirea metalelor si o componenta in productia de fibre.
Sulfura de zinc este utilizată la fabricarea fosforilor de scurtă durată și a altor compuși luminiscenți, de obicei amestecuri de ZnS și CdS, activați cu ioni ai altor metale. Fosforii pe bază de sulfuri de zinc și cadmiu sunt, de asemenea, utilizați în industria electronică pentru fabricarea de panouri și ecrane flexibile luminoase ca electroluminofori și compoziții cu un timp de strălucire scurt.
Telurura de zinc, seleniura, fosfura și sulfura sunt semiconductoare utilizate pe scară largă. Sulfura de zinc este o parte integrantă a multor fosfori. Fosfura de zinc este folosită ca otravă pentru rozătoare.
Selenura de zinc este folosită pentru a face ochelari optici cu coeficienți de absorbție foarte mici în regiunea infraroșu mijlociu, cum ar fi laserele cu dioxid de carbon.

Diferitele utilizări ale zincului includ:

galvanizare - 45-60%
medicament (oxid de zinc ca antiseptic) - 10%
producție de aliaje - 10%
producția de anvelope din cauciuc - 10%
vopsele de ulei - 10%

Proprietăți chimice

Configurația electronică externă a atomului de Zn este 3d 10 4s 2. Starea de oxidare în compuși este +2. Potențialul redox normal de 0,76 V caracterizează zincul ca un metal activ și un agent reducător energetic. În aer, la temperaturi de până la 100 ° C, zincul se estompează rapid, devenind acoperit cu o peliculă de suprafață de carbonați bazici. În aer, zincul este acoperit cu o peliculă subțire de oxid de ZnO. Când este încălzit puternic, arde pentru a forma oxid alb amfoter ZnO.

2Zn + O2 = 2ZnO

Fluorul uscat, clorul și bromul nu reacționează cu zincul la rece, dar în prezența vaporilor de apă metalul se poate aprinde, formând, de exemplu, ZnCl 2. Un amestec încălzit de pulbere de zinc și sulf dă sulfură de zinc ZnS. Sulfura de zinc precipită atunci când hidrogenul sulfurat acționează asupra soluțiilor apoase slab acide sau amoniacale de săruri de Zn. Hidrura de ZnH2 se obţine prin reacţia LiAlH4 cu Zn(CH3)2 şi alţi compuşi de zinc; o substanță asemănătoare metalului care se descompune în elemente când este încălzită.

Nitrură Zn 3 N 2 - pulbere neagră, se formează când este încălzită la 600 ° C într-un curent de amoniac; stabil în aer până la 750 °C, apa îl descompune. Carbura de zinc ZnC2 a fost obţinută prin încălzirea zincului într-un curent de acetilenă. Acizii minerali puternici dizolvă puternic zincul, mai ales atunci când sunt încălziți, pentru a forma sărurile corespunzătoare. Când interacționează cu HCI diluat și H2S04, H2 este eliberat, iar cu HNO3, în plus, NO, NO2, NH3. Zincul reacţionează cu HCI concentrat, H2SO4 şi HNO3, eliberând H2, SO2, NO şi respectiv NO2. Soluțiile și topiturile de alcali oxidează zincul, eliberând H2 și formând zinciți solubili în apă. Intensitatea acțiunii acizilor și alcalinelor asupra zincului depinde de prezența impurităților în acesta. Zincul pur este mai puțin reactiv față de acești reactivi datorită supratensiunii ridicate de hidrogen. În apă, sărurile de zinc se hidrolizează când sunt încălzite, eliberând un precipitat alb de hidroxid de Zn(OH)2. Sunt cunoscuți compuși complecși care conțin zinc, de exemplu SO4 și alții.

Oxidul de zinc reacționează atât cu soluțiile acide:

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

și cu alcalii:

ZnO + 2NaOH (fuziune) = Na2ZnO2 + H2O

Zincul de puritate obișnuită reacționează activ cu soluțiile acide:

Zn + 2HCI = ZnCl2 + H2

Zn + H2S04 = ZnS04 + H2

și soluții alcaline:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

formând hidroxinați. Zincul foarte pur nu reacționează cu soluțiile de acizi și alcaline. Interacțiunea începe atunci când se adaugă câteva picături de soluție de sulfat de cupru CuSO4.

Când este încălzit, zincul reacționează cu nemetale (cu excepția hidrogenului, carbonului și azotului). Reacționează activ cu acizii:

Zn + H2S04 (diluat) = ZnS04 + H2

Zincul este singurul element al grupului care se dizolvă în soluții apoase de alcalii pentru a forma 2– ioni (hidroxicinați):

Zn + 2OH – + 2H 2 O = 2– + H 2

Când zincul metalic este dizolvat într-o soluție de amoniac, se formează un complex de amoniac:

Zn + 4NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 2H 2 O + H 2

Instituție de învățământ de stat

învăţământul profesional secundar în regiunea Leningrad Colegiul Politehnic Podporozhye

Lucrări de cercetare în chimie

Subiect:

„Zinc și proprietățile sale”

Completat de: elevul grupei Nr. 89

Numele complet: Iurikov Alexey Alexandrovici

Verificat de profesor: Yadykina Lyudmila Alekseevna

Podporojie

1. Poziția în tabelul periodic și structura atomică

2. Istoria descoperirii

3. Fiind în natură

4. Proprietăți fizice

5. Proprietăți chimice

6. Obținerea zincului metalic

7. Aplicație și semnificație pentru sănătatea umană

8. Cercetarea mea

9. Literatură

Poziția în tabelul periodic

și structura atomică

Element zinc (Zn)în tabelul periodic are un număr de serie 30.

Se află în perioada a patra din grupa a doua.

greutate atomică = 65,37

valența II

Zincul natural constă dintr-un amestec de cinci nuclizi stabili: 64Zn (48,6% în greutate), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) și 70Zn (0,6%).

Configurarea a două straturi electronice exterioare 3 s 2 p 6 d 10 4 s 2 .

Istoria descoperirii

Aliajele de zinc și cupru - alamă - erau cunoscute de vechii greci și egipteni. Zincul a fost obținut în secolul al V-lea. î.Hr e. in India. Istoricul roman Strabon în anii 60-20 î.Hr. e. a scris despre obținerea zincului metalic sau „argint fals”. Ulterior, secretul obținerii zincului în Europa s-a pierdut, deoarece zincul format în timpul reducerii termice a minereurilor de zinc se transformă în abur la 900°C. Vaporii de zinc reacţionează cu oxigenul din aer, formând oxid de zinc liber, pe care alchimiştii l-au numit „lână albă”.

Metal zinc

În secolul al XVI-lea s-au făcut primele încercări de topire a zincului în fabrici. Dar producția nu a mers bine, dificultățile tehnologice s-au dovedit a fi insurmontabile. Au încercat să obțină zinc în același mod ca și alte metale. Minereul a fost prăjit, transformând zincul în oxid, apoi acest oxid a fost redus cu cărbune...

Zincul, în mod natural, a fost redus prin interacțiunea cu cărbunele, dar... nu a fost topit. Nu a fost topit, deoarece acest metal se evaporase deja în cuptorul de topire - punctul său de fierbere era de numai 906 ° C. Și era aer în cuptor. Când l-au întâlnit, vaporii activi de zinc au reacționat cu oxigenul și s-a format din nou produsul original, oxidul de zinc.

A fost posibilă stabilirea producției de zinc în Europa abia după ce minereul a început să fie redus în retorte închise fără acces la aer. Zincul „brut” se obține astăzi aproximativ în același mod și este purificat prin rafinare. Aproximativ jumătate din zincul mondial este acum produs prin metode pirometalurgice, iar cealaltă jumătate prin metode hidrometalurgice.

Trebuie avut în vedere că minereurile de zinc pur nu se găsesc aproape niciodată în natură. Compușii de zinc (de obicei 1-5% din punct de vedere al metalului) fac parte din minereurile polimetalice. Concentratele de zinc obținute în timpul îmbogățirii minereului conțin 48-65% zinc, până la 2% cupru, până la 2% plumb și până la 12% fier. Și plus o fracțiune de procent de urme și metale rare...

Compoziția chimică și mineralogică complexă a minereurilor care conțin zinc a fost unul dintre motivele pentru care producția de zinc a durat mult și dificil. Există încă probleme nerezolvate în prelucrarea minereurilor polimetalice... Dar să revenim la pirometalurgia zincului - în acest proces se manifestă caracteristicile pur individuale ale acestui element.

Cu răcirea bruscă, vaporii de zinc imediat, ocolind starea lichidă, se transformă în praf solid. Acest lucru complică oarecum producția, deși zincul elementar este considerat netoxic. Este adesea necesar să se păstreze zincul sub formă de praf, mai degrabă decât să-l topească în lingouri.

În pirotehnică, praful de zinc este folosit pentru a produce o flacără albastră. Praful de zinc este folosit la producerea metalelor rare și prețioase. În special, un astfel de zinc înlocuiește aurul și argintul din soluțiile de cianură. Paradoxal, atunci când se produce zinc (și cadmiu) în sine printr-o metodă hidrometalurgică, praful de zinc este folosit pentru a purifica o soluție de sulfat de cupru și cadmiu. Dar asta nu este tot. V-ați întrebat vreodată de ce podurile metalice, travele de podea din fabrică și alte produse metalice mari sunt cel mai adesea vopsite cu gri?

Componenta principală a vopselei folosită în toate aceste cazuri este același praf de zinc. Amestecat cu oxid de zinc și ulei de in, se transformă într-o vopsea care oferă o protecție excelentă împotriva coroziunii. Această vopsea este, de asemenea, ieftină, flexibilă, aderă bine la suprafața metalică și nu se dezlipește din cauza schimbărilor de temperatură. Culoarea mouse-ului este mai mult un avantaj decât un dezavantaj. Produsele care sunt acoperite cu o astfel de vopsea trebuie să fie nemarcate și, în același timp, îngrijite.

Proprietățile zincului sunt foarte afectate de gradul de puritate. La o puritate de 99,9 și 99,99%, zincul este foarte solubil în acizi. Dar merită să „adăugați” încă nouă (99,999%), iar zincul devine insolubil în acizi chiar și la încălzire puternică. Zincul de o asemenea puritate se distinge și prin ductilitatea sa mare, poate fi tras în fire subțiri. Dar zincul obișnuit poate fi rulat în foi subțiri numai prin încălzirea lui la 100-150 ° C. Încălzit la 250 ° C și mai sus, până la punctul de topire, zincul devine din nou fragil - are loc o altă restructurare a structurii sale cristaline.

Foile de zinc sunt utilizate pe scară largă în producția de celule galvanice. Prima „coloană voltaică” era formată din cercuri de zinc și cupru. Și în sursele moderne de curent chimic, electrodul negativ este cel mai adesea realizat din zinc.

Rolul acestui element în tipărire este semnificativ. Zincul este folosit pentru a face clișee care permit reproducerea în tipărire a desenelor și fotografiilor. Zincul de imprimare special pregătit și prelucrat percepe o imagine fotografică. Această imagine este protejată cu vopsea în locurile potrivite, iar viitorul clișeu este gravat cu acid. Imaginea capătă relief, gravori cu experiență o curăță, fac impresii, iar apoi aceste clișee ajung la mașini de imprimat.

Există cerințe speciale pentru imprimarea zincului: în primul rând, acesta trebuie să aibă o structură fin-cristalină, în special pe suprafața lingoului. Prin urmare, zincul destinat tipăririi este întotdeauna turnat în matrițe închise. Pentru a „nivela” structura, se utilizează recoacere la 375°C, urmată de răcire lentă și laminare la cald. Prezența impurităților într-un astfel de metal, în special a plumbului, este, de asemenea, strict limitată. Dacă există o mulțime, atunci va fi imposibil să ștergi clișeele după cum este necesar. Dacă conținutul de plumb este mai mic de 0,4%, atunci este dificil să se obțină structura fin-cristalină dorită. De-a lungul acestei margini, metalurgiștii „merg”, încercând să satisfacă nevoile industriei tipografice.

Fiind în natură

În natură, zincul se găsește numai sub formă de compuși.

SFALERITĂ(blenda de zinc, ZnS) are aspectul de cristale cubice galbene sau maro; densitate 3,9-4,2 g/cm 3, duritate 3-4 pe scara Mohs. Conține cadmiu, indiu, galiu, mangan, mercur, germaniu, fier, cupru, staniu și plumb ca impurități.

În rețeaua cristalină de sfalerit, atomii de zinc alternează cu atomi de sulf și invers. Atomii de sulf din rețea formează o împachetare cubică. Atomul de zinc este situat în aceste goluri tetraedrice.

WURTZITE(ZnS) este un cristal hexagonal brun-negru cu o densitate de 3,98 g/cm 3 și o duritate de 3,5-4 pe scara Mohs. De obicei conține mai mult zinc decât sfalerit. În rețeaua wurtzită, fiecare atom de zinc este înconjurat tetraedric de patru atomi de sulf și invers. Aranjamentul straturilor de wurtzit diferă de aranjamentul straturilor de sfalerit.

SMITHSONITE(spar de zinc, ZnCO 3) se prezintă sub formă de cristale trigonale albe (verde, gri, maro în funcție de impurități) cu o densitate de 4,3-4,5 g/cm 3 și o duritate de 5 pe scara Mohs.

CALAMINA(Zn2SiO4*H2O*ZnC03 sau Zn4(OH)4*H2O*ZnC03) este un amestec de carbonat de zinc şi silicat; formeaza cristale rombice albe (verzi, albastre, galbene, maronii in functie de impuritati) cu o densitate de 3,4-3,5 g/cm 3 si o duritate de 4,5-5 pe scara Mohs.

WILLEMITH(Zn 2 SiO 4) se prezintă sub formă de cristale romboedrice incolore sau galben-brun cu o densitate de 3,89-4,18 g/cm 3 și o duritate de 5-5,5 pe scara Mohs.

ZINCIT(ZnO) - cristale hexagonale de culoare galbenă, portocalie sau roșie cu o rețea de tip wurtzit și o duritate de 4-4,5 pe scara Mohs.

GANIT(Zn) are forma unor cristale de culoare verde închis cu o densitate de 4-4,6 g/cm 3 și o duritate de 7,5-8 pe scara Mohs.

Pe lângă cele de mai sus, sunt cunoscute și alte minerale de zinc:

monheimit (Zn, Fe)CO3

hidrociclit ZnCO3*2Zn(OH)2

de încredere (Zn, Mn)SiO 4

heterolit Zn

franklinita (Zn, Mn)

calcofanit (Mn, Zn) Mn2O5*2H2O

goslarit ZnSO4*7H2O

calcanit de zinc (Zn, Cu)SO4*5H2O

adamină Zn2 (AsO4)OH

tarbutita Zn 2 (PO 4)OH

decloizit (Zn, Cu)Pb(VO4)OH

legrandit Zn 3 (AsO 4) 2 * 3H 2 O

speranță Zn3(PO4)*4H2O

Proprietăți fizice

Zincul este un metal alb-albăstrui de duritate medie, care se topește la 419 ° C și se transformă în abur la 913 ° C; densitatea sa este de 7,14 g/cm 3 . La temperaturi obișnuite, zincul este destul de fragil, dar la 100-110°C se îndoaie bine și este rulat în foi în aer devine acoperit cu o peliculă de oxid de protecție.

Proprietăți chimice

În aer la temperaturi de până la 100°C, zincul se pătează rapid, devenind acoperit cu o peliculă de suprafață de carbonați bazici. În aerul umed, mai ales în prezența CO 2 , distrugerea metalelor are loc chiar și la temperaturi normale. Când este puternic încălzit în aer sau oxigen, zincul arde intens cu o flacără albăstruie, producând fum alb de oxid de zinc ZnO. Fluorul uscat, clorul și bromul nu reacționează cu zincul la rece, dar în prezența vaporilor de apă metalul se poate aprinde, formând, de exemplu, ZnCl 2. Un amestec încălzit de pulbere de zinc cu sulf dă sulfură de zinc ZnS. Acizii minerali puternici dizolvă zincul, în special atunci când sunt încălziți, pentru a forma sărurile corespunzătoare. Când interacționează cu HCI diluat și H2S04, H2 este eliberat, iar cu HNO3, în plus, NO, NO2, NH3. Zincul reacţionează cu HCI concentrat, H2SO4 şi HNO3, eliberând H2, SO2, NO şi respectiv NO2. Soluțiile și topiturile de alcali oxidează zincul, eliberând H2 și formând zinciți solubili în apă. Intensitatea acțiunii acizilor și alcalinelor asupra zincului depinde de prezența impurităților în acesta. Zincul pur este mai puțin reactiv față de acești reactivi datorită supratensiunii ridicate de hidrogen. În apă, sărurile de zinc se hidrolizează când sunt încălzite, eliberând un precipitat alb de hidroxid de Zn(OH)2. Sunt cunoscuți compuși complecși care conțin zinc, de exemplu SO4 și alții.

ZINC (element chimic) ZINC (element chimic)

ZINC (lat. Zincum), Zn (a se citi „zinc”), element chimic cu număr atomic 30, greutate atomică 65,39. Zincul natural constă dintr-un amestec de cinci nuclizi stabili: 64 Zn (48,6% în greutate), 66 Zn (27,9%), 67 Zn (4,1%), 68 Zn (18,8%) și 70 Zn (0,6%). Situat în a patra perioadă în grupa IIB a sistemului periodic. Configurarea a două straturi electronice exterioare 3 s 2 p 6 d 10 4s 2 . În compuși prezintă o stare de oxidare de +2 (valență II).
Raza atomului de Zn este de 0,139 nm, raza ionului Zn 2+ este de 0,060 nm (numărul de coordonare 4), 0,0740 nm (numărul de coordonare 6) și 0,090 nm (numărul de coordonare 8). Energiile de ionizare secvențială ale atomului corespund la 9,394, 17,964, 39,7, 61,6 și 86,3 eV. Electronegativitatea după Pauling (cm. PAULING Linus) 1,66.
Referință istorică
Aliaje de zinc cu cupru - alama (cm. ALAMĂ)- erau cunoscute de vechii greci și egipteni. Zincul a fost obținut în secolul al V-lea. î.Hr e. in India. istoricul roman Strabon (cm. STRABO)în 60-20 î.Hr. e. a scris despre obținerea zincului metalic sau „argint fals”. Ulterior, secretul obținerii zincului în Europa s-a pierdut, deoarece zincul format în timpul reducerii termice a minereurilor de zinc se transformă în abur la 900°C. Vaporii de zinc reacţionează cu oxigenul (cm. OXIGEN) aer, formând oxid de zinc liber, pe care alchimiștii l-au numit „lână albă”.
În 1743, prima fabrică de zinc metal a fost deschisă în Bristol, unde minereul de zinc a fost redus în retorte fără acces la aer. În 1746 A. S. Marggraff (cm. MARGGRAF Andreas Sigismund) a dezvoltat o metodă de producere a metalului prin calcinarea unui amestec din oxidul său și cărbune fără acces la aer în retorte, urmată de condensarea vaporilor de zinc în frigidere.
Cuvântul „zinc” apare în scrierile lui Paracelsus (cm. PARACELSUS)şi alţi cercetători ai secolelor XVI-XVII. și se întoarce, probabil, la vechiul „zinc” german - plăcuță, orbitor. Numele acestui metal s-a schimbat de mai multe ori de-a lungul istoriei sale. Numele „zinc” a devenit folosit în mod obișnuit abia în anii 1920.
Fiind în natură
Conținutul de zinc din scoarța terestră este de 8,3·10–3% din masă, în apa Oceanului Mondial 0,01 mg/l. Există 66 de minerale de zinc cunoscute, dintre care cele mai importante sunt sfalerita (cm. SFALERITĂ), cleiofan (cm. CLEIOPHANES), marmatită (cm. MARMATITE), wurtzit, (cm. WURTZITE) smithsonite (cm. SMITHSONITE) ZnCO3, calamină (cm. CALAMINA) Zn4(OH)4Si207H20, zincit (cm. ZINCIT) ZnO, willemite (cm. WILLEMITH). Zincul face parte din minereurile polimetalice, care conțin și cupru, plumb, cadmiu , indiu (cm. INDIU), galiu (cm. GALIU), taliu (cm. TALIU) si altii. Zincul este un element biogen important: materia vie conține 5·10–4% în greutate.
Chitanță
Zincul este extras din minereuri polimetalice care conțin 1-4% Zn sub formă de sulfură. Minereul este îmbogățit pentru a produce concentrat de zinc (50-60%). Concentratele de zinc sunt arse în cuptoare cu pat fluidizat, transformând sulfura de zinc în ZnO. Există două rute de la ZnO la Zn. Conform metodei pirometalurgice, concentratul este sinterizat și apoi redus cu cărbune sau cocs la 1200-1300°C. Apoi vaporii de zinc evaporați din cuptor sunt condensați.
ZnO + C = Zn + CO.
Principala metodă de obținere a zincului este hidrometalurgică. Concentratele arse sunt tratate cu acid sulfuric. Impuritățile sunt îndepărtate din soluția de sulfat rezultată prin precipitarea lor cu praf de zinc. Soluția purificată este supusă electrolizei. Zincul este depus pe catozii de aluminiu. Puritatea zincului electrolitic este de 99,95%.
Pentru a obține zinc de înaltă puritate, se utilizează topirea zonei (cm. ZONE DE TOPIRE).
Proprietati fizice si chimice
Zincul este un metal alb-albăstrui.
Are o rețea hexagonală cu parametri A= 0,26649 nm, Cu= 0,49468 nm. Punct de topire 419,58°C, punct de fierbere 906,2°C, densitate 7,133 kg/dm3. La temperatura camerei este fragil. La 100-150°C este plastic. Potențialul standard al electrodului este de –0,76 V, în domeniul potențialelor standard este situat până la fierul Fe.
În aer, zincul este acoperit cu o peliculă subțire de oxid de ZnO. Când este încălzit puternic, arde pentru a forma un amfoter (cm. AMFOTERICE) oxid de ZnO alb.
2Zn + O2 = 2ZnO
Oxidul de zinc reacționează atât cu soluțiile acide:
ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O
și cu alcalii:
ZnO + 2NaOH (fuziune) = Na2ZnO2 + H2O
În această reacție, se formează zincat de sodiu Na2ZnO2.
Zincul de puritate obișnuită reacționează activ cu soluțiile acide:
Zn + 2HCI = ZnCI2 + H2
Zn + H2S04 = ZnS04 + H2
și soluții alcaline:
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2,
formând hidroxinați. Zincul foarte pur nu reacționează cu soluțiile de acizi și alcaline. Interacțiunea începe atunci când se adaugă câteva picături de soluție de sulfat de cupru CuSO4.
Când este încălzit, zincul reacţionează cu halogenii (cm. HALOGEN) cu formarea de halogenuri de ZnHal 2. Cu fosfor (cm. FOSFOR) zincul formează fosfuri Zn 3 P 2 şi ZnP 2. Cu sulf (cm. SULF)și analogii săi - seleniu (cm. SELENIU)și telur (cm. TELURIU)- diverse calcogenuri (cm. CALCOGENIDE), ZnS, ZnSe, ZnSe 2 și ZnTe.
Cu hidrogen (cm. HIDROGEN), azot (cm. AZOT), carbon (cm. CARBON), siliciu (cm. SILICIU)și bor (cm. BOR (element chimic)) zincul nu reacționează direct. Nitrura Zn 3 N 2 se obţine prin reacţia zincului cu amoniacul (cm. AMONIAC) NH3 la 550-600°C.
În soluții apoase se formează ionii de zinc Zn 2+ complexe acvatice 2+ și 2+.
Aplicație
Cea mai mare parte a zincului produs este cheltuită pentru producția de acoperiri anticorozive pentru fier și oțel. Zincul este folosit în baterii și baterii cu celule uscate. Foile de zinc sunt folosite în tipărire. Aliajele de zinc (alama, nichel argint si altele) sunt folosite in tehnologie. ZnO servește ca pigment în alb de zinc. Compușii zincului sunt semiconductori. Traversele de cale ferată sunt impregnate cu o soluție de clorură de zinc ZnCl 2, protejându-le de putrezire.
Acțiune fiziologică
Zincul face parte din peste 40 de metaloenzime care catalizează hidroliza peptidelor, proteinelor și altor compuși din corpul uman. Zincul face parte din hormonul insulină. (cm. INSULINĂ) Zincul intră în corpul uman cu carne, lapte și ouă.
Plantele cu o lipsă de zinc în sol se îmbolnăvesc.
Zincul metalului este ușor toxic. Fosfura și oxidul de zinc sunt otrăvitoare. Ingestia de saruri de zinc solubile in organism duce la indigestie si iritatii ale mucoaselor. MPC pentru zinc în apă este de 1,0 mg/l.

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Vedeți ce este „ZINC (element chimic)” în alte dicționare:

Zinc (lat. Zincum), Zn, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev; număr atomic 30, masă atomică 65,38, metal alb-albăstrui. Există 5 izotopi stabili cunoscuți cu numere de masă 64, 66, 67, 68 și 70; cel mai comun... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Elementul clorură de argint este o sursă chimică primară de curent în care anodul este zinc, catodul este clorură de argint, iar electrolitul este o soluție apoasă de clorură de amoniu (amoniac) sau clorură de sodiu. Cuprins 1 Istoria invenției 2 Parametri ... Wikipedia

- (Clor francez, Clor german, Clor englezesc) un element din grupa halogenilor; semnul său este Cl; greutate atomică 35,451 [Conform calculului lui Clarke al datelor Stas.] la O ​​= 16; Particula de Cl 2, care se potrivește bine prin densitățile sale găsite de Bunsen și Regnault în raport cu... ...

- (Argentum, argent, Silber), chimic. Semnul Ag. S. este unul dintre metalele cunoscute omului din cele mai vechi timpuri. În natură se găsește atât în ​​stare nativă, cât și sub formă de compuși cu alte corpuri (cu sulf, de exemplu Ag 2S... ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Argentum, argent, Silber), chimic. Semnul Ag. S. este unul dintre metalele cunoscute omului din cele mai vechi timpuri. În natură, se găsește atât în ​​stare nativă, cât și sub formă de compuși cu alte corpuri (cu sulf, de exemplu argint Ag2S ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Platine French, Platina or um English, Platin German; Pt = 194,83, dacă O = 16 conform K. Seibert). P. este de obicei însoțit de alte metale, iar cele din aceste metale care îi sunt adiacente în proprietățile lor chimice se numesc... ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Bromum; forma chimică Br, greutate atomică 80) un element nemetalic din grupa halogenilor, descoperit în 1826 de chimistul francez Balard în soluții mamă de săruri de apă de mare; B. și-a primit numele de la cuvântul grecesc Βρωμος duhoare.… … Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Soufre franceză, Sulphur sau Brimstone engleză, Schwefel germană, θετον greacă, latină Sulphur, de unde simbolul S; greutatea atomică 32,06 la O ​​= 16 [Determinată de Stas din compoziția sulfurei de argint Ag 2 S]) aparține printre cele mai importante elemente nemetalice.... ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Zincul este un metal care are numărul 30 în tabelul periodic și are denumirea Zn. Se topește la o temperatură de 419 °C, dar dacă punctul de fierbere este de 913 °C, începe să se transforme în abur. La temperaturi normale, starea este fragilă, dar la o sută de grade începe să se îndoaie.

Culoarea zincului este albastru-alb. Când este expus la oxigen, are loc oxidarea, precum și o acoperire de carbonat, care protejează metalul de reacții de oxidare ulterioare. Apariția hidroxidului pe zinc înseamnă că apa nu are niciun efect asupra elementului chimic.

Zincul este un element chimic care are propriile sale proprietăți distinctive, avantaje și dezavantaje. Este utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi a omului, în produse farmaceutice și metalurgie.

Caracteristicile zincului

Metalul este necesar și utilizat pe scară largă în aproape toate domeniile vieții umane de zi cu zi.

Exploatarea minieră se desfășoară în principal în Iran, Kazahstan, Australia și Bolivia. În Rusia, producătorul este OJSC GMK Dalpolimetal.

Este un metal de tranziție, are o stare de oxidare de +2, un izotop radioactiv, un timp de înjumătățire de 244 de zile.

Elementul nu este extras în forma sa pură. Conținut în minereuri și minerale: cleiofan, marmatită, wurtzită, zincită. Trebuie să fie prezent într-un aliaj cu aluminiu, cupru, staniu și nichel.

Proprietățile chimice, fizice și caracteristicile zincului

Zincul este un metal care are o serie de proprietăți și caracteristici care îl deosebesc de alte elemente ale tabelului periodic.

Proprietățile fizice ale zincului includ starea acestuia. Principalul factor este temperatura. Dacă la temperatura camerei este un material fragil, densitatea zincului este de 7130 kg/m 3 (˃ densitatea oțelului), care practic nu se îndoaie, atunci când este ridicat se îndoaie ușor și este rulat în foi în fabrici. Dacă luați un regim de temperatură mai ridicat, materialul capătă o stare lichidă, iar dacă creșteți temperatura cu 400-450 °C, atunci pur și simplu se va evapora. Aceasta este unicitatea - schimbarea stării tale. Dacă este expus la acizi și alcalii, se poate sfărâma, exploda sau topi.

Formula zincului este Zn – zinc. Masa atomică a zincului este de 65,382 amu.

Formula electronică: nucleul unui atom de metal conține 30 de protoni, 35 de neutroni. Există 4 niveluri de energie într-un atom - 30 de electroni. (Fig. structura atomului de zinc) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2.

Rețeaua cristalină a zincului este un sistem de cristal hexagonal cu atomi strâns presați. Date latice: A=2,66U, C=4,94.

Structura și compoziția zincului

Materialul extras și neprelucrat are izotopi 64, 66, 67, electroni 2-8-18-2.

În ceea ce privește utilizarea, dintre toate elementele tabelului periodic, metalul ocupă locul 23. În natură, elementul apare sub formă de sulfură cu impurități de plumb Pb, cadmiu Cd, fier Fe, cupru Cu, argint Ag.

În funcție de cantitatea de impurități, metalul este marcat.

Producția de zinc

După cum am menționat mai sus, nu există o formă pură a acestui element în natură. Este extras din alte roci, cum ar fi minereu - cadmiu, galiu, minerale - sfalerite.

Metalul se obține din fabrică. Fiecare fabrică are propriile caracteristici distinctive de producție, astfel încât echipamentul pentru obținerea materialului pur este diferit. Ar putea fi asa:

• Rotoarele, amplasate vertical, sunt electrolitice.
• Cuptoare speciale cu o temperatură suficient de ridicată pentru ardere, precum și cuptoare electrice speciale.
• Transportoare și băi pentru electroliză.

În funcție de metoda de extragere a metalelor adoptată, se utilizează echipamentul corespunzător.

Obținerea zincului pur

După cum am menționat mai sus, nu există nicio specie pură în natură. Este extras în principal din minereuri în care vine cu diverse elemente.

Pentru a obține material pur se folosește un proces special de flotație cu selectivitate. După proces, minereul se descompune în elemente: zinc, plumb, cupru și așa mai departe.

Metalul pur extras prin această metodă este ars într-un cuptor special. Acolo, la anumite temperaturi, starea sulfurică a materialului se transformă în oxid. În timpul prăjirii, se eliberează gaz care conține sulf, care este folosit pentru a produce acid sulfuric.

Există 2 moduri de a obține metal:

1. Pirometalurgic - are loc procesul de ardere, după care masa rezultată este restabilită cu ajutorul cărbunelui negru și a cocsului. Procesul final se stabilește.
2. Electrolitic – masa extrasă este tratată cu acid sulfuric. Soluția rezultată este supusă electrolizei, timp în care metalul se depune și se topește în cuptoare.

Topirea zincului într-un cuptor

Temperatura de topire a zincului într-un cuptor este de 419-480 °C. Dacă temperatura este depășită, atunci materialul începe să se evapore. La această temperatură este permis un amestec de fier de 0,05%.

La o dobândă de fier de 0,2, foaia nu poate fi rulată.

Pentru topirea metalului pur se folosesc diferite metode, până la producerea vaporilor de zinc, care sunt trimiși în rezervoare speciale și acolo substanța cade.

Aplicarea metalului

Proprietățile zincului permit utilizarea acestuia în multe domenii. Ca procent:

1. Galvanizare – până la 60%.
2. Medicina – 10%.
3. Diverse aliaje care conțin acest metal 10%.
4. Producția de anvelope 10%.
5. Productie vopsea – 10%.

Utilizarea zincului este, de asemenea, necesară pentru restaurarea metalelor precum aurul, argintul și platina.

Zincul în metalurgie

Industria metalurgică folosește acest element al tabelului periodic ca principal pentru atingerea anumitor obiective. Topirea fontei si a otelului este cea principala in intreaga metalurgie a tarii. Dar aceste metale sunt susceptibile la influențele negative ale mediului. Fără un anumit tratament, metalele se oxidează rapid, ceea ce duce la deteriorarea lor. Cea mai bună protecție este galvanizarea.

Aplicarea unei folii de protecție pe fontă și oțel este cel mai bun remediu împotriva coroziunii. Aproximativ 40% din producția totală de material pur este cheltuită pe galvanizare.

Metode de galvanizare

Instalațiile metalurgice se disting nu numai prin echipamentele lor, ci și prin metodele de producție utilizate. Depinde de politica de prețuri și de locație (resurse naturale utilizate pentru industria metalurgică). Există mai multe metode de galvanizare, care sunt discutate mai jos.

Metoda de galvanizare la cald

Această metodă implică scufundarea unei piese metalice într-o soluție lichidă. Se intampla asa:

1. Piesa sau produsul se degresează, se curăță, se spală și se usucă.
2. Apoi, zincul este topit la o stare lichidă la temperaturi de până la 480 °C.
3. Produsul preparat este coborât în ​​soluția lichidă. În același timp, este bine umezit în soluție și se formează un strat de până la 450 de microni grosime. Aceasta este o protecție 100% împotriva efectelor factorilor externi asupra produsului (umiditate, lumina directă a soarelui, apă cu impurități chimice).

Dar această metodă are o serie de dezavantaje:

• Pelicula de zinc de pe produs are ca rezultat un strat neuniform.
• Această metodă nu poate fi utilizată pentru piese care îndeplinesc standardele exacte conform GOST. Unde fiecare milimetru este considerat un defect.
• După galvanizarea la cald, nu fiecare piesă va rămâne puternică și rezistentă la uzură, deoarece fragilitatea apare după trecerea prin temperaturi ridicate.

De asemenea, această metodă nu este potrivită pentru produsele acoperite cu vopsele și lacuri.

Galvanizare la rece

Această metodă are 2 denumiri: galvanică și electrolitică. Metoda de acoperire a unui produs cu protecție anticorozivă este următoarea:

1. Partea metalică, produsul este pregătit (degresat, curățat).
2. După aceasta, se efectuează „metoda de colorare” - se folosește o compoziție specială, care are componenta principală - zinc.
3. Piesa este acoperită cu această compoziție prin pulverizare.

Datorită acestei metode, piesele cu toleranțe precise și produsele acoperite cu vopsele și lacuri sunt protejate. Crește rezistența la factorii externi care duc la coroziune.

Dezavantajele acestei metode: strat protector subțire - până la 35 de microni. Acest lucru are ca rezultat o protecție mai mică și perioade de protecție mai scurte.

Metoda difuziei termice

Această metodă face o acoperire care este un electrod cu polaritate pozitivă, în timp ce metalul produsului (oțel) devine polaritate negativă. Apare un strat protector electrochimic.

Metoda este aplicabilă numai dacă piesele sunt fabricate din oțel carbon, fontă sau oțel cu impurități. Zincul este utilizat în următoarele moduri:

1. La temperaturi de la 290 °C la 450 °C într-un mediu pulbere, suprafața piesei este saturată cu Zn. Aici, marcarea oțelului, precum și tipul de produs, contează - este selectată temperatura corespunzătoare.
2. Grosimea stratului protector ajunge la 110 microni.
3. Un produs din oțel sau fontă este plasat într-un rezervor închis.
4. Acolo se adaugă un amestec special.
5. Ultimul pas este tratamentul special al produsului pentru a preveni apariția eflorescențelor albe din apa sărată.

Această metodă este utilizată în principal atunci când este necesară acoperirea pieselor care au o formă complexă: fire, curse mici. Formarea unui strat de protecție uniform este importantă, deoarece aceste părți suferă expuneri multiple la medii externe agresive (umiditate constantă).

Această metodă oferă cel mai mare procent de protecție a produsului împotriva coroziunii. Învelișul galvanizat este rezistent la uzură și practic indestructibil, ceea ce este foarte important pentru piesele care sunt rotite și dezasamblate în timp.

Alte utilizări ale zincului

Pe lângă galvanizare, metalul este folosit și în alte industrii.

1. Foi de zinc. Pentru producerea foilor se realizeaza laminarea, in care ductilitatea este importanta. Depinde de temperatura. O temperatură de 25 °C dă plasticitate într-un singur plan, ceea ce creează anumite proprietăți ale metalului. Principalul lucru aici este motivul pentru care este făcută foaia. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât metalul devine mai subțire. În funcție de aceasta, produsul este marcat Ts1, Ts2, Ts3. După aceasta, din foi sunt create diverse produse pentru mașini, profile pentru construcții și reparații, pentru imprimare și așa mai departe.
2. Aliaje de zinc. Pentru proprietăți îmbunătățite ale produselor metalice, se adaugă zinc. Aceste aliaje sunt create la temperaturi ridicate în cuptoare speciale. Cele mai des produse aliaje sunt cuprul și aluminiul. Aceste aliaje sunt utilizate pentru producția de rulmenți și diferite bucșe, care sunt aplicabile în inginerie mecanică, construcții navale și aviație.

În uz casnic, o găleată galvanizată, jgheab și foi de pe acoperiș sunt norma. Se folosește zinc, nu crom sau nichel. Și nu este doar că galvanizarea este mai ieftină decât acoperirea cu alte materiale. Acesta este cel mai fiabil și mai durabil material de protecție decât cromul sau alte materiale utilizate.

Ca urmare, zincul este cel mai comun metal utilizat pe scară largă în metalurgie. În inginerie mecanică, construcții, medicină, materialul este folosit nu numai ca protecție împotriva coroziunii, ci și pentru a crește rezistența și durata de viață lungă. În casele particulare, tablele zincate protejează acoperișul de precipitații, în clădiri, pereții și tavanele sunt căptușite cu plăci de gips-carton pe bază de profile zincate.

Aproape fiecare gospodină are în casă o găleată sau jgheab galvanizată, pe care o folosește mult timp.