Zinc - proprietățile elementelor chimice

Zinc (lat Zincum.), Zn, un element chimic al grupei a II-a a sistemului periodic Mendeleev; numărul atomic 30, greutate atomică 65,38, metal alb-albăstruie. 5 este cunoscut izotopi stabili cu numere de masă de 64, 66, 67, 68 și 70; cele mai frecvente 64 Zn (48,89%). preparat Artificial o serie de izotopi radioactivi, cel mai longeviv 65 Zn, cu un timp de înjumătățire T = 245 d?; Este folosit ca trasor.

Informații istorice. aliaj de zinc cu cupru - alama - era cunoscut grecii și egiptenii antici. Pure de zinc a fost mult timp în măsură să identifice. In 1746, A. S. Marggraf a dezvoltat o metodă de producere a unui oxid metalic prin calcinarea unui amestec de ea cu cărbune fără acces aer din argilă retorte refractare cu condensarea ulterioară a vaporilor de zinc în frigidere. Pe o scară industrială de topire de zinc a început în secolul al 17-lea.

Proprietățile chimice ale zincului. Configurația de electroni exterior Zn 3d 10 4s 2. atom în starea de oxidare +2 compuși. potențial redox normal egal cu 0,76, caracterizat de zinc ca un metal activ și un agent reducător energetic. În aer la o temperatură de până la 100 ° C Zinc pătează rapid, acoperit cu o peliculă de suprafață de carbonați bazici. In aer umed, mai ales în prezența CO2. eșec de metal chiar și la temperaturi obișnuite. O încălzire puternică în aer sau oxigen Zinc flacără intens albăstruie arde pentru a forma alb oxid de zinc ZnO fum. fluor uscat, clor și brom nu interacționează cu zinc la rece, dar în prezența vaporilor de apă poate fi aprins de formare a metalelor, de exemplu, ZnCl2. amestec de pulbere de zinc a fost încălzit cu sulf dă zinc ZnS sulfuri. sulfura de zinc este precipitat cu acțiunea hidrogenului sulfurat în soluții apoase ușor acide sau amoniacale de săruri de Zn. Hydride ZnH2 LiAlN4 obținut prin reacția cu Zn (CH3) 2 și alți compuși de zinc; substanță metalizată care se descompune la încălzire de elemente. Nitrură Zn3 N2 - pulbere neagră se formează prin încălzire la 600 ° C într-un curent de amoniac; este stabil în aer până la 750 ° C, se descompune apa. Carbide ZnC2 Zinc Zinc obținut prin încălzirea într-un curent de acetilenă. Acizii minerali puternici sunt dizolvate Zinc puternic, mai ales atunci când este încălzit, pentru a forma sărurile corespunzătoare. Prin reacția cu acid clorhidric diluat și H2 SO4 H2 eliberat. și cu HNO3 - In plus, NO, NO2. NH3. Cu HCI concentrat, H2 SO4 și HNO3 zinc reacționează prin eliberarea H2 respectiv. SO2. NO și NO2. Soluții sau topituri de zinc alcalin oxidat cu H2 și eliberarea de formă solubilă în apă a zicita. Intensitatea acțiunii acizilor și bazelor zincului depinde de prezența impurităților. zinc pur este mai puțin reactiv în raport cu acești reactivi datorită supratensiunii ridicate de hidrogen pe ea. săruri de zinc în apă în timp ce încălzirea hidrolizat, eliberând alb Zn hidroxid precipitat (OH) 2. complecși cunoscuți care conțin zinc, cum ar fi [Zn (NH3) 4] SO4, și altele.

Zincul. Zincul se extrage din minereuri polimetalice conținând 1-4% Zn ca sulfură, și Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Minereul îmbogățit flotație selectivă, pentru a se obține concentrate de zinc (50-60% Zn) și plumb simultan, cupru, și, uneori, de asemenea, concentrate pirită. Concentrat de zinc este calcinat într-un cuptor cu pat fluidizat, de conversie sulfură de zinc într-un oxid de ZnO; formate cu dioxid de sulf SO2 este cheltuită pe producerea de acid sulfuric. Din ZnO pentru a Zn merge două moduri. Prin metoda piro-prelucrare (distilativă), existent concentrat lung calcinat este supus sinterizare pentru a conferi permeabilitatea la gaz și pietriș, și apoi redus cu cărbune sau cocs de la 1200-1300 ° C: ZnO + C = Zn + CO. Formată în acest vapori de metal este condensat și turnat în forme. În primul rând, reducerea a fost realizată doar în retorte coapte lut, operate manual, au fost ulterior utilizate retorta mecanizate verticale de carborund, apoi - a mea și cuptoare cu arc electric; din concentrate de plumb și zinc obținute furnalele de zinc cu explozie. Performanța a fost crescută treptat, dar a conținut de zinc de până la 3% impurități, r. H. valoroase cadmiu. Distilarea Zinc purificată segregare (m. E. topit fier metalic de decantare și piese de plumb la 500 ° C), ajungând la o puritate de 98,7%. Este folosit uneori mai complexe și purificare costisitoare prin distilare dă o puritate de metal de 99,995%, și permite să extragă cadmiu.

Metoda principală de producere a zincului - electrolitic (hidrometalurgice). concentrat fript, se tratează cu acid sulfuric; soluția obținută sulfat este purificată de impurități (precipitarea prafului de zinc) și supus la băile de electroliză dens așezate în interiorul plumb sau vinil plastic. Zincul este depus pe catozi de aluminiu, din care a fost îndepărtat zilnic (jupuit), și topite într-un cuptor cu inducție. În mod tipic o puritate de zinc electrolitic de 99,95% completitudine este recuperat din concentrat (cu alocația pentru deșeuri) 93-94%. Din deseuri sulfat de zinc obținut, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; uneori, ca în, Ga, Ge, Tl.

Aplicarea zinc. Aproximativ jumatate din zincul produs este consumat pentru a proteja împotriva coroziunii oțelului (Zinc). Deoarece zinc în seria electrochimică este de fier, în contact cu oțelul galvanizat în distrugerea mediului coroziv expuse de zinc. Datorită bunei turnabilitate și punctul de topire scăzut de zinc injecție piese turnate diverse aeronave mici și alte vehicule. Aliaje de cupru cu zinc - alama, argint nichel și zinc, cu plumb și alte metale utilizate în mod obișnuit în domeniu. Zinc dă aur și argint (intermetalicelor insolubile în plumb lichid), și, prin urmare, zincul utilizat pentru rafinarea plumbului din metale prețioase. Sub formă de pulbere de zinc este agentul reducător într-un număr de procese chimice și tehnologice în fabricarea hidrosulfit în precipitarea aurului din soluții de cianură industriale, cupru și cadmiu în purificarea soluțiilor de sulfat de zinc și altele. Mulți fosforescente sunt compuși de zinc, de exemplu, trei culori primare de pe ecran CRT depind de ZnS · Ag (albastru), ZnSe · Ag (verde) și Zn3 (PO4) 2 · Mn (roșu). Materiale semiconductoare importante sunt zinc tip compus A II B VI - ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO. Cele mai frecvente surse chimice au ca zincul electrod negativ.

Zincul Rolul biologic este legat de participarea sa la reactiile enzimatice care au loc în celule. Face parte din principalele enzime: anhidrazei carbonice, diverse dehidrogenaze, fosfatazele asociate cu respirația sau alte procese fiziologice, proteinaze și peptidaze implicate în metabolismul proteinelor, enzime ale metabolismului acidului nucleic (ARN și ADN polimerază într-o) și altele. Zincul joaca un rol semnificativ in sinteza moleculelor de ARN mesager pentru regiunile corespunzătoare ADN (transcriere), o stabilizare a ribozomului și biopolimerii (ARN, ADN, anumite proteine).

Deficitul de zinc în organism duce la nanism, pubertate întârziată; atunci când organismul este în exces posibil (pentru date experimentale) și efectul cancerigen al efectelor toxice asupra inimii, sânge, gonade și altele. pericol de producție pot fi asociate cu efecte adverse asupra organismului ca metal zinc și compușii săi. Topire aliaje cu conținut de zinc pot exista cazuri turnare febra. Preparatele de zinc sub formă de soluții (sulfat de zinc) și constând din pulberi, paste, unguente, supozitoare (oxid de zinc), este utilizat în medicină ca un astringent și dezinfectante.