Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Как выглядит цинк: Цинк. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Содержание

Цинк. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Цинк — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка). Эссенциальный (незаменимый) микроэлемент тканей человека. По количественному соотношению в организме занимает второе, после железа, место. Ему принадлежит ключевая роль в регенерации поврежденных тканей, так как без цинка нарушается синтез нуклеиновых кислот и белка.
 

СТРУКТУРА


Кристаллы цинка имеют гексагональную упаковку атомов. Но в отличие от плотнейшей гексагональной упаковки сферических атомов решетки цинка вытянуты в одном направлении. Каждый атом окружен шестью другими атомами, лежащими в одной плоскости или слое. Расстояние между центрами соседних атомов в этом плоском слое а равно 0,26649 нм. Внешняя электронная конфигурация атома 3d104s2. Не полиморфен.

СВОЙСТВА


При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). Имеет низкую температуру плавления. Объем металла при плавлении увеличивается в соответствии со снижением плотности. С повышением температуры уменьшается кинетическая вязкость и электропроводность цинка и возрастает его удельное электрическое сопротивление. При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА


Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10-2%), чем в кислых (6·10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»

Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1—4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50—60% Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты.
Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ


Цинк в природе как самородный металл не встречается. Известно 66 минералов цинка, в частности цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Наиболее распространенный минерал — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Из-за трудности определения этого минерала его называют обманкой (др.-греч. σφαλερός — обманчивый). Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO

3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

ПРИМЕНЕНИЕ


Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах.

Пластины цинка широко используются в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.


Цинк (англ. Zinc) — Zn

Молекулярный вес 65.39 г/моль
Происхождение названия Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II
IMA статус действителен, описан впервые до 1959 (до IMA)

КЛАССИФИКАЦИЯ


Strunz (8-ое издание) 1/A. 04-10
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AB.05
Dana (7-ое издание) 1.1.8.1
Dana (8-ое издание) 1.1.5.1
Hey’s CIM Ref 1.8

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Цвет минерала белый металлический
Цвет черты белый и слегка сероватый
Прозрачность непрозрачный
Блеск металлический
Спайность весьма совершенная по 0001
Твердость (шкала Мооса) 2
Прочность хрупкий
Излом зазубренный
Плотность (измеренная) 6.9 — 7.2 г/см3
Радиоактивность (GRapi) 0
Магнетизм диамагнетик

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Плеохроизм не плеохроирует
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении не флюоресцентный

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Точечная группа 6/mmm (6/m 2/m 2/m) — дигексагональная дипирамидальная
Пространственная группа P63/mmc
Сингония гексагональная
Параметры ячейки a = 2. 665Å, c = 4.947Å

Интересные статьи:

mineralpro.ru   13.07.2016  

температура плавления металла и другие характеристики, смеси и сплавы

Цинк или Zincum является 30 элементом периодической системы химических элементов Менделеева и обозначается символом Zn . В основном он используется при создании деформированных полуфабрикатов и в составе разного рода смесей. В чистом виде выглядит как хрупкий металл голубовато-серебристого цвета, быстро окисляется и покрывается защитной пленкой (оксидом), из-за которой заметно тускнеет.

Добывают его в Казахстане, Австралии, Иране и Боливии. Из-за сложностей в определении металла его

часто называют «обманкой».

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.

Физические свойства

  • Атомный номер: 30.
  • Атомная масса: 65,37.
  • Атомный объем: 9,15
  • Плотность: 7,133 г/см3.
  • Температура, необходимая для плавления: 419,5 C о.
  • Температура кипения: 906 C о.
  • Поверхностная энергия: 105 мДж/м2.
  • Удельная электропроводность: 16,2*10-6 См/м.
  • Молярная теплоемкость: 25,4 Дж/(К*моль).
  • Молярный объем: 9,2 см3/моль.

Цинк обладает слабыми механическими свойствами, при нормальной температуре легко ломается и крошится, но при температуре 100 C о-150 C о становится довольно тягучим и легко поддается деформации: куется, раскатывается в листы. Простая вода для металла безопасна, а кислоты и щелочи легко разъедают. Из-за этого цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяют, только сплавы.

Химические свойства

Внешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 104 s 2. Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C она открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет. При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка. Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.

При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли. Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей. Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.

Содержание в природе

Как самостоятельный элемент цинк в природе не встречается. Его можно добыть из 66 минералов, среди которых сфалерит, каламин, франклинит, цинкит, виллемит, смитсонит. Первый является наиболее распространенным источником металла, его часто называют «цинковой обманкой». Он состоит из сульфида цинка и примесей, которые придают минералу разнообразные цвета. Это осложняет его поиск и правильное определение.

Найти цинк можно в кислых и изверженных породах — во последних его немного больше. Часто металл в виде сульфида вместе со свинцом встречается в термальных водах, мигрирует в поверхностных и подземных источниках.

Особенности выплавки

Температура, необходимая для плавления цинка, должна быть меньше 419 C о, но и не больше 480 C о. В противном случае вырастет угар металла и повысится износ стенок ванны, которую стандартно производят из железа. В расплавленном состоянии допускается не более 0,05% примеси железа, иначе температура, нужная при плавлении, начнет повышаться. Если процент содержания железа будет превышать 0,2%, цинк нельзя будет подвергать прокатке.

Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента. Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.

Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.

  1. Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о. Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
  2. Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.

Смеси и сплавы

Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.

Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м3. Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о: чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.

Существует два вида латуни:

  1. Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
  2. Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.

Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.

Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.

Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о, то сплав с оловом снижается до 199 C о, а с оловом и свинцом — до 150 C о. И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.

Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.

Применение

Цинк является одним из наиболее востребованных металлов в мире: он находится на третьем месте по объему добычи среди цветных металлов, уступая только меди и алюминию. Этому способствует и его невысокая цена. Чаще всего его применяют для защиты от коррозии и в качестве части сплава, например, латуни.

  1. В металлургии цинк особенно ценен. Его наносят тонким слоем на стальную поверхность многих металлоконструкций, чтобы полностью защитить их от ржавчины на механическом и химическом уровне. На это расходуется до 40% от всей добычи. Поскольку цинк, в отличие от никеля, кобальта, олова и кадмия, активнее железа, он первым начинает контактировать с недружелюбной внешней средой, полностью защищая основу.
  2. Чистый металл используют для восстановления благородных металлов после добычи путем выщелачивания. Также с его помощью происходит добыча золота и серебра из чернового свинца.
  3. Цинк является наиболее электроположительным металлом, практически не реагирующим на воду. Это позволило создать большое число разнообразных химических источников тока: воздушно-цинковые, серебряно-цинковые, ртутно-цинковые, «сухие» элементы Лекланше.
  4. Цинковую пыль используют в фейерверках и пиротехнике для создания голубого огня, в краске, особенно в цинковых белилах — для антикоррозийной защиты и лучшего прилипания к основе. Она же применяется для вытеснения драгоценных металлов из цианистых растворов и для очистки раствора сульфата цинка от кадмия и меди.
  5. В полиграфии цинк применяют для отливки шрифтов и печать иллюстраций: цинкография применяется с XIX века. При этом типографское клише готовится на цинковой основе с небольшим — не более 5% — добавлением других металлов. Перед каждым травлением пластину отжигают и прокатывают в нагретом состояние.
  6. В медицине оксид цинка используют в качестве антисептика в мазях «Паста Лассара», «Судокрем», «Цинковая мазь», а также в качестве присыпки, зубных паст и материала для цементирования зубов. Применяют металл для создания бактерицидных потолков и самоочищающихся поверхностей. Раньше цинк применяли для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах.

В живых организмах

В теле человека содержится около 2 граммов цинка, около 400 ферментов содержат его. К последним относятся ферменты, катализирующие гидролиз белков, сложных эфиров и лептидов, полимеризацию РНК и ДНК, образование альдегидов. Чистый элемент содержится в мышцах, поджелудочной железе и печени. В день мужчинам требуется 11 мг цинка, женщинам — 8 мг.

В организме цинк выполняет следующие функции:

  1. Нормализует деятельность простаты;
  2. Способствует метаболизму витамина Е;
  3. Принимает участие в синтезе анаболических гормонов: гормоне роста, инсулине, тестостероне и других;
  4. Участвует в продукции мужских гормонов и спермы;
  5. Помогает расщепить алкоголь в организме.

При недостатке элемента в организме наблюдается быстрая утомляемость, раздражительность, потеря памяти, снижение зрения и веса без объективной причины, приступы аллергии, депрессивное состояние. Происходит понижение уровня инсулина и накопление в теле некоторых элементов: железа, свинца, меди, кадмия.

В продуктах питания

Элемент имеется в мясе, сыре, кунжуте, устрицах, шоколаде, бобовых, овсянке, подсолнечных и тыквенных семечках, часто присутствует в минеральной воде. Наибольший процент цинка содержится в следующих продуктах (из расчета на 100 грамм):

  1. Устрицы (до 40 мг), анчоусы (1,72 мг), осьминог (1,68 мг), карп (1,48 мг), икра (до 1 мг), сельдь (около 1 мг).
  2. Тыквенные семечки (10 мг), кунжут (7 мг), подсолнечные семечки (5,3 мг), арахис (4 мг), грецкие орехи (3 мг), миндаль (3 мг).
  3. Говядина (до 8,4 мг), баранина (до 6 мг), говяжья печень (4 мг), свинина (до 3,5 мг), курица (до 3,5 мг).
  4. Какао-порошок без сахара и подсластителей (6,81 мг), чистый горький шоколад (2,3 мг), шоколадные конфеты (до 2 мг в зависимости от количества и вида шоколада).
  5. Чечевица (4,78 мг), овес (3,97 мг), пшеница (3,46 мг), соевые бобы (3 мг), рожь (2,65 мг), хлеб (до 1,5 мг), зеленый горошек (1,24 мг), горох (1,2 мг), ростки бамбука (1,1 мг), рис (1 мг), злаковое печенье (до 1 мг).
  6. Твердый сыр (до 4 мг).

Опасность для человека

Отравление цинком обычно происходит при длительном вдыхании его паров. Первыми признаками являются сильная жажда, потеря аппетита, сладковатый привкус во рту. Нередко появляется усталость, сонливость, сухой кашель, чувство разбитости, давящая боль в грудной клетке. Длительное воздействие может привести к бесплодию, малокровию, задержке в развитие. В быту опасность представляет оцинкованная посуда, в которой длительно хранится пища.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Цинк, Цинковый лист, Цинковый анод, Цены, Доставка автотранспортом по РФ

Каталог:

Алюминий, дюраль
Медь
Бронза
Латунь
Олово, баббиты, Припой
Цинк
Свинец
Титан
Нихром, фехраль
Нержавеющая сталь
Крепеж нержавеющий, метизы
Электроды
Распродажа
Потребности
ГОСТы и ТУ
Вакансии
Марки цинка и их  применение ГОСТ 3640-94
Марки Содержанием Zn,  % Применение
ЦВОО 99,997 для научных целей, производства чистых реактивов, нужды электроники
ЦВО 99,992 для полиграфической и автомобильной промышленности
ЦО 99,99 для отливаемых под давлением особо ответственных деталей приборов, производства чистых реактивов и окиси цинка, цинкового порошка
ЦОА 99,98 для горячего и гальванического цинкования , ответственных отливок под давлением, цинковых сплавов обрабатываемых давлением, изготовления порошков и белил, легирования сплавов металлов
Ц1 99,9 прочее
Ц2 98,7 прочее
Ц3 97,5 прочее

Цинковая чушка и анод

Цинковая чушка - это, прежде всего, сырье для производства различных видов изделий из металла, который используется в хозяйственной деятельности и современной промышленности. Цинковая чушка выглядит в форме слитка, данная практика часто используется в металлопрокатной промышленности. Небольшие бруски удобны для транспортировки, идеально подходят для продолжительного хранения, не редко выступают в качестве единицы измерения продукции, аналогично тому, как это делают с драг. металлами (серебром, золотом либо платиной). Цинковая чушка может применяться в промышленном выпуске цинковых листов либо любого иного вида прокатной промышленности. В быту она не находит широкого применения, так как частные пользователи не могут самостоятельно обрабатывать металл и изготавливать из него готовую к использованию продукцию. Нужно  сказать, что цинк имеет маленькую температуру плавления, что положительно отображается на спросе цинковой чушке. Предприятия, которые обладают видами оборудования, могут легко применять сырье для переработки.

 Цинк поставляют в чушке массой до 25кг и поддонами до 1000кг место. Цена зависит от марки и объема партии.

Цинковый анод применяется для оцинкования изделий способом «гальваника».   С помощью анодов на металлических изделиях образуется защитный слой, который защищает надежно металл от коррозии.  В данных целях рекомендуется применять горячекатаные цинковые аноды, а не аналоги. Чем ровнее и чище  будет поверхность, тем прочнее гальваническое покрытие.  Анод представляет собой источника тока с положительным зарядом или электрод прибора, который присоединён к положительному полюсу. Для получения цинковых покрытий высокого качества нужно соблюдать все рекомендации, указанные в регламентах предприятия и технологических инструкциях - от входного контроля деталей, которые поступают на гальваническую обработку, до готовой продукции. Конечно же, несоблюдение требований, являющиеся неотъемлемой частью технологии, может оказать влияние на качество получаемого покрытия. Как и в иных гальванических технологиях, анодные процессы во время цинкования из различных типов имеют свои собственные особенности, которые нужно учитывать при проектировании вспомогательного и технологического оборудования.

Осуществить заказ можно здесь

Цинк (Zn, Zincum) - влияние на организм, польза и вред, описание

История цинка

Цинк в чистом виде впервые выделил Уильям Чемпион в 1738 году, хотя латунь (сплав меди с цинком) использовали в Древнем Египте и Древней Греции (calorizator). Иногда первооткрывателем цинка называют немца С. Маргграфа, который в 1746 году разработал аналогичный способ выработки цинка и описал его более подробно, чем Чемпион.

Названием цинк обязан Парацельсу, в чьих трудах встречаются слова zincum и zinken, которыми назван металл, видимо, из-за схожести его кристаллитов с иглами (zinke – зубец).

Общая характеристика цинка

Цинк является элементом побочной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 30 и атомную массу 65,39. Принятое обозначение – Zn (от латинского Zincum).

Нахождение в природе

Цинк достаточно распространённый элемент, он содержится в земной коре, практически во всех водных ресурсах Мирового Океана и во многих живых организмах. На сегодняшний день известно более 60-ти минералов цинка (сфалерит, цинкит, каламин и др.). крупные месторождения цинка обнаружены в Австралии, Боливии, Иране и Казахстане.

Физические и химические свойства

Цинк является хрупким, пластичным переходным металлом, имеет бело-голубоватый цвет, на воздухе покрывается слоем оксида цинка, что приводит к потускнению. При высоких температурах сгорает, образуя белый оксид цинка.

Суточная потребность в цинке

В сутки организм взрослого здорового человека должен получать от 9 до 11 мг цинка, дети – чуть меньше, от 2 до 8 мг, женщины в период беременности и кормления грудью – от 11 до 13 мг.

Продукты питания богатые цинком

Основные поставщики цинка – продукты питания, важный для жизнедеятельности организма элемент содержится в зелёных листовых овощах, брокколи, цветной капусте и редисе, моркови и кукурузе, зелёном луке, фасоли, горохе и чечевице, авокадо и ягодах, арахисе, кокосе, грецких и кедровых орехах, кунжуте, пшенице, овсянке и рисе. Присутствует цинк и в продуктах животного происхождения – свинине и баранине, говядине и индейке, мясе утки и говяжьем языке, морепродуктах и рыбе, плавленом сыре и яичном желтке.

Полезные свойства цинка и его влияние на организм

Функции и полезные свойства цинка:

  • участие в формировании костных тканей,
  • предупреждение диабета,
  • препятствие появлению эпилепсии,
  • обеспечение быстрого заживления ран,
  • пособничество всасыванию витамина А,
  • улучшение состояния волос,
  • положительное влияние на умственные способности человека,
  • профилактика возникновения артрита и ревматизма.

Взаимодействие с другими

Цинк необходим для метаболизма витамина E, витамин А действует только в присутствии цинка. Витамин С и цинк - хорошее средство против катаров и многих вирусных заболеваний.

Признаки нехватки цинка

Нехватка цинка в организме человека характеризуется следующими симптомами:

  • расстройства деятельности желудочно-кишечного тракта,
  • хрупкость ногтей и появление на них белых пятен,
  • истощение и выпадение волос,
  • потеря чувства вкуса и аппетита,
  • незаживление мелких ран,
  • нервозность, быстрая утомляемость,
  • снижение памяти.

Признаки избытка цинка

Избыточное содержание цинка в организме человека как правило обусловлено приёмом БАДов и препаратов цинка, характеризуется головными болями, приступами слабости и тошнотой.

Применение цинка в жизни

Цинк в чистом виде используется как восстановитель благородных металлов, как защита стали от коррозии, для производства аккумуляторов, в полиграфической промышленности, в медицине, производстве различных сплавов, резиновых шин и масляных красок.

Автор: Виктория Н. (специально для Calorizator.ru)
Копирование данной статьи целиком или частично запрещено.

Токсикология цинка и его соединений — Портал о ломе, отходах и экологии

Цинк – этот хрупкий серебристый голубовато-белый металл, заменить ничем нельзя, его свойства уникальны для промышленности и даже для медицины. Тридцатый элемент периодической системы Менделеева относится к переходным металлам. Это значит, что он способен менять степень окисления, он обладает небольшой электроотрицательностью, и, в общем, немного похож по свойствам на своего ближайшего соседа с предыдущим порядковым номером 29 – на медь. Ещё в конце XVIII века он вместе с медью использовался в качестве элементов вольтова столба, который был способен давать постоянный ток. Поэтому цинк можно считать важным веществом, стоявшим у истоков изучения электричества.

Цинк в чистом виде

См. также статью про Лом цинка.

Но, кроме несомненной пользы, существует и вред цинка для человека. За долгие годы изучения и работы с этим металлом было выявлено очень много случаев как острого, так и хронического отравления цинком, как простым элементом, так и содержащими его веществами. Какие соединения его являются токсичными? Что делать при отравлении цинком, и каковы признаки отравления цинком? Но прежде, чем рассказать об этом, необходимо напомнить о тех отраслях промышленности, где применяется этот элемент, и о его роли в жизни человека.

Человечество давно научилась выплавлять чистый цинк в металлическом виде. Известны, например, монеты из этого металла. Его свойства позволяют извлекать благородные металлы из свинца, которые затем выплавляются в чистом виде на аффинажных заводах. В быту всем известна так называемая оцинковка металлических поверхностей, которая надежно защищает изделия от коррозии. Простейшим примером является оцинкованное корыто или ведро.

Монеты из цинка

Очень много элемента потребляет электрическая промышленность. Он входит в состав батареек и различных аккумуляторов, в числе которых можно назвать серебряно-цинковые элементы, хромо-цинковые, свинцово-цинковые и другие. Он незаменим в полиграфической промышленности: многие многотиражные иллюстрации производятся с помощью цинковых клише, которые протравливают особыми кислотами.

Интересная статья про вторичное использование цинка из батареек – Вторая жизнь батареек.

Этот элемент используется в электротехнике. Добавка его небольшого количества в припой понижает их температуру, с припоями становится проще работать. Если сплавить медь вместе с цинком, то получается латунь, которая применяется в промышленности, начиная от оружейного дела и заканчивая сантехникой.

Не обходится без него и лакокрасочная промышленность. Окись этого металла входят в состав белой краски, которая у художников называется цинковыми белилами. Это соединение является химически инертным, и широко используется в медицине. Она входит в состав различных мазей, поскольку обладает вяжущим и подсушивающим действием.

Некоторые соединения этого металла используется в оптике, например, селенид цинка способен делать оптическое стекло практически не поглощающим инфракрасные лучи. Эта способность высоко ценится в лазерной технике. Этот металл необходим для производства резины, и в других отраслях народного хозяйства.

И практически на всех стадиях работы с этим металлом необходимо соблюдать осторожность: вред цинка на организм человека может быть незаметным, но в результате приводить к хроническому отравлению, например, возможно длительное отравление парами цинка при сварке с развитием так называемой «литейной лихорадки». Вообще, отравление цинком при сварке – один из самых частых случаев интоксикации этим элементом. Но неужели металл полезен только в промышленности и технике, а для человека цинк является ядом и только приносит вред здоровью? Вовсе нет: в небольших дозах он не только полезен, но и незаменим.

к содержанию ↑

Цинк и здоровье

Да, это так: человеческий организм не может обойтись без этого элемента, и у взрослого мужчины в виде различных его соединений в организме содержится около 2 грамма этого металла. Наиболее высока его концентрация в печени, поджелудочной железе и в мышечной ткани. Несколько сотен (более четырехсот разновидностей!) ферментов человеческого организма содержит этот металл, и его по праву можно назвать жизненно важным микроэлементом.

Он нужен для синтеза стероидных гормонов и полноценных сперматозоидов у мужчин, для нормальной работы простаты. В отсутствие цинка невозможно произвести инсулин в поджелудочной железе, что приводит к тяжелому сахарному диабету. Наконец, любители крепких напитков должны знать, что без этого металла невозможна утилизация алкоголя, поскольку этот элемент присутствует в основном ферменте, расщепляющем этанол – алкогольдегидрогеназе. Именно благодаря успешной работе этого печеночного фермента ликвидируется состояние опьянения.

Норма потребления этого вещества для взрослого человека давно известна. Диетологи рекомендуют употреблять около 10 мг элемента в сутки. Источники – это тыквенные семечки, грецкие орехи и халва. Но больше всего цинка содержится в устрицах. Из овощей много микроэлемента содержит зеленый горошек, довольно много его в какао – порошке, в говяжьей печени и вообще в говядине. Некоторые сорта минеральных вод также содержит цинк.

Цинк в пище

Но что будет, если его в организм поступает слишком много, и если он попадает внутрь неестественным путем, например, через органы дыхания? Каковы могут быть источники вредных веществ, содержащих этот металл, в быту и промышленности? За счёт чего возникают симптомы отравления цинком у человека?

Видео – кладовая цинка:

к содержанию ↑

Источники отравления и вредность

Прежде всего, весь источник вреда содержится в ионизированных формах этого металла, имеющую валентность 2 + точка из токсичных соединений можно назвать все растворимые соли, особенно с серной и соляной кислотой, то есть сульфаты и хлориды этого металла, а также, цитрат цинка. Находясь в растворах, ионизированный металл способен вызвать тяжелую интоксикацию. Вполне хватит всего лишь 1 грамма сульфата цинка для нанесения тяжелого вреда здоровью.

Сульфат цинка

Не следует думать, что эти соли встречаются только на химическом производстве. Они часто могут образоваться и в домашних условиях, особенно, если длительно хранить пищевые продукты в оцинкованной посуде. Простейшим примером служит длительное хранение квашеной капусты в таком ведре. Кислота, которая образуется в процессе закваски, извлекает металл из покрытия и может вызвать довольно сильное отравление. Очень ядовитым считается фосфид цинка – фосфористый цинк, этим ядохимикатом уничтожают грызунов, и его проникновение внутрь вызывает тяжелые отравления.

Оцинкованная посуда

При проникновении металла в организм через рот возникают патологические изменения в почках, а при значительной дозе – развивается желтуха. При длительном воздействии он влияет на уровень кальция в крови, который снижается вследствие антагонизма между этими металлами.

Цинк способствует вымыванию кальция из костной ткани, нарушается метаболизм фосфора, и развивается остеопороз. При длительном воздействии этот металл может способствовать развитию злокачественных новообразований, а также вызывает бесплодие.

Оксид, будучи твердым, химически инертен, и входит во многие лечебные мази, подсушивающие кожу. Вред оксида цинка возникает при ингаляционном воздействии. Характерным признаком такого отравления оксидом цинка будет являться небольшой привкус во рту (чаще всего – сладкий), сильное понижение аппетита и сильная жажда. Вообще, вред паров цинка и содержащих его веществ в промышленных условиях несравнимо выше, чем вред от случайного употребления внутрь химических соединений этого элемента.

Оксид цинка – применяется для изготовления различных косметических средств (мыла, кремов и т.д)

Основной источник проникновения вредных соединений элемента в организм – это органы дыхания. Наиболее часто этот путь реализуется у рабочих, занятых в горнодобывающей промышленности и при переработке руды. Чрезвычайно велик вред паров металла при вдыхании. Высокий риск получить так называемую литейную лихорадку у работников, занятых выплавка цинка и латуни, а также у сварщиков. Каковы же признаки отравления цинком? Как распознать, что произошло отравление парами цинка при сварке? И что такое «литейная лихорадка»?

к содержанию ↑

Симптомы и признаки отравления цинком

Литейной лихорадкой называют симптомы отравления парами цинка, которые чаще всего встречаются на металлургическом производстве. Кроме металлургов, очень сильный вред с развитием литейной лихорадки возникает при сварке цинком, но не обязательно необходимо иметь дело со сплавом, который содержит большое количество металла. Необязательно отливать или выплавлять латунь или бронзу, когда возникает в воздухе большое количество паров оксида металла. Можно быть обычным газорезчиком, и резать большое количество металлических конструкций, поверхность которых была покрыта гальванизированным цинком, или, проще говоря, при резке оцинкованного железа.

Горячее цинкование – покрытие металлоконструкций цинком в цинковых ваннах

Вред паров цинка для здоровья проявляется в следующих симптомах литейной лихорадки: у человека внезапно возникает высокая температура, потливость и тошнота. Часто появляется приступ немотивированной дрожи, постоянно хочется пить, возникает чувство полного упадка сил и мышечной боли в конечностях.

В некоторых случаях приступ литейной лихорадки сопровождается головокружением и сонливостью, нарушается координация движений, появляется рвота. Иногда отмечались боли в суставах с выраженной отечностью, а также геморрагическая сыпь в виде мелких, точечных кровоизлияний на коже. Не следует думать, что отравление цинком при сварке вызывает только общие симптомы. У электрогазосварщиков с большим стажем работы часто выявляются различные дерматиты, поражение глаз, или конъюнктивиты, отмечается гастрит с пониженной кислотностью и высокий уровень билирубина в крови.

С точки зрения токсикологии, пары этого металла в организме человека окисляются, а оксид глубоко проникает в легочную ткань, и связывается с белками, изменяя их конфигурацию, или производит денатурацию белка. Денатурированные белки, проникая в кровоток, вызывают лихорадочную реакцию, похожую на инфекционное заболевание, или появлению симптомов аллергии на цинк. Чтобы понять, что такое денатурация белка, можно вспомнить обычный процесс варки куриного яйца. Под воздействием высокой температуры прозрачный яичный белок превращается в плотную белую массу. Это произошел процесс денатурации альбумина.

Интересно, что такой выброс изменённых белков в кровь приводит к развитию незначительного иммунитета, и при повторных условиях отравления постепенно развивается устойчивость к такому вредному действию. Организм рабочего находит возможность бороться с проявлениями литейной лихорадки. Но такое состояние является недолгим. Постоянное и чрезмерное проникновение в организм металла приводит к постоянному истощению организма, и симптомы аллергии на цинк вновь возобновляются. В результате развивается остеопороз костной ткани, повышается риск развития злокачественных новообразований. При длительном воздействии развивается бесплодие, и риск возникновения уродств у плода.

Характерные симптомы отравления цинком вызывает и вдыхание металлической пыли. Если длительно контактировать с металлом, то возникает снижение слуха, слабость и потливость, рабочие становятся раздражительными, возникает стойкая бессонница и снижение памяти. В анализах крови можно отметить анемию, при проведении рентгена легких отмечаются симптомы эмфиземы и пневмосклероза.

Цинковая пыль

Этот металл накапливается в ногтях, и в волосах. Особенно велик риск хронических отравлений у пайщиков, оцинковщиков, и работников электролизных цехов. В некоторых случаях металл способствует развитию контактных дерматитов, а также хронических вялотекущих воспалительных заболеваний носоглотки. Рабочие часто болеют ангинами, тонзиллитами и ринитами. Довольно часто характерным симптомом является сухость слизистой носовой полости, сухой кашель. По данным анализа крови отмечается снижение уровня гемоглобина.

Немного особняком стоит отравление фосфидом цинка. Это соединение является нестойким, и постоянно разрушается, выделяя газ фосфин, или соединение водорода с фосфором. Этот газ сильно пахнет чесноком, так же, как и само соединение. Приманки, изготовленные из фосфида цинка, пользуются популярностью у грызунов, опять-таки, в связи с сильным ароматом.

Фосфад цинка – входит в состав крысинного яда

При работе с этим ядохимикатом у человека всегда происходит раздражение дыхательных путей при вдыхании фосфина, а при длительном контакте может развиться тяжёлый отёк лёгких с развитием летального исхода. Незначительное количество фосфина, попавшего в организм, вызывает такие симптомы как озноб, общую слабость, возникает тошнота и рвота, появляется жажда и понос. Для таких отравлений характерна боль или чувство тяжести в грудной клетке, появляется чувство страха. Если контакт с фосфидом цинка не прекратить, то прогрессирование приведет к развитию острой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности, и последствия отравления цинком и фосфористым водородом могут быть самыми печальными. Каково же лечение отравления цинком и его соединениями?

к содержанию ↑

Основные принципы лечения

Конечно, здесь имеется в виду лечение острых отравлений цинком. Ведь в том случае, если у пациента аллергия на цинк привела к развитию хронического профессионального заболевания, то самым главным лечебным фактором будет прекращение поступления металла в организм, довольно длительный курс стационарного лечения с последующей реабилитацией, и затем, по заключению экспертизы вообще возможен перевод на другую работу.

Что же делать при развитии острых отравлений? Как лечить отравление парами цинка при сварке?

При первых симптомах возникновения литейной лихорадки, которые могут возникнуть через несколько часов после продолжительного контакта с парами или пылью элемента, необходимо срочно прекратить сварочные работы, выйти на свежий воздух. В тяжелых случаях показано дыхание кислородом. Показано питье щелочных минеральных вод, щелочные ингаляции. С профилактической целью вводится внутривенно пятипроцентный раствор глюкозы или физраствора с целью уменьшения температурной реакции, вызванной поступлением в кровоток денатурированных белков.

Видео, может немного и не в тему, но мастер показывает как правильно варить оцинковку:

В том случае, если человек принял внутрь растворимую цинковую соль, то лечение отравления цинком сводится к срочным мероприятиям. Необходимо промыть желудок большим количеством свежей воды с добавлением 0,5% раствора танина для уменьшения всасывания, показан прием активированного угля, назначается унитиол как антидот. Категорически запрещается назначать противотошнотные и противорвотные средства пациенту до или вместо промывания желудка.

Раствор танина

В том случае, если после проглатывания прошло несколько часов, может понадобиться промывание кишечника и высокая сифонная клизма вместе с промыванием желудка. Лечение симптоматическое, в токсикологических отделениях стационаров чаще всего применяется этилендиаминтетрауксусная кислота, ее кальциево – динатриевая соль, и такое соединение как димеркапрол. Однако данных об успешности этого метода лечения накоплено немного. При отравлении фосфидом пациенту необходимо вызвать рвоту, давая слаборозовый раствор перманганата калия, затем назначается солевое слабительное, такое как магнезия, щелочная вода, проводится симптоматическое лечение.

В заключение следует сказать, что современный трудовой процесс в условиях тщательной охраны труда на производстве позволяет практически полностью избежать различных отравлений цинком и его соединениями. Чаще всего отравление происходит при сварочных и газорезных работах в кустарных условиях, а также при занятии радиотехникой, пайкой печатных плат в домашних условиях без наличия вытяжки, или вентиляции в течение длительного времени.

Если знать вред цинка и его соединений и пути проникновения их в организм, то, даже пользуясь знаниями, полученными из этой статьи, можно вполне избежать отравлений. Достаточно пользоваться индивидуальными средствами защиты, сократить время непосредственного контакта с цинковым аэрозолем и обеспечить приток свежего воздуха в рабочую зону. При соблюдении этих условий отравление цинком и его парами вообще не произойдет.

Цинк какого цвета металл - Морской флот

Цинк давно зарекомендовал себя как важный химический элемент. Еще до нашей эры люди знали о нем многое и широко применяли в различных сферах. Свойства этого материала позволяют использовать цинк во многих отраслях и в быту. Материал с успехом применяют в химической промышленности, в машиностроении и в строительстве. Поэтому сегодня мы рассмотрим полезные свойства и характеристика металла цинка и сплавов на его основе, цену за кг, особенности использования, а также изготовления материала.

Что такое цинк

Понятие и особенности

Для начала вашему вниманию предлагается общая характеристика цинка. Этот продукт является не только необходимым производственным металлом, но и важным биологическим элементом. В любом живом организме он присутствует до 4 % от всех элементов.Самые богатые месторождения цинка это Боливия, Иран, Казахстан и Австралия. В нашей стране одним из крупных производителей считается предприятие ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Если рассматривать цинк со стороны периодической системе Менделеева, то он относится к переходным металлам и имеет следующие характеристики:

  • Номер по порядку: 30
  • Масса: 65,37.
  • Степень окисления — +2.
  • Цвет: синевато-белый.

Если рассматривать цинк со стороны простого вещества, то этот материал имеет следующие характеристики:

  • Вид материала – металл.
  • Цвет – серебристо-голубой.
  • Покрытие – защищен оксидной пленкой, под которой скрывается блеск и сияние.

Цинк содержится в коре земли. Доля металла в ней не очень большая: всего 0,0076%.

Как единичного материала цинка не существует. Он входит в состав многих руд и минералов.

  • Наиболее распространенными являются: цинковая обманка, клейофан, марматит. Кроме этого, цинк можно встретить в следующих природных материалах: вюртцит, франкленит, цинкит, смитсонит, каламин, виллемит.
  • Спутниками цинка обычно являются: германий, кадмий, таллий, галлий, индий, кадмий.
  • Наиболее популярными являются сплавы цинка и алюминия, меди, олова, никеля.

О роли цинка в нашей жизни расскажут специалист в этом видео:

Металлы-конкуренты

С цинком могут конкурировать только 4 металла: титан, алюминий, хром и медь. Описанные материалы имеют следующие характеристики:

  1. Алюминий: серебристо-белый цвет, хорошо проводит электричество и тепло, поддается обработке давлением, устойчив к коррозии, имеет низкую плотность, применяется в процессе производства стали (для повышения жаростойкости).
  2. Титан: серебристо-белый цвет, большая температура плавления, при соприкосновении с воздухом окисляется, низкая теплопроводность, легко поддается ковке и штамповке, при высокой температуре на поверхности образуется прочная защитная пленка.
  3. Хром: синевато-блестящий цвет, высокая твердость, хрупкость, стойкость к окислению в условиях атмосферы и воды, используется для декоративного покрытия.
  4. Медь: красный металл, имеет высокую пластичность, хорошую электропроводность, высокую теплопроводность, стойкость к коррозионным процессам, применяется в кровельных материалах.

Для строительных целей наиболее часто (кроме цинка) применяют и другие цветные металлы. К ним относятся: бронза, латунь, силумин, баббит, дюралюминий и несколько других.

Плюсы и минусы

Плюсы:

  • Хорошая жидкотекучесть, благодаря чему легко заполняются литейные формы.
  • Высокая пластичность во время проката.
  • Чистый цинк хорошо поддается ковке.
  • Благодаря своим свойствам и воздействию температуры способен принимать различные состояния.
  • Отлично защищает изделие от коррозии, благодаря чему охотно пользуется спросом в строительстве и машиностроении.
  • При нагреве вместе с фосфором или серой может взорваться.
  • На воздухе теряет блеск.
  • При комнатной температуре имеет маленькую пластичность.
  • Не находится в природе в чистом виде.

Масса, механические, химические и физические свойства цинка, его основные характеристики будут рассмотрены нами ниже.

Свойства и характеристики

Итак, какими свойствами обладает цинк?

Физические

  • Является металлом средней твердости.
  • Цинк не имеет полиморфных модификаций.
  • Холодный цинк становится хрупким металлом.
  • Приобретает пластичность при температуре 100-100 ºС.
  • При более высокой температуре в 250 ºС снова превращается в хрупкий металл.
  • Температура плавления твердого цинка равна 419,5 ºС.
  • Температура перехода в пар – 913ºС.
  • Температура кипения равна 906 ºС.
  • Плотность цинка в твердом состоянии равна 7,133 г/см 3 , в жидком — 6, 66 г/см 3.
  • Относительное удлинение 40-50%.
  • Легко растворим в кислотах.
  • Легко растворим в щелочах.

О том, как правильно плавить цинк, смотрите в видеоролике:

Химические

Химические свойства цинка:

  • 3d 10 4s 2 — конфигурация атома.
  • Цинк считается активным металлом.
  • Является энергетическим восстановителем.
  • Электродный потенциал: -0,76 В.
  • При температуре ниже 100 ºС теряет блеск и имеет покрытие пленкой.
  • Во влажном воздухе (особенно если в нем есть углекислый газ) металл разрушается.
  • Во время сильного нагрева цинк сильно сгорает с образованием голубоватого пламя.
  • Степень окисления: .
  • Кислоты и щелочи действуют на цинк различно в зависимости от присутствия в металле различных примесей.
  • При нагревании цинка в воде происходит процесс гидролизации с образованием белого осадка.
  • Минеральные кислоты большой силы способны легко растворить цинк.

Структура и состав

Формула цинка следующая: Zn. Конфигурация внешнего слоя атома — 4s 2 . Цинк имеет химическую связь металлическую, кристаллическую решетку – гексагональную, плотную.

Цинк в природе состоит их трех стабильных изотопов (перечислим их: 64 Zn (48,6%), 66 Zn (26,9%) и 67 Zn (4,1%)) и нескольких радиоактивных. Самый важный из радиоактивных имеет полураспад равный 244 суткам.

Производство

Как говорилось, цинк не содержится в природе в чистом виде. Его в основном получают из полимерных руд. В этих рудах цинк присутствует в форме сульфида. С ним всегда идут сопутствующие металлы, перечисленные выше.

С помощью процесса обогащения селективной флотацией получают концентрат цинка. Параллельно этому процессу из полиметаллических руд выходят другие концентраты веществ. Например, свинцовые и медные.

Полученные цинковые концентраты обжигают в печи. В результате действия высоких температур цинк переходит из сульфидного состояния в оксидное. В процессе производства выделяется сернистый газ, который идет на производство серной кислоты. Чистый цинк получают из оксида цинка двумя способами: пирометаллургическим и электролитическим.

  • Пирометаллургический способ имеет очень давнюю историю. Концентрат обжигают и подвергают процессу спекания. Затем цинк восстанавливают с применение угля или кокса. Цинк, полученный этим способом, доводят до чистого состояния с помощью отстаивания.
  • При электролитическом способе концентрат цинка обрабатывают с помощью серной кислоты. В результате получается раствор, который подвергают процессу электролиза. Здесь цинк осаждается и его подвергают плавлению в специальных печах.

Области применения

Цинк, как элемент, содержится в достаточном количестве в земной коре и в водных ресурсах.

  • При производстве масляных красок.
  • При изготовлении резиновых шин.
  • В медицине.
  • Способен восстанавливать благородные металлы.
  • Применяется в качестве защитного средства от коррозии.
  • Используется в полиграфической промышленности.
  • Применяется при изготовлении аккумуляторов.

Половина всего производства цинка идет на выполнение функции «защита от коррозии». Благодаря свои свойством из цинка с успехом отливают ответственные детали (например, для самолетов). Цинк широко применяется совместно с медью и свинцом.

Цинк так же использует в виде порошка для осуществления ряда химико-технологических процессов.

О том, как снять цинк, вам поведает данное видео:

Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

В четвертом периоде цинк является последним d-элементом, его валентные электроны 3d 10 4s 2 . В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего энергетического уровня, поскольку конфигурация d 10 является очень устойчивой. В соединениях для цинка характерна степень окисления +2.

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

Взаимодействие цинка с неметаллами
При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:
2Zn + O2 → 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой:
Zn + S → ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:
Zn + Cl2 → ZnCl2.

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:
Zn + 2P → ZnP2 или 3Zn + 2P → Zn3P2.

С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

Взаимодействие цинка с водой
Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
Zn + H2O → ZnO + H2.

Взаимодействие цинка с кислотами
В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:
Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O;
Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Взаимодействие цинка со щелочами
Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

при сплавлении образует цинкаты:
Zn + 2KOH → K2ZnO2 + H2.

Взаимодействие с аммиаком
С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка:
3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка:
Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2.

Взаимодействие цинка с оксидами и солями
Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:
Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Оксид цинка (II) ZnO – белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску. Плотность 5,7 г/см 3 , температура возгонки 1800°С. При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO2;
ZnO + H2 → Zn + H2O.

С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O;
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4].

При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты:
ZnO + CoO → CoZnO2.

При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом:
2ZnO + SiO2 → Zn2SiO4,
ZnO + B2O3 → Zn(BO2)2.

Гидроксид цинка (II) Zn(OH)2 – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. Плотность 3,05 г/см 3 , при температуре выше 125°С разлагается:
Zn(OH)2 → ZnO + H2O.

Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O;
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4];

также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:
Zn(OH)2 + 4NH3 → [Zn(NH3)4](OH)2.

Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl.

Цинк или Zincum является 30 элементом периодической системы химических элементов Менделеева и обозначается символом Zn . В основном он используется при создании деформированных полуфабрикатов и в составе разного рода смесей. В чистом виде выглядит как хрупкий металл голубовато-серебристого цвета, быстро окисляется и покрывается защитной пленкой (оксидом), из-за которой заметно тускнеет.

Добывают его в Казахстане, Австралии, Иране и Боливии. Из-за сложностей в определении металла его часто называют «обманкой».

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.

Физические свойства

  • Атомный номер: 30.
  • Атомная масса: 65,37.
  • Атомный объем: 9,15
  • Плотность: 7,133 г/см 3 .
  • Температура, необходимая для плавления: 419,5 C о .
  • Температура кипения: 906 C о .
  • Поверхностная энергия: 105 мДж/м 2 .
  • Удельная электропроводность: 16,2*10 -6 См/м.
  • Молярная теплоемкость: 25,4 Дж/(К*моль).
  • Молярный объем: 9,2 см 3 /моль.

Цинк обладает слабыми механическими свойствами, при нормальной температуре легко ломается и крошится, но при температуре 100 C о -150 C о становится довольно тягучим и легко поддается деформации: куется, раскатывается в листы. Простая вода для металла безопасна, а кислоты и щелочи легко разъедают. Из-за этого цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяют, только сплавы.

Химические свойства

Внешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 10 4 s 2 . Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C о на открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет. При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка. Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.

При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли. Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей. Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.

Содержание в природе

Как самостоятельный элемент цинк в природе не встречается. Его можно добыть из 66 минералов, среди которых сфалерит, каламин, франклинит, цинкит, виллемит, смитсонит. Первый является наиболее распространенным источником металла, его часто называют «цинковой обманкой». Он состоит из сульфида цинка и примесей, которые придают минералу разнообразные цвета. Это осложняет его поиск и правильное определение.

Найти цинк можно в кислых и изверженных породах — во последних его немного больше. Часто металл в виде сульфида вместе со свинцом встречается в термальных водах, мигрирует в поверхностных и подземных источниках.

Особенности выплавки

Температура, необходимая для плавления цинка, должна быть меньше 419 C о , но и не больше 480 C о . В противном случае вырастет угар металла и повысится износ стенок ванны, которую стандартно производят из железа. В расплавленном состоянии допускается не более 0,05% примеси железа, иначе температура, нужная при плавлении, начнет повышаться. Если процент содержания железа будет превышать 0,2%, цинк нельзя будет подвергать прокатке.

Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента. Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.

Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.

  1. Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о . Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
  2. Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.

Смеси и сплавы

Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.

Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м 3 . Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о : чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.

Существует два вида латуни:

  1. Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
  2. Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.

Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о ) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.

Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.

Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о , то сплав с оловом снижается до 199 C о , а с оловом и свинцом — до 150 C о . И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.

Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.

Применение

Цинк является одним из наиболее востребованных металлов в мире: он находится на третьем месте по объему добычи среди цветных металлов, уступая только меди и алюминию. Этому способствует и его невысокая цена. Чаще всего его применяют для защиты от коррозии и в качестве части сплава, например, латуни.

  1. В металлургии цинк особенно ценен. Его наносят тонким слоем на стальную поверхность многих металлоконструкций, чтобы полностью защитить их от ржавчины на механическом и химическом уровне. На это расходуется до 40% от всей добычи. Поскольку цинк, в отличие от никеля, кобальта, олова и кадмия, активнее железа, он первым начинает контактировать с недружелюбной внешней средой, полностью защищая основу.
  2. Чистый металл используют для восстановления благородных металлов после добычи путем выщелачивания. Также с его помощью происходит добыча золота и серебра из чернового свинца.
  3. Цинк является наиболее электроположительным металлом, практически не реагирующим на воду. Это позволило создать большое число разнообразных химических источников тока: воздушно-цинковые, серебряно-цинковые, ртутно-цинковые, «сухие» элементы Лекланше.
  4. Цинковую пыль используют в фейерверках и пиротехнике для создания голубого огня, в краске, особенно в цинковых белилах — для антикоррозийной защиты и лучшего прилипания к основе. Она же применяется для вытеснения драгоценных металлов из цианистых растворов и для очистки раствора сульфата цинка от кадмия и меди.
  5. В полиграфии цинк применяют для отливки шрифтов и печать иллюстраций: цинкография применяется с XIX века. При этом типографское клише готовится на цинковой основе с небольшим — не более 5% — добавлением других металлов. Перед каждым травлением пластину отжигают и прокатывают в нагретом состояние.
  6. В медицине оксид цинка используют в качестве антисептика в мазях «Паста Лассара», «Судокрем», «Цинковая мазь», а также в качестве присыпки, зубных паст и материала для цементирования зубов. Применяют металл для создания бактерицидных потолков и самоочищающихся поверхностей. Раньше цинк применяли для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах.

В живых организмах

В теле человека содержится около 2 граммов цинка, около 400 ферментов содержат его. К последним относятся ферменты, катализирующие гидролиз белков, сложных эфиров и лептидов, полимеризацию РНК и ДНК, образование альдегидов. Чистый элемент содержится в мышцах, поджелудочной железе и печени. В день мужчинам требуется 11 мг цинка, женщинам — 8 мг.

В организме цинк выполняет следующие функции:

  1. Нормализует деятельность простаты;
  2. Способствует метаболизму витамина Е;
  3. Принимает участие в синтезе анаболических гормонов: гормоне роста, инсулине, тестостероне и других;
  4. Участвует в продукции мужских гормонов и спермы;
  5. Помогает расщепить алкоголь в организме.

При недостатке элемента в организме наблюдается быстрая утомляемость, раздражительность, потеря памяти, снижение зрения и веса без объективной причины, приступы аллергии, депрессивное состояние. Происходит понижение уровня инсулина и накопление в теле некоторых элементов: железа, свинца, меди, кадмия.

В продуктах питания

Элемент имеется в мясе, сыре, кунжуте, устрицах, шоколаде, бобовых, овсянке, подсолнечных и тыквенных семечках, часто присутствует в минеральной воде. Наибольший процент цинка содержится в следующих продуктах (из расчета на 100 грамм):

  1. Устрицы (до 40 мг), анчоусы (1,72 мг), осьминог (1,68 мг), карп (1,48 мг), икра (до 1 мг), сельдь (около 1 мг).
  2. Тыквенные семечки (10 мг), кунжут (7 мг), подсолнечные семечки (5,3 мг), арахис (4 мг), грецкие орехи (3 мг), миндаль (3 мг).
  3. Говядина (до 8,4 мг), баранина (до 6 мг), говяжья печень (4 мг), свинина (до 3,5 мг), курица (до 3,5 мг).
  4. Какао-порошок без сахара и подсластителей (6,81 мг), чистый горький шоколад (2,3 мг), шоколадные конфеты (до 2 мг в зависимости от количества и вида шоколада).
  5. Чечевица (4,78 мг), овес (3,97 мг), пшеница (3,46 мг), соевые бобы (3 мг), рожь (2,65 мг), хлеб (до 1,5 мг), зеленый горошек (1,24 мг), горох (1,2 мг), ростки бамбука (1,1 мг), рис (1 мг), злаковое печенье (до 1 мг).
  6. Твердый сыр (до 4 мг).

Опасность для человека

Отравление цинком обычно происходит при длительном вдыхании его паров. Первыми признаками являются сильная жажда, потеря аппетита, сладковатый привкус во рту. Нередко появляется усталость, сонливость, сухой кашель, чувство разбитости, давящая боль в грудной клетке. Длительное воздействие может привести к бесплодию, малокровию, задержке в развитие. В быту опасность представляет оцинкованная посуда, в которой длительно хранится пища.

Защитные и декоративные покрытия сталей и сплавов, способы их нанесения, применяемость

Для увеличения срока службы крепежных изделий и придания им товарного вида используются защитные и защитно-декоративные покрытия. В ЦКИ в основном используются следующие виды покрытий:

 

  • цинкование;
  • фосфатирование;
  • оксидирование;
  • латунирование;
  • никелерование;
  • порошковая окраска;
  • нитрид-титанирование (TiN).

 

 

Цинковые покрытия

 

Наиболее распространенное из них – цинковое. Оно значительно увеличивает срок службы изделия, технологично и недорого.

 

В ассортименте ЦКИ имеются изделия, оцинкованные по различным технологиям:


Защитное действие цинкового покрытия построено на том, что при наличии контакта с агрессивной средой (например, влажной атмосферой) процессы коррозии предпочтительно развиваются на цинке. Тем самым коррозия основного материала – железа (стали) временно подавляется. Однако защита подобного рода не слишком долговечна – она действует до полного окисления слоя цинка на поверхности стали. В машиностроении толщины цинковых покрытий обычно составляют 7-15 мкм, в строительной индустрии - 50-100 мкм.

Внешне процесс коррозии стали с гальваническим цинковым покрытием в камере соляного тумана (стандартная испытательная среда) выглядит так. Через несколько часов после начала испытаний на изделии появляется белый, сперва компактный, а позднее – рыхлый налет – оксид цинка. Затем через его поры начинается коррозия основного металла. Она проявляется в виде красно-коричневых точек и пятен – ржавчины, в тех местах, где цинковое покрытие уже стало проницаемым.

Технология электролитического цинкования основана на процессе электролиза. Схема установки для электролиза очень проста.



В ванне с электролитом помещаются стальное изделие (ложка), которое необходимо покрыть, и пластины чистого цинка. К ним через специальные зажимы подводится постоянный ток. При этом «-» подается на изделие (катод), а «+» -- на цинковые пластины (аноды). Электролитом служат растворы различных кислот, щелочей и солей.  В процессе электролиза цинковый анод растворяется, его ионы переносятся катоду – изделию, где восстанавливаются до металла и осаждаются на поверхности покрываемого изделия. Следует иметь в виду, что одновременно с осаждением цинка на той же поверхности образуется газообразный водород. Он проникает в металл, формирует газовые пустоты, которые перестраивают кристаллическую решетку, снижая тем самым механические характеристики металла. Именно поэтому цинкование не рекомендуется применять для изделий из материала с классом прочности выше 8.8.

Для повышения коррозионной стойкости и придания изделиям улучшенного декоративного вида применяют пассивирование. Оно заключается в том, что непосредственно после нанесения и промывки цинковое покрытие погружают  на 5-10 минут в раствор бихромата натрия и серной кислоты. Цинковое покрытие при этом приобретает зеленовато-желтую окраску с радужными оттенками. Поэтому при неформальном общении его часто называют «желтым цинком». Если необходимо получить блестящее покрытие, применяют другой раствор, содержащий хромовый ангидрид, серную и азотную кислоты. Он не только пассивирует, но и осветляет поверхность изделия. Защитный эффект, вызываемый пассивированием, основан на заполнении пор цинкового покрытия соединениями хрома VI. Довольно часто употребляется термин «голубое» хроматирование. В этом случае речь идет о покрытиях, полученных при пассивировании составом, содержащим хром III.

На сегодняшний день электролитическое цинкование является самым распространённым способом защиты крепежных изделий от коррозии. Это обусловлено высокой производительностью гальванических агрегатов, низкой себестоимостью процесса и достаточно высокой защитной способностью.

Другой массовой технологией нанесения цинка является горячее цинкование. В этом случае стальные изделия погружают в расплавленный цинк при температуре от 445 до 460°C. Образование покрытия при этом происходит гораздо быстрее, чем при электролитическом способе: скорость горячего цинкования может достигать 80 мкм/мин. Это чрезвычайно удобно при нанесении покрытий на крупногабаритные детали.

 

 

Если обработке подвергаются мелкие детали, избыток цинка удаляют с помощью центрифуги, а детали сложной формы вообще к обработке в расплаве не допускаются.

Структура горячего покрытия состоят из двух слоев. Внутренний представляет собой сплав железо-цинк переменного состава (интерметаллид), а наружный – собственно металлическое цинковое покрытие. Существуют технологические приемы, позволяющие изменять толщину и структуру этих слоев. А высокая скорость формирования покрытия проявляется в крупном зерне внешнего цинкового слоя.

 

 

Узнать подробнее о технологии и свойствах горячего цинкования вы можете в технической статье. Кроме того, вы можете сравнить результаты испытаний горячеоцинкованного крепежа и метизов с гальваническим покрытием в статье ЦКИ "Горячеоцинкованный крепеж".

 

 

Термодиффузное цинкование (шерардизация) – насыщение верхнего слоя металлического изделия цинком (термодиффузный слой). Достаточно сложная и дорогая технология нанесения защиты. Производится в разогретых вращающихся центрифугах с цинковой пылью. Температура в контейнере достигает 290–450 °C. Шерардизация позволяет получить толщину покрытия в диапазоне от 6 до 110 мкм, причём покрытие образуется ровное и беспористое, с высокой адгезией к подложке. Защитная способность такого покрытия в 3–5 раз выше, чем у гальванического, и сравнима с горячецинковым. Этот способ используется для защиты металлопродукции специального назначения, например, для деталей железнодорожного транспорта. К минусам стоит отнести небольшую производительность, лимитируемую объёмами камер для цинкования, ограничение размера деталей размером контейнера и отсутствие декоративных свойств у диффузионного покрытия (серые тона, отсутствие блеска).

 

 

Цинк-ламельное покрытие содержит до 80% цинковых чешуек (ламелей), 10% алюминиевых и связующую основу (акриловые, уретановые, эпоксидные и кремнийорганические смолы). Микроскопические чешуйки расположены параллельно, поэтому перекрывают друг друга, не оставляя «пробелов» на металлической поверхности, куда мог бы попасть кислород. Кроме того, скорость окисления алюминия ниже, чем цинка, поэтому цинк-алюминиевое покрытие в 3 раза устойчивее к коррозии, чем стандартное горячеоцинкованное покрытие.

Цинк-ламельное покрытие можно наносить не только на чёрный металл, но и на оцинкованную сталь, никель, алюминий, медь, нержавеющую сталь и другие металлы. При необходимости на базовое покрытие наносятся дополнительные слои, которые повышают коррозионную и химическую устойчивость, придают нужный цвет и увеличивают износостойкость. Как правило крепежные изделия покрываются цинк-ламелью методом погружения в раствор, остатки которого удаляются в центрифуге.

 

Среди всех видов покрытия цинк-ламельное заметно превосходит аналогичные, выигрывая по физическим и эстетическим параметрам. Несмотря на то, что детали покрываются тонким слоем состава и полностью сохраняют свою форму, они на 100% защищены от коррозии, а металл – от проникновения водорода и охрупчивания. Такое покрытие выдерживает максимальный класс нагрузки – С5. Его просто наносить на детали сложной формы, а требования к толщине материала базы минимальны. Несмотря на очевидные преимущества цинк-ламельного покрытия, в России его пока используют предприятия, которые можно сосчитать по пальцам одной руки.

 


Существуют также многочисленные варианты покрытий на цинковой основе.
На саморезах SPAX после нанесения гальванического цинкового покрытия производится заполнение его пор суспензией фторопласта. Это повышает коррозионную стойкость системы, а также, что не менее важно, ее антифрикционные свойства.
 

На практике цинковое покрытие наносится на крепежные детали в подавляющем большинстве случаев. Однако, когда это по каким-либо причинам невозможно (например, из-за наводороживания высокопрочных сталей) или когда к покрытию предъявляются какие-либо специальные требования, используются фосфатное и оксидное покрытия.

 

 

 

Фосфатное покрытие


Фосфатное покрытие – результат фосфатирования. Так называют процесс химической обработки стали (как, впрочем, и других металлов и сплавов), в растворах фосфорнокислых солей щелочных металлов или аммония. В результате фосфатирования на поверхности изделия возникает слой из труднорастворимых солей – фосфатов железа. Покрытие имеет цвет от темно-серого до черного и шероховатую поверхность. Обычная толщина защитного слоя составляет 2-5 мкм. Он устойчив против воздействия керосина, смазочных масел, кислорода воздуха, выдерживает кратковременный нагрев до 5000С и охлаждение до - 750С, но разрушается под действием кислот и щелочей. Часто используется как грунт – покрытие под окраску.


В нашем ассортименте фосфатные покрытия можно встретить:

 

 

Оксидное покрытие


Оксидное покрытие – результат оксидирования. Так называется процесс получения на поверхности изделия искусственно образованной пленки, состоящей преимущественно из оксидов покрываемого материала. В случае оксидировании сталей и чугунов на их поверхности образуется темная пленка, состоящая условно из оксида железа Fe3O4 толщиной всего несколько мкм. Среди прочих других, наиболее распространен способ химического оксидирования. При его реализации покрываемое изделие погружают в кипящий раствор, чаще всего состоящий из щелочи и окислителей — нитратов и нитритов. Получающаяся пленка плотно сцеплена с металлом основы, имеет черный цвет. Для повышения коррозионной стойкости пленку промасливают, благодаря чему ее поры заполняются и становятся непроницаемыми для внешней агрессивной среды. Одним из широко распространенных вариантов оксидирования является воронение. Название происходит от цвета покрытия. Оно черное с синим отливом, как крыло у ворона.
 

В нашем ассортименте оксидные покрытия можно встретить:

Латунирование и никелерование

Латунирование придает покрываемым изделиям декоративные свойства. Чаще всего используется при монтаже сантехники. Основными составляющими латуни являются медь и цинк в разных сочетаниях, но в принципе преобладает медь. Типичная латунь имеет золотистый цвет. Общепринятый состав электролитически осаждаемой латуни содержит около 60-70% меди и 30-40% цинка.

 

Латунированные детали представлены в ассортименте ЦКИ мебельными винтами и шурупами, а также мебельными декоративными гайками.

 

Никелерование используется для придания крепежу большей стойкости в соляном тумане. Толщина наносимого покрытия обычно составляет от 1 до 50 мкм. Никелированию подвергаются детали, изготовленные из стали и сплавов на основе меди, алюминия, железа, а также гальваническое никелирование может наноситься на изделия из титана, молибдена, вольфрама. При никелировании стальных деталей на них обычно наносится подслой меди.

 

В ЦКИ никелем покрываются заклепки. С подробностями вы можете ознакомиться в разделе «Заклепки».

 

Лакокрасочные покрытия

 

Порошковая покраска придает изделиям декоративный вид и стойкость к коррозии. Покраска саморезов, заклепок и другого крепежа увеличивает срок его эксплуатации. Также плюсом является отсутствие «заливания» сложных шлицов на саморезах и винтахтаких как внутренний шестигранник и Torx, а также высокая адгезия к подложке.

 

Нитрид-титанирование (TiN)

Нитрид титана применяется для покрытия режущего инструмента и битах для увеличения ресурса.

 

В ассортименте ЦКИ вы можете найти следующие изделия с титан-нитридовым покрытием:

 

Сверло DIN 338 HSS-G TiN;

Бита TiN Felo.


Понравился материал?

Цинк | Музей наук о Земле

Статьи о камнях и полезных ископаемых

Питер Рассел и Тарсика Тарманатан

Цинк (Zn) - это голубовато-белый блестящий металл, который хрупок при комнатной температуре, но становится пластичным при 100 градусах Цельсия. Цинк - один из самых распространенных элементов в земной коре. Он содержится в почве, воздухе и воде и присутствует в продуктах питания. Цинк использовался в Риме и Китае более 2000 лет назад в качестве компонента латуни ( см. Выпуск What on Earth Winter 2003, цинк-медный сплав ).Коммерческое производство цинка началось в Европе только в середине 18 века, а в Соединенных Штатах - до 1860 года. Металлический цинк никогда не находили в природе. Подавляющее большинство месторождений цинка содержат свинец, галенит, и минералы свинца и цинка добываются вместе. Другие металлы, которые встречаются с цинком, - это серебро и медь. Цинк-медные руды можно плавить в латунь. Цинк также существует в виде различных солей и соединяется с другими элементами, такими как хлор, кислород и сера, с образованием соединений цинка.

Цинк добывается более чем в 50 странах, ведущим производителем которого является Канада, за ней следуют Россия, Австралия, Перу, США и Китай. Месторождения цинксодержащих руд находятся в большинстве провинций Канады, а также на Юконе и Северо-Западных территориях. Сульфид цинка (ZnS), сфалерит, является наиболее распространенным минералом, содержащим цинк.

Шахта Пайн-Пойнт

В 1898 году местные жители показали галенит старателям, направлявшимся к золотым приискам Клондайка. К 1930 году компания Northern Lead Zinc Limited начала работы по свинцово-цинковым воронкам.Великая депрессия остановила эту работу. В отчетах компании указано более 500 000 тонн запасов. В 1951 году была основана компания Pine Point Mines. В начале 1960-х годов гораздо более крупная компания Consolidated Mining and Smelting (теперь именуемая Cominco) начала строительство большого завода и 50 домов. Вскоре в городке Пайн-Пойнт появились все удобства современного сообщества. В 1981 году население составляло 1861 человек. В то время добывалось около 10 000 тонн руды в день. За 25 лет Cominco добыла цинка и свинца на сумму более 2 миллиардов долларов (по сегодняшним ценам).Низкие цены на основные металлы и высокие затраты на восстановление вынудили Cominco прекратить производство в 1988 году, а рудник и городок были реабилитированы.

Рудник Рэд Дог, Аляска

Пайн-Пойнт был закрыт в то же время, когда Cominco разрабатывала шахту Ред Дог на Аляске. В шахте Red Dog в среднем содержится 24% свинца и цинка с зачетом около 90 граммов серебра на тонну. Cominco решила сосредоточить свои ресурсы на разработке рудника Red Dog Mine, который имеет самую большую годовую добычу и является самым прибыльным цинковым рудником в мире.

Шахта Кидд-Крик (Фальконбридж)

Рудник Кидд-Крик (Фалконбридж) в Тимминсе, Онтарио, производит руду, содержащую цинк, медь, свинец, серебро и кадмий.

Цинковая руда. Собрание Музея наук о Земле Университета Ватерлоо.

Использование цинка

Цинк необходим для здорового образа жизни людей и животных. Это необходимо для работы различных ферментов. Это необходимо для роста кожи и костей.Прежде всего, организм использует цинк для обработки пищи и питательных веществ. Когда цинк сплавлен с другими металлами, он становится хорошим проводником электричества. Цинк-бромидные и цинк-никелевые элементы питания относятся к новейшим типам батарей.

Минералы, которые естественным образом встречаются в земной коре, играют жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Но немногие из нас когда-либо устанавливают связь между этими предметами, приборами и материалами, которые мы используем и которые помогают нам облегчить нашу жизнь. Ниже приводится список нескольких материалов и устройств, в которых используется цинк.

  • Мази антисептические
  • Препараты от прыщей и ядовитого плюща
  • Препараты для спортивной стопы
  • Аккумуляторные электроды
  • Латунь (20-45% цинк)
  • Каламин лосьон для лечения кожных заболеваний
  • Глазури керамические
  • Химические катализаторы
  • Косметика
  • Шампуни от перхоти
  • Дезодорант
  • Мазь от опрелостей
  • Сухие батареи
  • Краситель
  • Электронные устройства
  • Люминесцентные лампы
  • Антигрибковые средства
  • Клей
  • Светящиеся циферблаты на часах
  • Мази
  • Краски
  • Канадский и U.S. более новые копейки
  • Фармацевтические препараты
  • Пластмасса предотвращает растрескивание
  • Краски для печати
  • Замедленная коррозия корпусов судов, трубопроводов, автомобилей
  • Кровельное покрытие
  • Резиновые изделия
  • Цинковый лист
  • Солнцезащитный крем
  • Текстиль
  • Экраны телевизоров
  • Консерванты для древесины
  • Рентгеновский снимок

Для защиты от ржавления цинк наносится тонкими слоями на изделия из железа и стали.Этот процесс называется цинкованием. Более половины потребляемого цинка идет на цинкование. Цинкование выполняется несколькими способами. Обычно металл окунают в расплавленный цинк. Это также можно сделать гальваникой или нанесением покрытия на слой цинкового компаунда. Более половины потребляемого цинка идет на цинкование. Цинк продлевает срок службы среднестатистического автомобиля. Около 7,7 кг цинка используется для защиты среднего автомобиля от ржавчины. Еще 9 килограммов используются для изготовления деталей из цинкового литья под давлением, таких как дверные ручки и замки, и каждая шина содержит около четверти килограмма цинка, необходимого для отверждения резины.

В последнее время металлический цинк стал применяться в зданиях из-за его длительного срока службы, не требующего обслуживания, и его способности адаптироваться к различным стилям дизайна. Нежный цвет цинка хвалят архитекторы, которые говорят, что его цвет становится богаче, поскольку материал адаптируется к определенным атмосферным условиям и прекрасно сочетается с другими строительными материалами, такими как бетон и дерево. С ним также легко работать, чтобы формировать сложные формы.

В США цинк добывают в нескольких штатах. Больше всего производит Аляска, за ней следуют Теннесси и Миссури.

Свинцово-цинковые месторождения долины Миссисипи

Свинцово-цинковые месторождения долины Миссисипи представляют собой семейство рудных отложений, образованных морской водой, протекающей через осадочные породы, включая известняк, долостон, соль и сланцы. Рассолы (морская вода) протекает через эти недавно отложенные отложения, вступая в реакцию с известняком и изменяя его с добавлением магния из воды. Кальций в кальците заменяется магнием, образуя минеральный доломит. Эта реакция обычно разрушает окаменелости в известняке и формирует отверстия в породах, которые затем являются хорошими местами, где могут образовываться свинцово-цинковые минералы.Рассолы, протекающие через другие отложения, такие как сланцы, могут собирать из них свинец и цинк. Затем вода протекает через доломиты, которые теперь находятся на глубине, где нефть мигрирует через породу. Нефть движется вверх, принося с собой серу. Сера из нефти взаимодействует с рассолами, содержащими свинец и сульфид цинка, в отверстиях долостона, откладывая галенит и сфалерит. Бактериальное действие способствует этому процессу. Позже образуются другие минералы, такие как кальцит.

Отложения долины Миссисипи находятся на среднем западе США.Их также можно найти в Нависивике на Баффинова острове. Больше всего производит Аляска, за ней следуют Теннесси и Миссури.

Свинцово-цинковые месторождения обнаружены в доломах южного Онтарио. Причина, по которой нас не добыли, заключается в том, что дыры, образовавшиеся в доломе до минерализации, были недостаточно большими для размещения экономических залежей. Эти виды вкладов распространены во всем мире.

Вулканические массивные сульфидные месторождения

Вулканогенные массивные сульфидные месторождения являются основным источником меди, цинка, свинца, серебра и золота.Было обнаружено, что эти отложения активно образуются при температуре 350 градусов по Цельсию. Гидротермальные источники на расширяющихся морских хребтах, например, в восточной части Тихого океана, активно осаждают сульфиды металлов. Эти отложения образуются в результате сброса раствора на морское дно.

Сфалерит, или сульфат цинка. Собрание Музея наук о Земле Университета Ватерлоо.

Минералы окисленной зоны

Сульфид цинка окисляется и обогащается при взаимодействии с атмосферой, естественно кислой дождевой водой и близлежащими породами и минералами (см. «Медь - красный металл», Wat on Earth, зимний выпуск 2003 г.).Сульфид цинка превращается в сульфат цинка. Этот раствор просачивается сквозь отложения. Образуются окисленные минералы, такие как гемиморфит, а ниже в отложениях сульфат вступает в реакцию с известняком и другими породами, содержащими кальций, с образованием карбоната цинка (смитсонит).

Медь в золоте

Медный пенни помещают в чашу для выпаривания и нагревают со смесью раствора гидроксида натрия и цинка. Получается серебристый. Затем пенни нагревается в пламени горелки, и он внезапно становится золотым!

Процедура

  1. Поместите около 5 граммов цинковой пыли в чашу для испарения.
  2. И достаточно раствора NaOH, чтобы покрыть цинк и заполнить чашу примерно на треть.
  3. Поставьте посуду на конфорку или плиту, пока раствор не закипит.
  4. Подготовьте медный пенни, тщательно очистив его легким абразивом (подойдут подушечки Brillo).
  5. С помощью щипцов для тигля или пинцета поместите очищенную пенни в смесь на тарелке.
  6. Подержите пенни в посуде 3-4 минуты.Вы сможете сказать, когда покрытие будет завершено.
  7. Достаньте пенни, вымойте его и протрите бумажными полотенцами. (Не руб.)
  8. С помощью пинцета поместите пенни с покрытием в пламя горелки. Производство золотого цвета происходит немедленно.
  9. Через 3-5 секунд выньте монету, вымойте ее и просушите.

Реакция

  1. Первая реакция - это покрытие меди цинком: цинк реагирует с гидроксидом натрия с образованием цинката натрия, Na2ZnO2.Затем этот продукт восстанавливается медной копейкой до металлического цинка. Эта реакция придает монетке серебристый цвет.
  2. Вторая реакция - образование латунного сплава. Этот сплав придает монетке золотой цвет. Тепло вызывает сплавление цинка и меди.

Решение

Раствор гидроксида натрия 6 M: растворить 240 г NaOH на литр.

Этот эксперимент был взят из Chemical Demonstration Ли Р.Саммерлин и Джеймс Л. Или-младший, 1985 г., Американское химическое общество, Вашингтон, округ Колумбия.

Интернет-ресурсы

* Ссылки были удалены, так как эта статья была опубликована в ноября 2003 г. , и ни один из веб-сайтов, использованных для написания этой статьи, все еще не использовался.

Цинк - Информация об элементе, свойства и применение

Расшифровка:

Химия в ее элементе: цинк

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Chris Smith

На этой неделе химический лосьон с каламином для зудящей кожи, шампунь против перхоти для шелушащейся кожи головы и дезодорант для подмышек - ну, я думаю, мы все стоял рядом с кем-то, кто, как нам хотелось бы, знал немного больше о химии цинка. Вот Брайан Клегг.

Брайан Клегг

Не так много элементов со звукоподражательными названиями. Скажите «кислород» или «йод», и в звучании слова нет ключа к природе элемента.Но с цинком все иначе. Цинк - цинк - цинк - вы почти можете услышать, как набор монет падает в старомодную ванну. Это просто должен быть твердый металл.

При использовании цинк часто спрятан, почти скрыт. Он предотвращает ржавление железа, успокаивает солнечные ожоги, защищает от перхоти, соединяется с медью, образуя очень знакомый сплав золотого цвета, и сохраняет нам жизнь, но мы почти не замечаем этого. Этот сине-серый металл, известный под коммерческим названием Spelter, совсем не кричащий и привлекающий внимание. Даже происхождение этого вызывающего воспоминания имени неясно.

Словарь говорит нам, что слово цинк происходит от немецкого (с буквой K в конце вместо C), но как это название возникло, неизвестно. Самое раннее упоминание о цинке относится к 1651 году. Вещество было известно и раньше - предметы с цинком в них датируются более чем 2500 лет назад, и римляне использовали этот сплав золотого цвета, - но цинк не был идентифицирован как отдельный материал на западе до тех пор, пока семнадцатый век.

Цинк, представленный в периодической таблице как Zn, является переходным металлом, сгруппированным с кадмием и ртутью.Со средним атомным номером 30 он имеет пять стабильных изотопов с атомной массой от доминирующего цинка 64 до цинка 70, плюс еще 25 радиоизотопов.

Из-за туманного происхождения трудно определить одного человека как первооткрывателя стихии. Хотя кажется, что он был очищен в Индии еще в двенадцатом веке, первое конкретное заявление о том, что он произвел этот металл, было сделано еще в 1668 году, а процесс извлечения цинка из его оксида был запатентован в Великобритании в 1738 году торговцем металлами Уильямом. Чемпион.Но, как правило, именно немецкий химик Андреас Маргграф получает лавры как «первооткрыватель» за свой эксперимент 1746 года по выделению цинка.

Хотя история цинка более чем туманна, нет никаких сомнений в его полезности. Достаточно взглянуть на оцинкованную металлическую крышу или ведро, чтобы увидеть, как работает цинк. Гальванизация названа в честь Луиджи Гальвани, человека, который заставил лягушачьи лапки подергиваться электрическим током, но гальванизация не имеет ничего общего с электрическим зрелищем. На самом деле роль электричества удивительно тонка.

Наиболее распространенной формой цинкования является горячее цинкование, когда железо или сталь пропускают через ванну с жидким цинком при температуре около 460 градусов Цельсия, что на 40 градусов выше его точки плавления. Покрытие предохраняет обрабатываемый объект от ржавчины. Первоначально цинк просто препятствует попаданию воздуха в железо, но позже цинк подвергается коррозии, а не железу, в электрохимическом процессе, действуя как так называемый жертвенный анод. Здесь появляется «гальваническая» часть названия. Некоторая гальванизация является более буквально электрической - например, автомобильные кузова покрываются гальваническим покрытием цинком, чтобы нанести тонкий ровный слой.

Электрические возможности цинка распространяются также на самые популярные батареи. Традиционный сухой элемент имеет внешний цинковый кожух, действующий как анод (что сбивает с толку, анод, обычно считающийся положительным, является отрицательным концом батареи), в то время как угольный стержень обеспечивает катод, положительный электрод. В щелочных батареях с более длительным сроком службы анод образован из порошкообразного цинка (что дает большую площадь поверхности для реакции), а катод - из сложного диоксида марганца.

Но самый видимый пример цинка в действии не дает никаких указаний на этот сероватый металл - вместо этого он находится в сплаве, который смешивает блеск золота с обычным оттенком.Когда расплавленный цинк и медь смешиваются вместе, результат становится жирным, как латунь. На самом деле это латунь. Из этого гибкого сплава изготовлено все, от дверных креплений до декоративных наклеек для конских ошейников. Любой оркестр был бы намного беднее без медных духовых инструментов. Он даже может застегнуть молнию на вашей одежде.

Хорошо отполированная латунь имеет приятное сияние, но наиболее тесный контакт с цинком, а точнее оксидом цинка, часто возникает, когда мы имеем дело с нежелательным сиянием солнечных ожогов.Когда я был молод, и солнцезащитных кремов было мало, загорелая кожа обильно покрывалась успокаивающим розовым лосьоном с каламином. Основным ингредиентом этого вещества является оксид цинка, который имеет белый цвет - это небольшое количество оксида железа, которое придает ему этот цвет. Даже сейчас, когда мы можем избежать потребности в каламине, оксид цинка играет свою роль. Оксид цинка, называемый китайским белым, когда его используют в красках, является хорошим поглотителем ультрафиолетового света, поэтому солнцезащитный крем часто содержит суспензию крошечных частиц оксида цинка, как и большинство косметических средств на минеральной основе.

И это только начало для этого универсального оксида. Вы найдете его в антипиренах и пищевых продуктах, где он обогащает сухие завтраки, в стекле и керамике, в клеях и резине. Это неожиданное появление на столе для завтрака отражает еще одну важную сторону цинка. Он нужен нам, чтобы оставаться здоровыми. Это один из микроэлементов, питательных веществ, которые в небольших количествах необходимы нашему организму для нормальной работы. Он часто присутствует в витаминных добавках, хотя большинство из нас получает много из мяса и яиц.Цинк попадает в различные белки, особенно в ферменты, участвующие в развитии организма, пищеварении и фертильности. Недостаток цинка в рационе может привести к замедленному заживлению, раздражению кожи и потере вкусовых ощущений, а также к развитию многих хронических заболеваний.

Поскольку цинк также присутствует в шампунях от перхоти в виде пиритиона цинка и в дезодорантах для подмышек в виде хлорида цинка, этот элемент даже делает нас более привлекательными для противоположного пола. Цинк - скрытая звезда.Мы редко осознаем это, в отличие от более ярких соседей в таблице периодов, но цинк - это элемент рабочей лошадки, который помогает всем нам.

Крис Смит

Научный писатель из Бристоля Брайан Клегг со звукоподражательным элементом, цинком. На следующей неделе, что таится в твоем подвале.

Кэтрин Холт

Первые сообщения о проблемах, связанных с газообразным радоном в жилых домах, были в Соединенных Штатах в 1984 году, когда служащий на атомной электростанции начал срабатывать сигнализаторы радиационного детектора по пути на работу . .В конечном итоге проблема была обнаружена в его доме, где уровень радона в подвале оказался аномально высоким.

Крис Смит

Но откуда это взялось и каков риск для его здоровья. Кэтрин Холт будет здесь со всеми ответами и остальной частью рассказа о Радоне о химии в ее элементе на следующей неделе. Я действительно надеюсь, что вы присоединитесь к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(Промо)

(Окончание промо)

Цинк

Химический элемент цинк относится к переходным металлам.Это известно с давних времен. Его первооткрыватель и дата открытия неизвестны.

Зона данных

Классификация: Цинк - переходный металл
Цвет: голубовато-серебристый
Атомный вес: 65,41
Состояние: цельный
Температура плавления: 419,53 o C, 692,68 K
Температура кипения: 910 o C, 1183 K
Электронов: 30
Протоны: 30
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 34
Электронные оболочки: 2,8,18,2
Электронная конфигурация: [Ar] 3d 10 4s 2
Плотность при 20 o C: 7.14 г / см 3
Показать еще: Теплота, энергия, окисление,
реакции, соединения, радиусы, проводимости
Атомный объем: 9,2 см 3 / моль
Состав: hcp: гексагональный плотно упакованный
Твердость: 2,5 МОС
Удельная теплоемкость 0,39 Дж г -1 K -1
Теплота плавления 7.322 кДж моль -1
Теплота распыления 131 кДж моль -1
Теплота испарения 115,30 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 906,4 кДж моль -1 >
2 nd энергия ионизации 1733,2 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 3832.6 кДж моль -1
Сродство к электрону
Минимальная степень окисления 0
Мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 2
Макс. общее окисление нет. 2
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,65
Объем поляризуемости 6.4 Å 3
Реакция с воздухом энергичный, ⇒ ZnO
Реакция с 15 M HNO 3 энергичный, ⇒ Zn (NO 3 ) 2 , NO x
Реакция с 6 M HCl мягкий, ⇒ H 2 , ZnCl 2
Реакция с 6 М NaOH мягкий, ⇒ [Zn (OH 4 )] 2- , H 2
Оксид (ов) ZnO, ZnO 2 (пероксид цинка)
Гидрид (ы) ZnH 2
Хлорид (ы) ZnCl 2
Атомный радиус 135 вечера
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов) 88 вечера
Ионный радиус (3+ ионов)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 116 Вт м -1 K -1
Электропроводность 16.9 x 10 6 S м -1
Температура замерзания / плавления: 419,53 o C, 692,68 K

Батареи - внешняя сторона этих батарей сделана из цинка - цинк действует как электрод батареи и контейнер.

Цинк очень активно реагирует с серой. Вот пробный пуск серо-цинковой ракеты.

Реакция цинка с йодом.

Открытие цинка

Цинковые руды использовались для изготовления латуни (смеси меди и цинка) и других сплавов с древних времен.

Цинковый сплав, содержащий 87,5% цинка, был обнаружен на древнем месте в Трансильвании.

Плавка цинка началась в 12 веке в Индии с восстановления каламина (карбонат цинка, ZnCO 3 ) шерстью и другими органическими материалами.

Название элемента, как сообщается, происходит от старого немецкого слова «zinke», означающего «заостренный»; ссылка на остроконечные кристаллы, образовавшиеся после плавки.

Кредит за изоляцию металла обычно дает Андреасу Маргграфу в 1746 году в Берлине.Он нагрел смесь каламиновой руды и углерода в закрытом сосуде без меди, чтобы получить металл.

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Цинк не считается особо токсичным.

Цинк необходим для хорошего здоровья, но его избыток токсичен и может вызвать тошноту.

Характеристики:

Цинк - это серебристо-голубой блестящий металл, который тускнеет на влажном воздухе, образуя слой карбоната.Он несколько хрупок при комнатной температуре, но податлив при температуре выше 100 o C.

Цинк реагирует как с кислотами, так и с щелочами.

Это хороший проводник электричества, горит в воздухе ярким голубовато-зеленым пламенем, образуя белые облака оксида.

Использование цинка

Цинк используется для цинкования железа с целью предотвращения коррозии.

Цинк образует множество сплавов с другими металлами, такими как латунь, немельское серебро, нейзильбер, металл пишущей машинки и припои.Цинковые сплавы используются при литье под давлением в автомобильной промышленности.

Металл действует как контейнер и как электрод в угольно-цинковых батареях. Недостатком этого двойного использования является то, что электрод расходуется во время использования батареи, становясь тоньше, пока в конечном итоге батарея не начнет протекать.

Цинк - важный микроэлемент для животных и растений.

Оксид цинка, белый порошок, представляет собой универсальное соединение, имеющее множество применений.

Используется в составе солнцезащитных кремов, макияжа и мазей, таких как лосьон с каламином.

Он также используется в резиновой промышленности, производстве бетона и в красках.

Численность и изотопы

Изобилие земной коры: 70 частей на миллион по весу, 22 частей на миллион по молям

Солнечная система изобилия: 2 части на миллион по весу, 30 частей на миллиард по молям

Стоимость, чистая: 5,30 $ за 100 г

Стоимость, оптом: 0,18 доллара за 100 г

Источник: Цинк встречается в природе в сочетании с другими элементами в виде руд. Основные руды цинка - сфалерит (сульфид), смитсонит (карбонат), гемиморфит (силикат) и франклинит (цинк, марганец, оксид железа).

В промышленных масштабах цинк получают из минералов сульфида цинка. Минералы концентрируются, а затем обычно обжигаются для окисления сульфида цинка до оксида цинка. Затем цинк извлекается либо путем крупномасштабного гальванического покрытия (электрохимическое извлечение), либо с помощью пирометаллургии, где обработка восстанавливает оксид цинка углеродом или монооксидом углерода при температуре 950 o ° C в металл.

Изотопы: Цинк имеет 25 изотопов с известными периодами полураспада с массовыми числами от 57 до 83. Встречающийся в природе цинк представляет собой смесь пяти изотопов, и они находятся в указанном процентном соотношении: 64 Zn (48.6%), 66 Zn (27,9%), 67 Zn (4,1%), 68 Zn (18,8%) и 70 Zn (0,6%). Более 48,6% встречающегося в природе цинка находится в форме 64 Zn.

Список литературы
Цитируйте эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  цинк 
 

или

  Факты об элементе цинка 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку в соответствии с MLA:

 «Цинк». Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 октября 2012 г. Интернет.
. 

Цинк - Science Learning Hub

Цинк - это химический элемент. Его официальный символ - Zn, а его атомный номер - 30, что означает, что каждый атом цинка имеет 30 протонов в своем ядре.Цинк не встречается в элементарной форме. Вместо этого он содержится в минералах с другими химическими элементами. Например, сфалерит - это минерал, состоящий из цинка, железа и серы. Сфалеритовая руда добывается в Австралии и многих других странах. Обжиг (нагрев) сфалерит отделяет цинк от других компонентов.

Мы используем много цинка - это четвертый по распространенности металл после железа, алюминия и меди. В 2017 году мировое потребление составило более 14 миллионов метрических тонн.

Элементарная история

В течение 2500 лет люди смешивали цинк с медью, чтобы сделать латунь, сплав.Древние римляне и другие жители Ближнего Востока использовали латунь для изготовления монет и украшений. Цинк, который они использовали, был нечистым (смешанным с другими веществами). Только 800 лет назад специалисты в Индии открыли, как плавить минералы и руды для получения металлического цинка.

Хотя Индия признала цинк металлом в 1374 году, а английский металлург запатентовал процесс дистилляции цинка в 1738 году, он был «официально открыт» в 1746 году немецким химиком Андреасом Маргграфом. Маргграф получил признание за открытие, потому что он опубликовал процесс дистилляции во всех подробностях.

Промышленное использование цинка

Цинк по-прежнему используется в производстве латуни и бронзы, как и тысячи лет назад. Более современное применение - электрические батареи. Внутри щелочных батарей находится цинковый порошок.

Более половины цинка, используемого сегодня, используется для гальванизации (покрытия) других металлов, таких как железо и сталь. Защитное цинковое покрытие замедляет ржавление и коррозию металлов. Если внимательно присмотреться к металлическим опорам, используемым в ограждении из рабицы или уличных перилах, можно увидеть защитное покрытие.

Соединения цинка

Соединения цинка имеют множество применений. Хлорид цинка часто добавляют в древесину в качестве химического антипирена. Сульфид цинка используется в люминесцентных лампах - он преобразует ультрафиолетовый свет в видимый свет.

Оксид цинка используется в качестве белого пигмента в краске. (Если у вас есть набор масляных красок, проверьте, есть ли в названии тюбика с белой краской слово «цинк».)

Оксид цинка используется в солнцезащитном креме. Он образует барьер на коже и отражает или рассеивает УФ-волны.Люди, которые проводят много времени на солнце - например, игроки в крикет - могут использовать густой крем с белым цинком на носу или губах.

Большинство солнцезащитных кремов сначала выглядят белыми, но становятся прозрачными при трении о кожу, потому что оксид цинка состоит из крошечных наночастиц. Были опасения, что эти наночастицы могут быть опасными, но исследование 2018 года показало, что крошечные частицы не проникают через кожу и не повреждают клетки кожи.

На ферме для профилактики или лечения экземы на лице у овец и крупного рогатого скота используют жидкости с оксидом цинка.Это заболевание, поражающее печень животного. Животные также могут получать цинк в форме таблеток или с питьевой водой.

Природа науки

Не вся наука выполняется в лаборатории. В 1940-х годах Глэдис Рид - фермер, стоматологическая медсестра и гражданский ученый, живущая в Те-Ароха, - обнаружила, что заливание солей цинка в поилки с водой является лучшей профилактикой лицевой экземы у домашнего скота. Глэдис осознала важность доказательств и использовала контрольные группы для проверки своих идей. Средство Глэдис все еще используется!

Цинк и здоровье

Цинк является важным микроэлементом для большинства форм жизни.Взрослые люди в среднем имеют в организме 2–4 грамма цинка. Большинство людей получают достаточно цинка из продуктов, которые они едят: мясо, моллюски, яйца, бобовые, семена тыквы и кунжута, орехи кешью, картофель и молочные продукты являются хорошими источниками цинка. Наш организм не накапливает цинк, поэтому важно каждый день есть разнообразную пищу, чтобы восполнить его.

Цинк играет важную роль в нашей иммунной системе и помогает заживлять раны. Существуют доказательства того, что цинк может помочь при простуде, если его использовать в течение 24 часов после появления симптомов.Эксперты говорят, что для определения дозы необходимы дополнительные исследования.

Недостаток цинка в организме может замедлить рост, нарушить нашу способность к воспроизводству, снизить иммунитет и нарушить обоняние.

Железо, кобальт, медь, никель и цинк

Цель обучения
  • Напомним характеристики кобальта, меди, никеля и цинка в их элементарных состояниях и в сочетании в сплавах.

Ключевые моменты
    • Медь является наиболее часто используемым в чеканке металлом из-за ее электрических свойств, большого количества (в отличие от серебра и золота) и привлекательности ее сплавов - латуни и бронзы.
    • Цинк используется в сплавах с медью для создания более твердого металла, известного как латунь.
    • При гальванике цинк покрывает железо путем окисления, образуя защитный слой оксида цинка (ZnO), который защищает железо от ржавчины.
    • Кобальт и никель - микроэлементы со свойствами, близкими к железу.

Условия
  • бронза Естественный или искусственный сплав меди, обычно с оловом, но также с одним или несколькими другими металлами.
  • латунь Металлический сплав меди и цинка, используемый во многих промышленных и сантехнических приложениях.
  • медь Красновато-коричневый, податливый, пластичный металлический элемент с высокой электрической и теплопроводностью. Его символ - Cu, а его атомный номер - 29.

Медь

Медь является членом семейства металлов, известных как «чеканные металлы», в которое входят медь, серебро, золото и рентгений. Из-за своей мягкости чеканные металлы легко превращаются в монеты. Их сравнительная редкость и привлекательность, а также их устойчивость к коррозии делают их компактными хранилищами богатства.Однако чистая медь слишком мягкая, чтобы иметь структурную ценность, а медные сплавы с цинком и оловом позволяют образовывать более твердые латуни и бронзы. Латунь и бронза были важными компонентами самых ранних металлических инструментов.

Медные трубы Медь широко используется во многих областях, включая медные трубы.

Медь является наиболее широко используемым металлом для чеканки монет из-за ее электрических свойств, большого количества (по сравнению с серебром и золотом), а также свойств латуни и бронзовых сплавов. Пока алюминий не стал обычным явлением, медь по производству металлов занимала второе место после железа.Медь легко узнать по красноватому цвету.

Медь окисляется с некоторыми трудностями до состояния +1 в галогенидах и оксиде и до состояния +2 в солях, таких как сульфат меди CuSO 4 . Растворимые соединения меди легко идентифицировать по их характерному сине-зеленому цвету.

Цинк

Семейство цинков состоит из цинка, кадмия, ртути и коперника. Цинк и кадмий - мягкие металлы, которые легко окисляются до степени окисления +2. Ни один из этих двух металлов не кажется несоединенным в природе.Цинк используется в сплавах с медью для создания более твердого металла, известного как латунь. При гальванике цинк покрывает железо путем окисления, образуя защитный слой оксида цинка (ZnO), который защищает железо от окисления. Оксид цинка намного безопаснее оксида свинца, и его часто используют в белой краске. С 1982 года цинк был основным металлом, используемым в американских монетах. Теперь он используется в новых органных трубах.

Цинк является важным микроэлементом для живых существ и обладает некоторыми бактерицидными свойствами, но в больших количествах может быть токсичным.Цинковые монеты нельзя глотать.

Цинковая монета Цинк - незаменимый микроэлемент для живых существ. Обладает бактерицидными свойствами и в больших количествах токсичен. Цинковые монеты нельзя глотать.

Железо, кобальт и никель

Железо, кобальт и никель являются довольно хорошими восстановителями, поэтому они редко бывают несвязанными в природе. Железо - один из самых распространенных элементов во Вселенной. Несвязанное железо, кобальт и никель можно найти в метеорах.

Кобальт Как и никель, кобальт в земной коре находится только в химически комбинированной форме, за исключением небольших отложений, обнаруженных в сплавах природного метеоритного железа. Свободный элемент, полученный восстановительной плавкой, представляет собой твердый блестящий серебристо-серый металл.

Сама Земля имеет горячее плотное ядро, состоящее в основном из железа и никеля. При температурах, характерных для ядра Земли, железо и никель образуют гигантский естественный магнит, который создает магнитное поле Земли. Это магнитное поле блокирует опасное излучение, которое может убить жизнь на Земле.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

цинк | Свойства, использование и факты

Возникновение, использование и свойства

Цинк, немного более распространенный, чем медь, составляет в среднем 65 граммов (2,3 унции) на каждую тонну земной коры. Основным минералом цинка является сульфидный сфалерит (цинковая обманка), который вместе с продуктами его окисления смитсонитом и гемиморфитом составляет почти всю цинковую руду в мире.Сообщается о самородном цинке из Австралии, Новой Зеландии и США, а ведущими производителями цинка в начале 21 века являются Китай, Австралия и Перу. Для минералогических свойств цинка см. самородный элемент.

Цинк является важным микроэлементом в организме человека, где он содержится в высоких концентрациях в красных кровяных тельцах как важная часть фермента карбоангидразы, который способствует многим реакциям, связанным с метаболизмом углекислого газа. Цинк, присутствующий в поджелудочной железе, может способствовать хранению инсулина.Цинк входит в состав некоторых ферментов, переваривающих белок в желудочно-кишечном тракте. Дефицит цинка в орехоплодных и плодовых деревьях вызывает такие заболевания, как розетка пекана, маленький лист и крапчатый лист. Цинк действует в гемосикотипсине крови улиток, транспортируя кислород аналогично железу в гемоглобине крови человека.

Металлический цинк получают путем обжига сульфидных руд с последующим выщелачиванием окисленного продукта в серной кислоте или плавлением его в доменной печи.Цинк извлекается из выщелачивающего раствора путем электролиза или конденсируется из доменного газа, а затем отгоняется от примесей. Для получения конкретной информации о добыче, извлечении и рафинировании цинка, см. переработка цинка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Основное применение металлического цинка - цинкование железа и стали против коррозии, а также производство латуни и сплавов для литья под давлением. Сам цинк образует непроницаемое покрытие из своего оксида при воздействии атмосферы, и, следовательно, металл более устойчив к обычной атмосфере, чем железо, и корродирует с гораздо меньшей скоростью.Кроме того, поскольку цинк склонен к окислению, а не железо, некоторая защита обеспечивается стальной поверхности, даже если часть ее обнажается через трещины. Цинковое покрытие формируется методом горячего цинкования или электрогальванизации.

Горячее цинкование является наиболее распространенной процедурой покрытия стали цинком. Это может быть периодический процесс, известный как общее цинкование или непрерывное покрытие рулонов стальной полосы. При обычном цинковании сталь протравливают в кислоте, обрабатывают флюсующими добавками, а затем погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 ° C (840 ° F).Слои сплава железа с цинком сформированы на поверхности и покрыты внешним слоем цинка. Обрабатываемые таким образом объекты варьируются от небольших гаек и болтов до стальных оконных рам и больших балок, используемых в строительстве. В этом процессе обычно используется цинк обыкновенного сорта, содержащий до 1,5% свинца.

При гальваническом цинковании цинк наносится на стальную полосу в 20 последовательных ячейках электролитического покрытия. Есть несколько успешных конструкций ячеек; здесь обсуждается простая вертикальная ячейка, чтобы объяснить принцип.Полоса, подключенная к отрицательной стороне постоянного тока через проводящие ролики большого диаметра, расположенные над и между двумя ячейками, погружается в резервуар с электролитом погруженным опускающим роликом. Частично погруженные аноды, расположенные напротив полосы, подключены к положительной стороне электрического тока тяжелыми шинами. Катионы цинка (т.е. положительно заряженные атомы цинка), присутствующие в электролите, преобразуются током в обычные атомы цинка, которые осаждаются на полосе. Ванна снабжается катионами цинка либо цинковыми анодами, которые непрерывно растворяются постоянным током, либо соединениями цинка, непрерывно добавляемыми в электролит.В последнем случае аноды изготовлены из нерастворимых материалов, таких как титан, покрытый оксидом иридия. Электролит представляет собой кислый раствор сульфида цинка или хлорида цинка с другими добавками для ванн для улучшения качества покрытия и выхода по току. Толщину покрытия легче контролировать, чем в процессе горячего погружения, из-за хорошего соотношения между электрическим током и нанесенным цинком.

Отрицательный электрод (внешний корпус) в одном из распространенных типов сухих электрических элементов состоит из цинка.Еще одна важная серия сплавов - это сплавы, образованные добавлением от 4 до 5 процентов алюминия к цинку; они имеют относительно низкую температуру плавления, но обладают хорошими механическими свойствами и могут быть отлиты под давлением в стальных штампах. Значительное количество цинка в рулонном виде используется для кровли, особенно в Европе; небольшие добавки меди и титана улучшают сопротивление ползучести, то есть сопротивление постепенной деформации.

Свежеотлитый цинк имеет голубовато-серебряную поверхность, но медленно окисляется на воздухе с образованием сероватой защитной оксидной пленки.Цинк высокой чистоты (99,99%) пластичен; Так называемый «prime western» (чистота 99,8%) хрупок в холодном состоянии, но при температуре выше 100 ° C (212 ° F) его можно свернуть в листы, которые останутся гибкими. Цинк кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной структуре. Когда железо и цинк вместе подвергаются воздействию агрессивной среды, они образуют электролитическую ячейку, и цинк подвергается атаке (окисляется до иона Zn 2 + ) преимущественно из-за его более высокого электродного потенциала. Эта так называемая протекторная защита в сочетании с гораздо большей коррозионной стойкостью цинка в атмосферных условиях является основой для цинкования.

Природный цинк представляет собой смесь пяти стабильных изотопов: 6 4 Zn (48,6 процента), 6 6 Zn (27,9 процента), 6 7 Zn (4,1 процента), 6 8 Zn (18,8%) и 7 0 Zn (0,6%).

2 простых способа получить металлический цинк

Цинк - распространенный металлический элемент, используемый для гальванизации гвоздей и содержащийся во многих сплавах и продуктах питания. Однако получить цинк из большинства этих источников непросто, и у вас могут возникнуть проблемы с поиском магазина, в котором он продается.К счастью, металлический цинк легко получить из обычных продуктов. Все, что нужно, - это немного ноу-хау в химии. Вот два простых метода, которые можно попробовать.

Где найти цинк в пенни

Хотя пенни выглядят как медь, на самом деле они сделаны из тонкой медной оболочки, наполненной цинком. Два металла легко разделить, потому что они имеют разные точки плавления. Цинк плавится при более низкой температуре, чем медь. Когда вы нагреете пенни, цинк закончится и его можно будет собрать, оставив у вас пустую пенни.

Чтобы получить цинк из копейки, вам понадобится:

  • Пенни США (чеканка 1982 г., правильный химический состав)
  • плоскогубцы
  • газовая плита или горелка
  • термостойкая емкость для сбора цинка

Добыча

  1. Включите плиту или горелку, чтобы она была достаточно горячей, чтобы расплавить цинк.
  2. Возьмите пенни плоскогубцами и поместите его в кончик пламени. Это самая горячая часть пламени.Если металл не плавится, убедитесь, что он находится в правой части пламени.
  3. Вы почувствуете, как пенни начинает смягчаться. Держите его над контейнером и осторожно сожмите пенни, чтобы высвободить цинк. Будьте осторожны с этим процессом, так как расплавленный металл очень горячий! В итоге вы получите цинк в контейнере и полый медный пенни в плоскогубцах.
  4. Повторите процесс с другими монетами, пока у вас не будет столько цинка, сколько вам нужно. Дайте металлу остыть, прежде чем брать его в руки.

Альтернативой использованию пенни является нагревание оцинкованных гвоздей.Для этого нагрейте гвозди, пока цинк не стечет с них в емкость.

Используйте угольно-цинковую батарею для фонарей

Батареи являются полезными источниками нескольких химикатов, но некоторые типы содержат кислоты или опасные химические вещества, поэтому вам не следует разрезать батарею, если вы точно не знаете, что это за тип.

Чтобы получить цинк из аккумулятора, вам понадобятся:

  • угольно-цинковый аккумулятор
  • перчатки для защиты рук от острых краев
  • кусачки
  • плоскогубцы

Добыча

  1. По сути, вы собираетесь вскрыть аккумулятор и разобрать его.Начните с поддевания обода или крышки аккумулятора.
  2. Когда крышка будет снята, вы увидите четыре батареи меньшего размера внутри контейнера, которые соединены друг с другом проводами. Обрежьте провода, чтобы отсоединить батареи друг от друга.
  3. Затем вы разберете каждую батарею. Внутри каждой батареи находится стержень, сделанный из углерода. Если вам нужен углерод, вы можете сохранить эту часть для других проектов.
  4. После удаления стержня вы увидите черный порох. Это смесь диоксида марганца и углерода.Вы можете выбросить его или положить в полиэтиленовый пакет с этикеткой, чтобы использовать его для других научных экспериментов. Порошок не растворяется в воде, поэтому промывать аккумулятор бесполезно. Вытрите порошок, чтобы обнажить металлический цинк. Возможно, вам придется разрезать аккумулятор, чтобы полностью удалить порошок. Цинк стабилен на воздухе, поэтому, когда он у вас есть, вы можете положить его в любой контейнер для хранения.

Информация по технике безопасности

Химические вещества в этом проекте не представляют особой опасности, но любой метод получения цинка должен выполняться взрослым.Если вы не будете осторожны, плавление пенни может стать причиной ожога.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*
*