Степень окисления цинка (zn), формула и примеры

Степень окисления цинка характеризует способность металла образовывать соединения в результате взаимодействия с реагентами. Это свойство используется при поиске, извлечении химического элемента из руды и промышленном производстве.

Цинк используется в промышленности и в медицине

Характеристика металла

Цинк принадлежит к группе цветных металлов и занимает по добыче третье место в мире, уступая только алюминию и меди. Хотя в мире наблюдается перепроизводство, добыча сырья непрерывно растет в связи с обширными потребностями применения в строительстве, химической промышленности и машиностроении.

Химический элемент № 30 – цветной металл, белого цвета с синим оттенком. Его плотность составляет 7,13 г/см3, а температура плавления – 419,5 °C. Ковким и эластичным он становится при разогреве до температуры 150— 200 °C.

С увеличением температурного градиента его можно преобразовать в порошок, а пары способны воспламеняться на воздухе с образованием густого дыма белого цвета, представляющего собой окись.

Добыча цинка

Химический элемент № 30 является достаточно распространенным на Земле. Он содержится в более чем 60 минералах, среди которых наиболее перспективными для добычи являются:

• вюрцит;
• сфалерит;
• цинкит;
• смитсонит;
• каламин.

Низкая концентрация в породе обусловливает переработку и обогащение руды непосредственно вблизи месторождения. Технология извлечения сырья из сульфидных руд предусматривает использование флотационного или гравитационного способа.

Добыча и переработка руды

Выплавка металла производится электролитическим или термическим способом.

Термическая обработка предполагает обжиг руды, предварительно измельченной и обогащенной.

В результате обжига образуется оксид. Концентрат подвергают спеканию с последующим восстановлением углем при температуре +1200 °C. Технология извлечения чистого материала постоянно совершенствуется, что минимизирует содержание второстепенных компонентов.

Основным способом добычи цинка, который применяется в промышленности, является электролитический.

Обогащенный концентрат руды обрабатывают серной кислотой с последующей очисткой раствора от примесей. Химически чистый компонент осаждается на алюминиевых катодах, а из отходов производства извлекают купорос.

В настоящее время добычу сырья осуществляет 50 стран. Крупнейший в мире цинковый рудник находится на Аляске в горах и эксплуатируется круглый год.

В связи с возрастающими потребностями промышленного производства в сырье, рассматриваются альтернативные источники его добычи, среди которых особое место занимают донные отложения океана.

Альтернативный источник добычи цинка

Технология извлечения химического элемента из руды постоянно усовершенствуется и позволяет повысить интенсивность разработки уже разведанных месторождений.

Окислительные реакции металла

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

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

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

Применение цинка

Материал настолько прочно вошел в быт, что его часто можно не заметить в обыкновенных изделиях: водосточной трубе, ведре, инвентаре для сада и огорода, в патроне электрической лампочки и деталях машин.

• Использование цинка в качестве материала для покрытия изделий предотвращает коррозионные процессы и повышает устойчивость к механическим повреждениям и воздействию агрессивной среды.
• Цинк используют для формирования металлических сплавов, самым известным из которых является латунь. Для ее изготовления используется 20% добытого сырья.
• Цинк является сырьем для химической промышленности. Его используют для изготовления гальванических батарей, минеральных красок, очистки растворов.
• Половина добытого в мире металла используется для нанесения защитных покрытий, и только 15% используется для изготовления исключительно цинковых изделий.
• Химический элемент № 30 является важным минералом, обеспечивающим нормальное функционирование организма, поэтому его используют в фармакологии для изготовления витаминных комплексов.

Источник: https://ometallah.com/poleznoe/ispolzovanie-okisleniya-tsinka.html

Соединения цинка — Compounds of zinc

Соединения цинка являются химическими соединениями , содержащих элемент цинка , который является членом группы 12 в периодической таблице . Степень окисления большинства соединений является состояние окисления +2 группы.

Цинк может быть классифицирована как после перехода основной элемент группы с цинком (II).

Соединения цинка примечательны для их невзрачного поведения, они , как правило , бесцветные, не легко участвовать в окислительно — восстановительных реакциях, и вообще принять симметричные структуры.

Общие характеристики

В соединениях, Zn 2+ ионы имеют электронную конфигурацию [Ar] 3d 10 . Таким образом , их комплексы имеют тенденцию быть симметричными, ZnO и сульфид цинка, ZnS, ( цинковая обманка ) , в котором ионы оксида и сульфида тетраэдрический связаны с четырьмя ионами цинком. Многие комплексы , такие как ZnCl 4 2- , четырехгранные.

Тетракоординированный цинк находится в металло-ферментах , такие как карбоангидразы . Шесть-координаты октаэдрических комплексов также распространены, такие как ион [Zn (H 2 O) 6 ] 2+ , который присутствует , когда соль цинка растворяет в воде. Пяти- и семь-координационные числа могут быть наложены специальными органическими лигандами.

Многие цинка (II) , соли являются изоморфными (имеют одинаковый тип кристаллической структуры ) с соответствующими солями магния (II).

В то время как кальций несколько больше , чем магний, есть устойчивое снижение размера , как атомный номер увеличивается от кальция до цинка.

Zn комплексы (II) являются кинетически лабильным, т.е. Zn-лиганд обмена в связи с другими быстро лигандами. По этой причине, ионы цинка находятся в каталитических центрах многих ферментов.

Zn (I),

Соединения с цинком в состоянии окисления +1 крайне редки. Эти соединения имеют формулу Росздравнадзором 2 R , и они содержат Zn — Zn связь , аналогичную металл-металл связи в ртути (I) иона, Hg 2 2+ . В этом отношении цинка аналогично магния , где низкие валентные соединения , содержащие Mg — связь Mg были охарактеризованы.

Другие состояния окисления

Нет соединений цинка в окислении заявляет, кроме +1 или +2 известны. Расчеты показывают, что соединение цинка с состоянием окисления +4, вряд ли существует.

Цвет и магнетизм

Соединения цинка, как таковые из основных элементов группы , в основном бесцветные. Исключения возникают , когда соединение содержит окрашенный анион или лиганд .

Тем не менее, селенида цинка и теллурида цинка оба окрашены за счет заряда-передачи процессов. Оксид цинка желтеет при нагревании из — за потери некоторых атомов кислорода и образование дефектов структуры.

Соединения , содержащие цинк , как правило , диамагнитные , за исключением тех случаев , когда лиганд вл етс радикалом.

Цинк является сильным восстанавливающим агентом со стандартным окислительно — восстановительного потенциала от -0,76 В. чистого цинка быстро тускнеет в воздухе, быстро образуя пассивный слой .

Состав этого слоя может быть сложным, но один компонент, вероятно , основной карбонат цинка, Zn 5 (ОН) 6 CO 3 . Реакция цинка с водой замедляется этим пассивным слоем.

Когда этот слой разъедают кислоты , такие как хлористоводородная кислота и серная кислота , реакция протекает с выделением газообразного водорода.

Zn + 2 Н + → Zn 2+ + Н 2

Цинк реагирует с щелочами , как с кислотами.

С окислителями , такими как халькогены и галогенами , Zn образует бинарные соединения , такие как ZnS и ZnCl 2 .

Бинарные соединения

Структура вюрцита показывает четырехгранную среду обоих атомов Zn и S

элементарная ячейка цинковой обманки

Окись цинка, ZnO , является наиболее важным изготовлено соединением цинка, с широким спектром применения. Он кристаллизуется со структурой вюрцита. Это амфотерные , растворение в кислотах с получением водного Zn 2+ иона и в щелочи с получением цинкатных ( так называемый tetrahydroxozincate) ион [Zn (OH) 4 ] 2- . Гидроксид цинка, Zn (OH) 2 также амфотерный.

Сульфид цинка, ZnS , кристаллизуется в двух тесно связанных структурах, в цинковой обманке кристаллической структуры и кристаллической структуре вюрцита , которые являются общими структурами соединений с формулой MA. Оба Zn и S тетраэдрически координируются другим ионом. Полезное свойство ZnS является его фосфоресценцией . Другие халькогенидов , ZnSe и ZnTe , находят применение в электронике и оптике.

Из четырех цинка галогенидов , ZnF2 имеет наиболее ионный характер,то время как другие,ZnCl2 ,ZnBr2 , иZnI2 , имеют относительно низкие точки плавления и считаются имеющими более ковалентный характер.

Другие бинарные соединения цинка включают цинк пероксидZnO2 , цинк гидридZnH2 , и цинкакарбидаZnC2 .

Соли

Нитрата цинка Zn (NO3 )2 (используютсякачествеокисляющего агента), цинк хлоратZn (ClO3 )2 , сульфат цинкаZnSO4 (известный как «белыйкупорос»), фосфат цинкаZn3 (PO4 )2 (используетсякачествегрунтовки пигмента), цинк молибдатZnMoO4 (используетсякачестве белого пигмента), хромата цинкаZnCrO4 (один из немногих цветных соединений цинка), цинк Арсенит Zn (ASO2)2(бесцветный порошок) и цинка арсенат октагидратZn (ASO4 )2 • 8H2 O(белый порошок, называемый такжеkoettigite) несколько примеров других распространенных неорганических соединений цинка. Последние два соединения оба используются в инсектицидов и консервантов древесины. Одним из наиболее простых примеров сорганическим соединениемцинка является ацетат цинка Zn (O2 CCH3 )2 , который имеет несколько лекарственных приложений. Соли цинка, как правилополностью диссоциируетв водном растворе. Исключения происходяткогда анион может образовывать комплекс, например, в случаесульфата цинка, где комплекс [Zn (H2O)п(SO4может быть образован], (войти K= около 2,5).

Комплексы

Структура основного твердого ацетата цинка, [ Zn4 (μ 4 -O) (η 2 -O2 CCH3 )6 ]

Наиболее распространенная структура комплексов цинка четырехгранная , который явно связана с тем , что правило октета повинуется , в этих случаях. Тем не менее, октаэдрические комплексы , сопоставимые с теми , переходных элементов не являются редкостью. Zn 2+ является класс А акцептора в классификации Ahrland, Chatt и Дэвис, и так образует более сильные комплексы с первого ряда донорные атомы кислорода или азота , чем при втором ряду серы или фосфора. С точкой зрения ЖМКО теорией Zn 2+ является жесткими кислотами.

В водном растворе октаэдрический комплекс, [Zn (H 2 O) 6 ] 2+ является преобладающим видом. Водные растворы солей цинка являются умеренно кислые , потому что аква-ион подвергается гидролизу с р К а из около 9, в зависимости от условий.

[Zn (H 2 O) 6 ] 2+ ⇌ [Zn (H 2 O) 5 (ОН)] + + Н +

Гидролиз объясняет , почему основные соли , такие как основной ацетат цинка и основной карбонат цинка, Zn 3 (OH) 4 (CO 3 ) • H 2 O легко получить.

Причина гидролиза является высокой плотностью электрического заряда на ионе цинка, который тянет электроны от ОНОЙ — связи координированной воды молекулы и высвобождает ион водорода.

Поляризационный эффект Zn 2+ является одной из причин , почему цинк найден в ферментах , такие как карбоангидразы .

Структура мономерного диалкилдитиофосфата цинка

Нет фтор комплексы не известны, но комплексы с другими галогенидами и с pseodohalides , [ZnX 3 ] — и [ZnX 4 ] 2- , могут быть получены.

Случай тиоцианата комплекса иллюстрирует класс характер иона цинка как это N-связанных изомера, [Zn (NCS) 4 ] 2- , в отличие от [Cd (SCN) 4 ] 2- , который является S-стружечных , Будучи класса акцептора не исключает образование комплексов с донорами серы, как это показано дитиофосфата цинка и цинка пальца комплекса (ниже).

Другие 5-координатные структуры могут быть созданы путем выбора лигандов , которые имеют специфические стереохимические требования. Например, терпиридиновый , который представляет собой тридентатный лиганд образует сложный [Zn (terpy) Cl 2 ]. Другой пример может включать в себя трехопорный лиганд , такие как трисы (2-аминоэтил) амин.

Цианида соединение цинка, Zn (CN) 2 , а не 2-координат. Он принимает полимерную структуру , состоящую из тетраэдрических цинка центров , связанных мостиковыми цианида лигандов. Группа цианида показывает голову к хвосту расстройству с любым атомом цинка , имеющим от 1 до 4 атомов углерода соседей , а остальные являются атомы азота.

Эти два примера иллюстрируют трудности , связанные структуры иногда к стехиометрии.

Координационное число 2 происходит в цинке амиде Zn (NR 1 R 2 ) 2 (R 1 = СМ 3 , R 2 = SiMe 3 ); лиганд настолько громоздок , что не хватает мест для более чем двух из них.

Био-комплексы

Карбоангидраза: гидроксид группа (красный) показана присоединенная к цинку (серый)

Очень большое количество металло-ферменты , содержит цинк (II). Кроме того, многие белки содержат цинк по конструктивным причинам. Ионы цинка неизменно 4-координаты, по крайней мере трех лиганды , которые являются аминокислотными боковыми цепями . Имидазол азот в гистидине боковой цепи является общим лигандом. Ниже приведены типичные примеры двух видов цинк-белковых комплексов.

В активном центре отдыха карбоангидразы иона цинка координируется три остатков гистидина. Четвертое положение занимают молекулы воды, которая сильно поляризованным , как при гидролизе (смотри выше).

Когда углекислый газ поступает в активном сайте, при условии , что нуклеофильный атаки атома кислорода , который несет частичный отрицательный заряд, или действительно полный отрицательный заряд , если молекула воды диссоциирует.

СО 2 быстро превращается в бикарбонат — иона.

[(-hys) 3 Zn (H 2 O)] 2+ + СО 2 → [(-hys) 3 Zn] 2+ + HCO 3 — + Н +

Цинковый палец мотив представляет собой жесткую подструктура в белке , который облегчает связывание белка с другой молекулой , такой как ДНК .

В этом случае все четыре позиции координации занята гистидин и цистеин остатки.

Тетраэдрическая геометрия вокруг иона цинка ограничивает собой альфа спирального фрагмента и антипараллельный β лист фрагмент в определенную ориентацию по отношению друг к другу.

Ион магния, который имеет более высокую концентрацию в биологических жидкостях, не может выполнять эти функции, потому что ее комплексы намного слабее, чем у цинка.

Цинкорганические соединения содержат ковалентные связи цинка-углерод. Диэтилцинк ( (С2 Н5 )2 Zn) был впервые описан в 1848 году Это было сделано путем реакции цинка ийодистого этилаи первое соединениеизвестно, содержат металл-углеродсигмасвязь. В течение долгого времени это была тайнапочему меди (II)не образуют аналогичное соединение.

Он не был до 1980х годовчто причина была найдена: цинк соединение не подвергаетсябета-гидридной ликвидацииреакциитогда как соединение переходного металла меди делает так. Алкильные и арильные соединения цинка являются содержать линейный С-Zn-C мотив. Поскольку центр цинка координационноненасыщенные соединения являются мощнымиэлектрофилами.

На самом деле соединения низкомолекулярных воспламеняются самопроизвольно при контакте с воздухом и сразу же разрушаютсярезультате реакции с молекулами воды. Применение алкилов цинка былозначительной степени заменено использованием более легко обрабатываемыхреагенты Гриньяра.

Это свидетельствуетеще одно соединении между химическим цинком и магнием.

Цианид цинка, Zn (CN)2 , используюткачестве катализатора в некоторых органических реакциях.

Металлоорганических соединений цинка (I) содержат М-М облигации. Decamethyldizincocene теперь известно.

Смотрите также

Рекомендации

Источник: https://ru.qwe.wiki/wiki/Compounds_of_zinc

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

• Cтраница 1
• Окисление цинка ZnZn2 2e — РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РЅР° отрицательном электроде, восстановление меди РЎРё2 2Рµ — РЎРё РЅР° положительном.  [1]
• Окисление цинка Zn Zn2 2e — РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РЅР° отрицательном электроде, восстановление меди Cu2 2e — Cu РЅР° положительном.  [2]
• Окисление цинка Zn Zn2 2er РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РЅР° отрицательном электроде, восстановление меди РЎРё2 2Рµ — РЎРё — РЅР° положительном.  [3]
• Окисление цинка Zn Zn2 2e — РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РЅР° отрицательном электроде, восстановление меди Cu2 2e — Cu РЅР° положительном.  [4]

Вследствие окисления цинка РІ шихте РІ верхних зонах печи РІ футеровке отлагается РѕРєСЃРёРґ цинка. Р’ нижних зонах печи идет восстановление Рё отложение цинка. Р’ результате повторения этого процесса окисления Рё восстановления возникает циркуляция цинка РІ печи Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ накопление его паров РІ печных газах.  [5]

Скорость окисления цинка почти РЅРµ зависит РѕС‚ давления Рћ2, так как концентрация промежуточных РёРѕРЅРѕРІ цинка РЅР° границе раздела кислород — РѕРєСЃРёРґ очень мала Рё дальнейшее ее снижение вследствие повышения давления Рћ2 лишь незначительно влияет РЅР° градиент концентрации между границей раздела Рё поверхностью металла, РіРґРµ концентрация Zn2 РІ междоузлиях наибольшая.  [6]

РџСЂРё окислении цинка Рё кадмия образуется, наоборот, рыхлая толстая пленка окисла; причем СЃ увеличением толщины пленки число трещин РЅР° ней растет, Рё, следовательно, возрастают вероятность столкновения частиц пара СЃ поверхностью металла Рё скорость сублимации.  [7]

По проводнику, соединяющему металлы, эти электроны переходят на никель и расходуются в реакции восстановления ионов никеля.

Такие процессы протекают РґРѕ тех РїРѕСЂ, РїРѕРєР° весь цинк РЅРµ растворится или РЅРµ израсходуются частицы, которые РјРѕРіСѓС‚ восстанавливаться РЅР° никеле.  [8]

1. Рассмотрим процесс окисления цинка СЃ образованием твердой РѕРєРёСЃРё РІ результате взаимодействия СЃ кислородом цинка, находящегося РІ твердом, жидком или газообразном состоянии.  [9]
2. Первое уравнение выражает окисление цинка, второе-восстановление меди.  [11]
3. РџСЂРё этом скорость окисления цинка ( кривая 1) характеризуется отрезком ia Р° скорость восстановления РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° ( кривая 2 -отрезком РіРє.  [12]
4. РќР° отрицательном электроде РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ окисление цинка.  [14]

Как РІРёРґРЅРѕ, степень окисления цинка повышается РѕС‚ нуля РґРѕ 2 Рё равна заряду РёРѕРЅР° цинка 2 — Вещества, отдающие СЃРІРѕРё электроны РІ процессе реакции, называются восстановителями.

В данной реакции восстановителем является цинк. В результате реакции степень окисления элемента возрастает.

Это значит, что вещество РёР· восстановленной формы превращается РІ окисленную.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id207279p1.html