Цинк: производство и применение

Историческая справка

Само название «цинк» впервые было упомянуто в книге « Liber Mineralium » Парацельса. По некоторым данным оно означало «зубец». Сплав цинка с медью или латунь известен давно. Его применяли в Древней Греции, Индии и Древнем Египте, позднее материал стал известен в Китае. В чистом виде металл удалось получить лишь в первой половине XVIII века в 1738 году в Великобритании при помощи дистилляционного способа. Его открывателем стал Уильям Чемпион. Промышленное производство началось через 5 лет, а в 1746 году в Германии химик Андреас Сигизмунд Маргграф разработал и в деталях описал собственный способ получения цинка. Он предлагал использовать метод прокаливания смеси окиси металл с углем в огнеупорных ретортах из глины без доступа воздуха. Последующая конденсация паров должна была проходить в холодильнике. Из-за подробного описания и кропотливых разработок Маргграфа часто называют первооткрывателем вещества.

В начале XIX века был найден способ выделения металла путем прокатки при 100 C о-150 C о. В начале следующего века научились добывать цинк электролитическим способом. В России первый металл получили только в 1905 году.

Меры предосторожности в применении цинка

При чрезмерном употребления цинка могут начаться серьезные проблемы!

Даже полностью несбалансированное питание не может спровоцировать существенный избыток цинка. Зачастую превышение нормальной его концентрации вызывается приемом лекарственных препаратов, а также БАДов, которые содержат цинк в своем составе. Явного избыток цинка наблюдается у пациентов, которые принимали более 150 мг цинка в день.

Вторая вероятная причина избытка цинка в организме — это большое количество поступления цинка в организм, к примеру, в процессе контакта с соединениями микроэлемента в условиях производства. В некоторых случаях опасность может представлять упаковка некоторых напитков и продуктов. Так, зафиксированы случаи отравления цинком в результате употребления пищи, которая хранилась в цинковых или в оцинкованных контейнерах.

Чрезмерное потребление цинка также может быть вредно. В этом случае возможно понижение уровня хорошего холестерина (HDL) и, как следствие, увеличение вероятности развития сердечно-сосудистого заболевания.

Более того, избыточное количество цинка в течение продолжительного периода времени может привести к нарушению минерального баланса и вызвать изменения веществ, участвующих в кальциевом обмене: кальцитонина, гормона, увеличивающего запасы кальция в костях и остеокальцина, важнейшего белка, необходимого для укрепления кости.

Симптомы избытка цинка:

  1. Снижение работы иммунной системы, развитие аутоиммунных реакций;
  2. патологические состояния ногтей, кожи, волос;
  3. боли в области желудка, тошнота;
  4. понижение уровня кадмия, меди, железа в организме;
  5. нарушения работы печени, поджелудочной железы, простаты;
  6. давящая боль в груди, сухой кашель;
  7. озноб, сонливость.

Цинк и сталь

Практически в каждом доме можно встретить оцинкованные вещи: ведра, кастрюли, выварки и пр. Все они надежно защищены от ржавчины именно благодаря цинку. Образно выражаясь, конечно, на сталь наносится напыление этого металла, и по логике вещей речь не идет о сплаве. С другой стороны, зная, как происходит оцинкование, можно утверждать обратное. Дело в том, что цинк плавится при очень низкой температуре (около 400°С), а когда он в жидком состоянии попадает на поверхность стали, то диффундирует в неё.

Атомы обоих веществ очень крепко связываются между собой, образуя железоцинковый сплав. По этой причине можно смело сказать, что Zn не «уложен» на изделие, а «внедрен» в него. Это можно наблюдать в обычной бытовой ситуации. К примеру, на оцинкованном ведре появляется царапина. Начинает ли оно в этом месте ржаветь? Ответ однозначный – нет. Это происходит потому, что при попадании влаги начинают разрушаться соединения цинка, но при этом они образуют некую защиту для стали. Так, в большинстве случаев такие цинковые сплавы предназначены для защиты изделий от коррозии. Конечно, для этих целей можно использовать и другие вещества, такие как хром или никель, но стоимость этих изделий будет в разы больше.

Цинк: применение

Формы выпуска цинка

Таблетки/Лепешки/Капсулы/Жидкость/

Особенности применения цинка

  • В качестве общей добавки 30 мг в день.
  • При угрях — 135 мг в день или 1,2%-ная мазь местно
  • При желудочно-кишечных заболеваниях — 300 мг ацексамата цинка в день.
  • При нарушениях вкуса — 100 мг в день
  • При обычной простуде — 10-23 мг в виде лепешек через каждые 2 часа, но не больше 150 мг в день. Детям следует принимать 10 мг в день или 1 мг на 1 кг массы тела
  • Для зубов 0,5%-ный цитрат цинка.
  • Герпес 0,3%-ная мазь цинка
  • Принимайте цинк за 1 час до еды или через 2 часа после нее. Если он вызывает раздражение желудка, принимайте его с пищей, содержащей малое количество клетчатки
  • Не принимайте одновременно препараты железа и цинка
  • Принимайте лекарство не раньше чем через 2 часа после приема антибиотиков
  • При приеме цинка дольше 1 месяца может нарушаться усвоение меди, поэтому на каждые 30 мг цинка добавляйте 2 мг меди.

Свойства цинковых сплавов

Конечно же, все составы с этим металлом отличаются между собой его процентным содержанием. В целом цинковые сплавы имеют хорошие литейные и механические свойства. Первое и самое главное – коррозионная стойкость. Больше всего она проявляется в атмосфере сухого чистого воздуха. Возможные проявления коррозии можно заметить в промышленных городах. Это обуславливается наличием в воздухе паров соляной кислоты, хлора и оксидов серы, которые, конденсируясь влагой, затрудняют образование защитной пленки. Медь-олово-цинк – сплав, который характеризуется высокими защитными свойствами. Именно такой состав наименее подвержен коррозии, особенно в условиях промышленной атмосферы. Если говорить о литейных свойствах цинка, то, конечно же, они зависят от легирующих элементов в его сплавах.

Так, например, алюминий делает их структуру однородной, мелкозернистой, облагораживает её, уменьшает отрицательное влияние железа. Еще один важный легирующий элемент – медь. Он увеличивает прочностные характеристики и уменьшает межкристаллическую коррозию. Медно-цинковый сплав обладает высокой ударной вязкостью, но при этом частично теряет свои литейные свойства.

Атом и молекула цинка. Формула цинка. Строение атома цинка:

Цинк (лат. Zincum, от нем. Zinke – «зубец») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Zn и атомным номером 30. Расположен в 12-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Цинк – амфотерный металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к цветным металлам.

Как простое вещество цинк при нормальных условиях представляет собой хрупкий металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Молекула цинка одноатомна.

Химическая формула цинка Zn.

Электронная конфигурация атома цинка 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома цинка равен 906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ).

Строение атома цинка. Атом цинка состоит из положительно заряженного ядра (+30), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 30 электронов. При этом 28 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку цинк расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома цинка – на s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома цинка состоит из 30 протонов и 35 нейтронов.

Радиус атома цинка (вычисленный) составляет 142 пм.

Атомная масса атома цинка составляет 65,38(2) а. е. м.

Цинк с давних пор широко используется человеком.

История

Сплав цинка с медью — латунь — был известен ещё в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1738 году в Англии был запатентован дистилляционный способ получения цинка. В промышленном масштабе выплавка цинка началась также в XVIII в.: в 1743 году в Бристоле вступил в строй первый цинковый завод, основанный Уильямом Чемпионом, где получение цинка проводилось дистилляционным способом. В 1746 А. С. Маргграф в Германии разработал похожий способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. Маргграф описал свой метод во всех деталях и этим заложил основы теории производства цинка. Поэтому его часто называют первооткрывателем цинка.

В 1805 году Чарльз Гобсон и Чарльз Сильвестр из Шеффилда запатентовали способ обработки цинка — прокатка при 100—150 °C . Первый в России цинк был получен на заводе «Алагир» 1 января 1905 года. Первые заводы, где цинк получали электролитическим способом, появились в 1915 году в Канаде и США.

Области применения цинка

Цинку выделяется отдельное место среди многих металлов промышленности. Он относится к числу молодых металлов.

Производить его стали в начале XIX века. Тогда объем производства составлял не более 900 тонн в год. Сегодня крупнейшими производителями цинка являются зарубежные страны (США, Канада, Австралия), на долю которых приходится 60 млн. тонн в год.

Итак, каково же применение цинка в промышленности?

О применении цинка расскажет это видео:

Основные сферы

Основными сферами применения цинка являются:

  1. Производство оцинкованной стали. Этой сфере соответствует половина (50%) от всего объема использования цинка.
  2. Изготовление бронзы и латуни. На эту сферу приходится примерно 20-25%.
  3. Изготовление сплавов на основе цинка.
  4. Производство химикатов. Самая маленькая по своему объему сфера расходования (всего 10%).

Как материал для конструкции нелегированный цинк не используется. Для этих целей он не обладает необходимыми технологическими, механическими и физическими свойствами.

В случае легирования, вышеперечисленные свойства существенно улучшаются. Поэтому очень часто цинк используют во время изготовления сплавов на основе алюминия, меди, свинца и латуни.

У цинка есть несколько марок. В зависимости от них металл может использоваться:

  • Для оцинковки стали.
  • Для изготовления цинковых сплавов.
  • Для производства полуфабрикатов из цинка.
  • Для изготовления цинковых соединений.

Продукция из металла

  • Наиболее востребованными в строительстве и промышленности являются цинковые листы. Они бывают разными по толщине. Толщина самого тонкого листа может составлять 0,15 мм, а самого толстого – 1,5 мм и более.

    • Цинковые листы часто используются при производстве оцинкованной посуды, сточных желобов и обычных труб.
    • А так же цинковые листы хорошо применяют для изготовления печатных форм для типографии, для изготовления химических источников тока и кровельного покрытия.
  • Кроме этого, наиболее широкое распространение получили цинксиликатные и цинкполимерные материалы. Содержание цинка в них может достигать 98%. Эти материалы наносятся на строительные конструкции с помощью специальных установок лакокрасочного покрытия. В результате получается очень прочное покрытие с отличными изолирующими характеристиками.
  • Особое распространение цинковое покрытие получило у изделий, которые в дальнейшим должны эксплуатироваться в условиях агрессивной среды. То есть покрытие цинком с успехом применяют для эксплуатации изделий в условиях моря, реки, озера, пластовой и подтоварной воды, при воздействии на них слабощелочных растворов, а так же в условиях атмосферы. Цинковые покрытия нашли свое применение в строительстве танков, морских судов, трубопроводов, морских платформ и во многих других конструкциях.

С помощью напыления цинкосодержащих красок на самих строительных объектах обрабатываются сварные швы.

Способы оцинкования

На сегодняшний день существуют разные технологии нанесения цинка на поверхность изделий. Необходимо рассмотреть каждую из них подробно.

Горячий способ оцинкования

Металлическое изделие заранее обезжиривается, промывается и травится. Цинк плавят при температуре 450–480 °C. В жидкий металл опускается деталь. Принцип действия этого метода основан на том, что железо и его сплавы хорошо смачиваются. В результате образуется покрытие значительной толщины от 40 до 450 мкм, благодаря чему изделие надежно защищено от коррозии. Однако горячему способу присущи и недостатки. К ним относится:

  • неравномерность толщины слоя;
  • невозможность использовать метод для деталей, имеющих точный допуск, и в случае, когда под действием высокой температуры меняются характеристики крепежа.

Также есть вероятность, что после горячего оцинкования уменьшится прочность крепления, так называемое охрупчивание. Во избежание такой ситуации изделие необходимо обрабатывать термически после нанесения цинка, но даже это не дает полной гарантии. Рассматриваемый способ не подходит для деталей, покрытых лакокрасочными материалами или порошковыми красками. Причина заключается в низкой сцепляемости между ними и горячим цинком.

Обработка поверхности горячим цинком

Холодный способ оцинкования

У этого метода есть еще 2 названия: гальванический и электролитический. В данном случае технология напоминает процесс окрашивания изделия, но вместо красок используется специальный состав, содержащий цинк. В результате деталь покрывается антикоррозийным слоем. В отличие от предыдущего способа, подвергать холодному оцинковыванию можно крепеж любого размера и окрашенные изделия. С помощью данного метода достигается повышенная химическая стойкость. К слабым местам способа можно отнести малую толщину слоя – 5–35 мкм, что приводит к уменьшению антикоррозионных свойств. Рассматриваемый способ так же, как и предыдущий не исключает возникновения охрупчивания.

Термодиффузионный способ оцинкования

Покрытие, полученное с помощью данного метода, является положительным электродом, в то время как сталь отрицательным. Таким образом происходит электрохимическая защита. Термодиффузионное оцинкование может использоваться только для изделий, материалы которых углеродистая сталь, чугун и сталь с небольшим содержанием примесей. Процесс оцинкования происходит следующим образом. Поверхность изделия насыщается цинком, при этом среда должна быть порошковой, а температура 290–450 °C. Марка стали и тип изделия влияют на выбор температуры. Таким способом можно добиться любой толщины защитного слоя от 6 до 110 мкм. При данном методе в закрытый контейнер помещают деталь и добавляют специальную насыщенную смесь. Окончательная обработка требуется для того, чтобы не образовывались белые продукты коррозии на изделиях во время их контакта с соленой водой и конденсатом.

Описанная технология применима для заготовок, имеющих резьбу и сложную геометрическую форму. В результате образуется равномерный слой по всей поверхности, цинк не скапливается в углублениях или соединениях. Благодаря указанному преимуществу не понадобится устранять покрытие на внутренней резьбовой части, как это приходится делать после горячего оцинкования. Также отсутствует охрупчивание, т. е. такая технология подходит для высокопрочного крепежа. Уровень антикоррозийной стойкости в 1,5–2 раза выше, чем при гальваническом оцинковании, и в 3–5 раз выше, чем при горячем способе. Также для указанной технологии характерны большая сцепляемость цинкового слоя с красками, высокая точность, поэтому область применения распространяется и на конструкции, имеющие точные допуски. Нанесенный антикоррозийный слой очень износостойкий, поэтому подходит для деталей, которые часто собираются и разбираются.

Окислительные реакции металла

Окисление цинка происходит на воздухе с образованием оксидной пленки, которая защищает поверхность от дальнейшего разрушения под влиянием реагентов и препятствует вытеснению водорода из воды.

Степенью окисления, которую проявляет химический элемент в соединениях, является +2.

  • Цинк легко растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах. В результате реакции происходит восстановление серной кислоты до серы или сероводорода.
  • В результате реакции цинка с азотной кислотой образуются различные продукты восстановления кислоты.
  • При взаимодействии цинка с раствором перманганата калия происходит обесцвечивание раствора.
  • Реакция металла с ванадатом калия характеризуется восстановлением ванадия с последовательным изменением цвета раствора: желтый, синий, зеленый, фиолетовый.
  • Металлический цинк растворяется в растворах щелочей с высокой концентрацией.
  • Оксиды металла можно получить в результате термического разложения карбонатов и синтеза простых веществ.
  • Соли цинка легко подвергаются гидролизу. В результате реакции металлического цинка с раствором хлорида металла, выделяется водород.

Изготовление и применение чистого металла

Многие виды повседневных хозяйственных вещей оцинкованы. Например:

  • металлические крыши сооружений,
  • водосточные желоба зданий,
  • резервуары для воды и т.д.

Достаточно большая доля цинка используется в конструкциях одноразовых цинк-углеродистых не перезаряжаемых аккумуляторов. Процесс изготовления латуни также требует значительных объёмов этого вещества.

Характерной особенностью цинка является образование целого ряда полезных соединений:

  1. Сульфид (люминофор экранов старых телевизоров, осциллографов, люминесцентные лампы и светящиеся краски);
  2. Сульфат (защитные средства от сорняков, применение в текстильном производстве);
  3. Оксид (используется для изготовления резины, способствует улучшению свойств пластмасс, красок, чернила, бетона, косметики).

Многие известные сплавы формируются на цинковой составляющей. Например, латунь, зубная амальгама, бронза и некоторые виды припоев. Оцинковка не только предотвращает ржавление резервуаров для воды. Практически все виды лекарств от кашля и простуды, витаминные таблетки и добавки никак не обходятся без этого вещества.

Часто встречающиеся таблетки (капсулы) биологических добавок включают добавки кальция для укрепления зубов и костей, витамин «С», омега-3 для глаз, а также цинк для усиления иммунитета

Дефицит цинка в организме сопровождается различными проблемами по отношению к здоровью организма, приводит к развитию болезней. Правда, в основном эта проблема характерна для развивающихся стран, где отмечаются факторы недоедания населения, недостаток сбалансированного полезного питания.

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:

  1. Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
  2. Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
  3. В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

  • Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
  • Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
  • После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.

А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.

Холодное оцинкование

Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:

  1. Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
  2. После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
  3. Деталь покрывается данным составом методом распыления.

Холодное цинкование

Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.

Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.

Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:

  1. При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
  2. Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
  3. В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
  4. Добавляется туда специальная смесь.
  5. Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.

Термодиффузионное цинкование

В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии

Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются

Реакции с элементами

Важной целью цинковых взаимодействий с неметаллами является получение бинарных неорганических соединений. Нагретая смесь цинка и серы дает в результате сульфид (ZnS)

Это соединение внешне выглядит как бесцветные кристаллы. Сульфид применяют в лазерной промышленности в качестве полупроводникового материала.
Прохождение паров фосфора через цинковые пластины образует ядовитое для живых организмов вещество — фосфид цинка Zn3P2. Фосфид хорошо вступает в реакцию с кислотами. В связи с этим его применяют в борьбе против хозяйственных вредителей, отравляя кислотную среду в желудке грызунов.

При нагревании вплоть до 600 °С реакцию цинка в токе аммиака производит нитрид Zn3N2. Данное соединение является тугоплавким и часто используется в огнеупорных материалах на воздухе. Однако крайне неустойчиво к воде, которая его быстро разлагает. Существует ряд элементов, в реакцию с которыми цинк вступает только в присутствии паров воды: бром, фтор, хлор. Не взаимодействует в принципе с водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором.

Взаимодействие с кислотами

Хорошая реакция цинка с большинством кислот обусловлена его положением по отношению к водороду в электрохимическом ряду активности металлов. Так образуется множество важных цинковых солей. Эти соли преимущественно бесцветные, представляют гигроскопичные кристаллы, растворы которых вследствие гидролиза имеют кислотную среду. В случае с солями других металлов он будет также вытеснять их из раствора, если они стоят в ряду напряжения правее от элемента.

При взаимодействии с кислотами образуются соли цинка.

В растворе элемента с серной кислотой при температуре ниже 38 °C образуется цинковый купорос, научное название которого сульфат ZnSO4. Его используют в производстве вискозы, некоторых отраслях металлургии, в медицине как обеззараживающее средство. Хлорид ZnCl2 получают из раствора соляной кислоты с цинком. Его используют в производстве батареек, антисептической пропитке дерева и бумажной фибры.

Производные соединения

  1. Цинк и его амфотерные свойства передаются гидроксидам цинка Zn (OH)2. Этим веществам присуще химическое поведение кислот и оснований одновременно. Получить гидроксид в виде белого осадка можно действием щелочи на сульфат. В естественном состоянии гидроксид — это кристалловидное вещество, разлагающееся при температуре свыше 130 °C. Применяется для синтеза солей цинка.
  2. Эффектным можно назвать старый способ добычи оксида ZnO, именуемый ранее как «французский процесс». В присутствии сильно нагретого воздуха вокруг пластины элемента начнут выделяться пары цинка, которые затем воспламеняются голубоватым светом, образуя оксид. На крупном производстве его добывают из природного минерала цинкита. Кроме того, для производства оксида широко применяют термическое разложение более сложных соединений, как, например, гидроксида.
  3. Бесцветный белый порошок оксида, не растворяющийся в воде, выражает свою химическую двойственность. При сплавлении оксида цинка со щелочами получают цинкаты. При сплавлении с оксидами — силикаты. Собственная теплопроводность позволяет ему быть полупроводником, ширина запрещенной зоны которого равна 3,36 эВ. Оксид имеет широкий спектр применения в химической промышленности, став наполнителем многих пластмасс. В электронике без него не обходится ни одна лучевая трубка телевизора. Он также входит в состав большинства дерматологических мазей.

Соли цинка

Практически все соли, которые не являются двойными и комплексными, то есть не содержат посторонних окрашенных ионов, – это бесцветные кристаллические вещества. Самыми популярными в плане использования человеком являются следующие из них.

  1. Хлорид цинка – ZnCL2. Другое название соединения – паяльная кислота. Внешне представляет собой белые кристаллики, хорошо впитывающие влагу воздуха. Используется для очищения поверхности металлов перед пайкой, получения фибры, в батарейках, для пропитки дерева перед обработкой в качестве дезинфектора.
  2. Сульфид цинка. Белый порошок, быстро желтеющий при нагревании. Имеет высокую температуру плавления, в отличие от чистого металла. Используется при производстве люминесцирующих составов, наносимых на экраны, панели и прочие предметы. Является полупроводником.
  3. Фосфид цинка – распространенная отрава, применяемая для избавления от грызущих животных (мышей, крыс).
  4. Смитсонит, или карбонат цинка – ZnCO3. Бесцветное кристаллическое соединение, нерастворимое в воде. Применяется в нефтехимическом производстве, а также в реакциях получения шелка. Является катализатором в органических синтезах, используется в качестве удобрения для почв.
  5. Ацетат цинка – (CH3COO)2Zn. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые во всех растворителях любой природы. Находит широкое применение как в химической, так и в медицинской и пищевой промышленности. Используется для лечения нозафарингита. Применяется в качестве пищевой добавки Е650 – освежает дыхание, предупреждает появление налета на зубах, когда входит в состав жвачки. Его же используют для протравливания красителей, консервации древесины, производства пластмасс и прочих органических синтезах. Практически везде играет роль ингибитора.
  6. Йодид цинка – белые кристаллы, используемые в рентгенографии, в качестве электролита в аккумуляторах, как краситель для электронных микроисследований.
  7. Черные или темно-зеленые кристаллы, которые невозможно получить прямым синтезом, так как цинк с азотом не реагирует. Образуются из аммиаката металла. При высоких температурах разлагается с высвобождением цинка, поэтому применяется для его получения.
  8. Нитрат цинка. Бесцветные гигроскопичные кристаллы. Применение цинка в таком виде осуществляется в текстильной и кожевенной промышленностях для протравки тканей.

Свойства цинка (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

100Общие сведения 
101НазваниеЦинк
102Прежнее название
103Латинское названиеZincum
104Английское названиеZinc
105СимволZn
106Атомный номер (номер в таблице)30
107ТипМеталл
108ГруппаАмфотерный, переходный, цветной металл
109ОткрытИзвестен с глубокой древности
110Год открытиядо 1000 года до н. э.
111Внешний вид и пр.Хрупкий металл голубовато-белого цвета
112ПроисхождениеПриродный материал
113Модификации
114Аллотропные модификации
115Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116Конденсат Бозе-Эйнштейна
117Двумерные материалы
118Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)0 %
119Содержание в земной коре (по массе)0,0078 %
120Содержание в морях и океанах (по массе)5,0·10-7 %
121Содержание во Вселенной и космосе (по массе)0,00003 %
122Содержание в Солнце (по массе)0,0002 %
123Содержание в метеоритах (по массе)0,018 %
124Содержание в организме человека (по массе)0,0033 %
200Свойства атома 
201Атомная масса (молярная масса)65,38(2) а. е. м. (г/моль)
202Электронная конфигурация1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
203Электронная оболочка

K2 L8 M18 N2 O0 P0 Q0 R0

204Радиус атома (вычисленный)142 пм
205Эмпирический радиус атома*135 пм
206Ковалентный радиус*122 пм
207Радиус 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)

208Радиус Ван-дер-Ваальса139 пм
209Электроны, Протоны, Нейтроны30 электронов, 30 протонов, 35 нейтронов
210Семейство (блок)элемент d-семейства
211Период в периодической таблице4
212Группа в периодической таблице12-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 2-ой группы)
213Эмиссионный спектр излучения
300Химические свойства 
301Степени окисления-2, 0, +1, +2
302ВалентностьII
303Электроотрицательность1,65 (шкала Полинга)
304Энергия ионизации (первый электрон)906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ)
305Электродный потенциалZn2+ + 2e– → Zn, Eo = -0,763 В
306Энергия сродства атома к электрону0 кДж/моль
400Физические свойства
401Плотность*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)

402Температура плавления*419,53 °C (692,68 K, 787,15 °F)
403Температура кипения*907 °C (1180 K, 1665 °F)
404Температура сублимации
405Температура разложения
406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*7,32 кДж/моль
408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*115  кДж/моль
409Удельная теплоемкость при постоянном давлении
410Молярная теплоёмкость*25,47Дж/(K·моль)
411Молярный объём9,2 см³/моль
412Теплопроводность116  Вт/(м·К) (при стандартных условиях),

116 Вт/(м·К) (при 300 K)

500Кристаллическая решётка
511Кристаллическая решётка #1
512Структура решётки

Гексагональная плотноупакованная

513Параметры решётки a = 2,6648 Å, c = 4,9468 Å
514Отношение c/a1,856
515Температура Дебая234 K
516Название пространственной группы симметрииP63/mmc
517Номер пространственной группы симметрии194
900Дополнительные сведения
901Номер CAS7440-66-6

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома цинка согласно и составляет 134 пм и 138 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус цинка согласно и составляет 122±4 пм и 125 пм соответственно.

401* Плотность цинка согласно и составляет 7,133 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), согласно составляет 6,59 г/см3 (при 500 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость).

402* Температура плавления цинка согласно и составляет 419,6 °С (692,75 K, 787,28 °F) и 419,5 °С (692,65 K, 787,1 °F).

403* Температура кипения цинка согласно и составляет 906,2 °С (1179,35 K, 1663,16 °F) и 906 °C (1179,15 К, 1662,8 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) цинка согласно и составляет 7,28 кДж/моль и 7,24 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) цинка согласно и составляет 114,8 кДж/моль и 115,3 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость цинка согласно составляет 25,4 Дж/(K·моль).

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector