Цинк и его характеристики

Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает превращаться в пар. При температурном обычном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.

Цинк — химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.

Цинк и его характеристики

Цинк

Особенности цинка

Металл является необходимым и широко применяемым практически во всех отраслях повседневной жизни человека.

Добыча в основном, производится в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В России изготовителем является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Йод и его характеристики

Оценим за полчаса!

Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.

Цинк и его характеристики

Водный арсенат кадмия, цинка и меди

В чистом виде элемент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. Обязательно присутствует в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.

К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим.

Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах.

Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.

Цинк и его характеристики

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Электронная формула: ядро атома металла содержит 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s22s22p63s23p63d104s2.

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

По применению среди всех элементов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе элемент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.

Цинк и его характеристики

Сульфид цинка

В зависимости от того, какое количество примесей, металл имеет маркировку.

Производство цинка

Как было сказано выше, чистого вида данного элемента в природе нет. Он добывается из иных пород, таких как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.

Металл получают на заводе. Каждый завод имеет свои отличительные особенности производства, поэтому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:

  • Роторы, расположенные вертикально, электролитные.
  • Специальные печи с достаточно высокой температурой для обжига, а также специальные электропечи.
  • Транспортёры и ванны для электролиза.

В зависимости от принимаемого метода добычи металла, задействовано соответствующее оборудование.

Получение чистого цинка

Как упоминалось выше – в природе чистого вида нет. В основном добыча производится из руд, в которых он идет с различными элементами.

Для получения чистого материала задействован специальный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). После проведения процесса руда распадается на элементы: цинк, свинец, медь и так далее.

Добытый таким методом чистый металл обжигается в специальной печи. Там при определенных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.

Цинк и его характеристики

Чистый цинк

Есть 2 способа получения металла:

  1. Пирометаллургический – идет процесс обжигания, после — полученная масса восстанавливается с помощью чёрного угля и кокса. Конечным процессом является отстаивание.
  2. Электролитический – добытая масса обрабатывается серной кислотой. Полученный раствор подвергают электролизу, при этом металл оседает, его плавят в печах.

Выплавка цинка в печи

Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же температурный режим превышен, тогда материал начинает испаряться. При данной температуре допускается примесь железа 0.05%.

При процентной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатать.

Применяются различные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые направляются в специальные резервуары и там вещество опадает вниз.

Применение металла

Свойства цинка позволяют его применение во многих сферах. В процентном соотношении:

  1. Цинкование – до 60%.
  2. Медицина – 10%.
  3. Различные сплавы, содержащие данный металл 10%.
  4. Выпуск шин 10%.
  5. Производство красок – 10%.

Цинк и его характеристики

Медно-цинковый сплав

А также применение цинка необходимо для восстановления таких металлов, как золото, серебро, платина.

Цинк в металлургии

Металлургическая промышленность задействует данный элемент периодической таблицы как основной для достижения определенных целей. Выплавка чугуна, стали является главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы подвержены негативному влиянию окружающей среды. Без определенной обработки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Наилучшей защитой служит оцинкование.

Нанесение защитной плёнки на чугун и сталь является лучшим средством от коррозии. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.

Способы оцинкования

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

Горячий способ оцинкования

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

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

Цинк и его характеристики

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

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

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

Холодное оцинкование

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

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

Цинк и его характеристики

Холодное цинкование

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

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

Термодиффузионный способ

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

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

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

Цинк и его характеристики

Термодиффузионное цинкование

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

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Иные сферы применения цинка

Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.

  1. Цинковые листы. Для производства листа выполняется прокатка, в которой важна пластичность. Это зависит от температурного режима. Температура в 25 °С дает пластичность только в одной плоскости, что создает определенные свойства металла. Тут главное для чего изготавливается лист. Чем выше температура, тем тоньше получается металл. В зависимости от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После этого из листов создаются различные изделия для автомобилей, профиля для строительства и ремонта, для полиграфии и так далее.
  2. Цинковые сплавы. Для улучшенных свойств металлических изделий, добавляется цинк. Данные сплавы создаются при высоких температурах в специальных печах. Чаще всего производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для производства подшипников, различных втулок, которые применимы в машиностроении, судостроении и авиации.

В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.

В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии.

В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации.

В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.

Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/proizvodstvo-i-primenenie-cinka.html

Химические свойства цинка и его соединений :

Цинк является типичным представителем группы металлических элементов и обладает всем спектром их характеристик: металлическим блеском, пластичностью, электро- и теплопроводностью.

Однако химические свойства цинка несколько отличаются от основных реакций, присущих большинству металлов. Элемент при определенных условиях может вести себя как неметалл, например, реагировать со щелочами. Такое явление называется амфотерностью.

В нашей статье мы изучим физические свойства цинка, а также рассмотрим типичные реакции, характерные для металла и его соединений.

Положение элемента в периодической системе и распространение в природе

Металл располагается в побочной подгруппе второй группы периодической системы. В нее, кроме цинка, входят кадмий и ртуть. Цинк относится к d-элементам и находится в четвертом периоде.

В химических реакциях его атомы всегда отдают электроны последнего энергетического уровня, поэтому в таких соединениях элемента, как оксид, средние соли и гидроксид, металл проявляет степень окисления +2. Строением атома объясняются все физико-химические свойства цинка и его соединений.

Общее содержание металла в почве составляет примерно 0,01вес. %. Он входит в состав минералов, например, таких как галмей и цинковая обманка. Так как содержание цинка в них невысокое, сначала горные породы подвергаются обогащению, которое проводится в шахтных печах.

Большинство цинксодержащих минералов представляют собой сульфиды, карбонаты и сульфаты. Это соли цинка, химические свойства которых лежат в основе процессов их переработки, например, таких как обжиг.

Цинк и его характеристики

Получение металла

Реакция жесткого окисления карбоната или сульфида цинка приводит к получениюего оксида. Процесс происходит в кипящем слое. Это специальный метод, основанный на тесном контакте мелкоизмельченного минерала и струи горячего воздуха, движущейся с большой скоростью.

Далее оксид цинка ZnO восстанавливают коксом и удаляют образовавшиеся пары металла из сферы реакции. Еще один способ получения металла, основанный на химических свойствах цинка и его соединений – это электролиз раствора сульфата цинка.

Читайте также:  Валентность железа (fe), формулы и примеры

Он представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, проходящую под действием электрического тока. Металл высокой чистоты при этом осаждается на электроде.

Физическая характеристика

Голубовато-серебристый, при обычных условиях хрупкий металл. В интервале температур от 100° до 150° цинк становится гибким и его можно прокатывать в листы. При нагревании выше 200° металл становится необычайно хрупким.

Под действием кислорода воздуха куски цинка покрываются тонким слоем оксида, а при дальнейшем окислении он превращается в гидроксокарбонат, который играет роль протектора и препятствует дальнейшему взаимодействию металла с кислородом воздуха. Физические и химические свойства цинка взаимосвязаны.

Рассмотрим это на примере взаимодействия металла с водой и кислородом.

Цинк и его характеристики

Жесткое окисление и реакция с водой

При сильном нагревании на воздухе цинковые стружки сгорают голубым пламенем, при этом образуется оксид цинка.

2Zn + O₂ → 2ZnO

Он проявляет амфотерные свойства. В парах воды, разогретых до температуры красного каления, металл вытесняет водород из молекул Н2О, кроме этого, образуется оксид цинка. Химические свойства вещества доказывают его способность взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.

Окислительно-восстановительные реакции с участием цинка

Так как элемент в ряду активности металлов стоит перед водородом, он способен вытеснять его из молекул кислот.

Продукты реакции между цинком и кислотами будут зависеть от двух факторов:

  • вида кислоты
  • ее концентрации

Разбавленная серная кислота, которая не проявляет ярко выраженных окислительных свойств, реагирует с металлом по схеме:

H₂­SO₄ + Zn = Zn­SO₄ + H₂↑

Таким же образом протекают реакции элемента с фосфорной и разбавленной серной кислотами. Химические свойства, реакции цинка с нитратной кислотой имеют свои особенности.

Разбавленный раствор азотной кислоты средней концентрации и цинк взаимодействуют между собой с образованием оксида азота (II), воды и средней соли – нитрата цинка.

Концентрированная нитратная кислота с металлом реагируют таким образом, что в продуктах можно обнаружить оксид азота (IV), среднюю соль и воду.

Цинк и его характеристики

Очень разбавленный раствор азотной кислоты и цинк в качестве восстановителя взаимодействуют между собой с образованием нитрата цинка, воды и нескольких возможных продуктов: аммиака, свободного азота или оксида азота (I).

Химические свойства цинка

Уравнения реакций взаимодействия металла с растворами щелочей являются подтверждением его амфотерных свойств. В продуктах обнаруживаются комплексные соли — тетрагидроксоцинкаты и водород.

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 [Zn(OH)4] + H2

Сплавляя твердую щелочь и металл, получают соли другого вида – цинкаты. Побочным продуктом такого процесса также будет газообразный водород.

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2

Металл активно взаимодействует с галогенами, например, хлором, бромом или йодом, а также с азотом, серой и углеродом. В результате образуются средние соли – нитриды, сульфиды или карбиды.

В ряду активности металлов цинк располагается до водорода и, следовательно, является активным металлом. Однако он уступает по своим свойствам щелочным и щелочноземельным металлам.

Использование цинка в гальванических элементах

Химические свойства цинка лежат в основе принципа действия различных видов гальванических приборов. Марганцево-цинковый элемент является наиболее распространенным в технике. Он работает благодаря прохождению окислительно-восстановительной реакции между металлом и диоксидом марганца. Из них изготавливаются оба электрода и помещаются внутрь прибора.

Действующее вещество — хлорид аммония — имеет вид пасты, или же им пропитываются пористые пластины, вставленные между катодом и анодом. Воздушно-цинковый элемент представлен отрицательным цинковым электродом – катодом. Анод — это угольно- графитовый стержень, заполненный воздухом. В качестве электролита используют растворы хлорида аммония или едкого натрия.

Цинк и его характеристики

Оксид цинка

Белый пористый порошок, желтеющий при нагревании и возвращающий свой первоначальный цвет при охлаждении – это окись металла.

Химические свойства оксида цинка, уравнения реакций его взаимодействия с кислотами и щелочами подтверждают амфотерный характер соединения. Так, вещество не может реагировать с водой, но взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами.

Продуктами реакций будут средние соли (в случае взаимодействия с кислотами) или комплексные соединения – тетрагидроксоцинкаты.

Оксид цинка применяют в производстве белой краски, которую называют цинковыми белилами.

В дерматологии вещество входит в состав мазей, присыпок и паст, оказывающих на кожу противовоспалительное и подсушивающее действие.

Большая же часть производимого оксида цинка применяется в качестве наполнителя для резины. Продолжая изучать химические свойства цинка и его соединений, рассмотрим гидроксид Zn(OH)2.

Цинк и его характеристики

Амфотерный характер гидроксида цинка

Белый осадок, выпадающий под действием щелочи на растворы солей металла – это основание цинка. Соединение быстро растворяется под действием кислот или щелочей. Первый тип реакции заканчивается образованием средних солей, второй – цинкатов. В твердом виде выделены комплексные соли – гидроксоцинкаты.

Особенностью гидроксида цинка является его способность растворяться в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка и воды. Основание цинка является слабым электролитом, поэтому как его средние соли, так и цинкаты в водных растворах поддаются гидролизу, то есть их ионы взаимодействуют с водой и образуют молекулы гидроксида цинка.

Растворы таких солей металла, как хлорид или нитрат, будут иметь кислую реакцию вследствие накопления избытка ионов водорода.

Характеристика сульфата цинка

Рассмотренные нами ранее химические свойства цинка, в частности, его реакции с разбавленной сульфатной кислотой, подтверждают образование средней соли – сернокислого цинка.

Это бесцветные кристаллы, нагревая которые до 600° и выше, можно получить оксосульфаты и трехокись серы. При дальнейшем нагревании сернокислый цинк преобразуется в оксид цинка. Соль растворима в воде и глицерине.

Вещество выделяют из раствора при температуре до 39°C в виде кристаллогидрата, формула которого ZnSO4×7H2O. В этом виде его называют цинковым купоросом.

Цинк и его характеристики

В интервале температур 39°-70° получают шестиводную соль, а выше 70° в составе кристаллогидрата остается только одна молекула воды.

Физико-химические свойства сульфата цинка позволяют применять его в качестве отбеливателя при изготовлении бумаги, в виде минерального удобрения в растениеводстве, как подкормку в рационе домашних животных и птицы.

В текстильной промышленности соединение используют в производстве вискозной ткани, в окрашивании ситца.

Сернокислый цинк входит также в состав раствора электролита, применяемого в процессе гальванического покрытия слоем цинка железных или стальных изделий диффузным способом или методом горячего оцинкования.

Слой цинка в течение длительного времени защищает такие конструкции от коррозии. Учитывая химические свойства цинка, нужно отметить, что в условиях высокой солености воды, значительных колебаний температуры и влажности воздуха оцинкование не дает желаемого эффекта.

Поэтому в промышленности нашли широкое применение сплавы металла с медью, магнием и алюминием.

Применение сплавов, содержащих цинк

Для транспортировки многих химических веществ, например, аммиака, по трубопроводам, необходимы особые требования к составу металла, из которого изготовлены трубы.

Они изготавливаются на основе сплавов железа с магнием, алюминием и цинком и обладают высокой антикоррозионной устойчивостью к действию агрессивной химической среды.

Кроме этого, цинк улучшает механические свойства сплавов и нивелирует вредное влияние таких примесей, как никель и медь. В процессах промышленного электролиза широкое применение получили сплавы меди и цинка. Для транспортировки продуктов нефтепереработки используют танкеры.

Они построены из алюминиевых сплавов, содержащих, кроме магния, хрома и марганца, большую долю цинка. Материалы такого состава обладают не только высокими антикоррозионными свойствами и повышенной прочностью, но еще и криогенной стойкостью.

Роль цинка в организме человека

Содержание Zn в клетках составляет 0,0003%, поэтому его относят к микроэлементам. Химические свойства, реакции цинка и его соединений играют важную роль в обмене веществ и поддержании нормального уровня гомеостаза, как на уровне клетки, так и всего организма в целом. Ионы металла входят в состав важных ферментов и других биологически активных веществ.

Например, известно, о серьезном влиянии цинка на формирование и функции мужской половой системы. Он входит в состав кофермента гормона тестостерона, отвечающего за фертильность семенной жидкости и формирование вторичных половых признаков.

Небелковая часть еще одного важнейшего гормона — инсулина, вырабатываемого бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, также содержит микроэлемент. Иммунный статус организма тоже напрямую связан с концентрацией в клетках ионов Zn+2, которые находятся в гормоне тимуса – тимулине и тимопоэтине.

Высокая концентрация цинка регистрируется в структурах ядра – хромосомах, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и участвующих в передаче наследственной информации клетки.

Цинк и его характеристики

В нашей статье мы изучили химические функции цинка и его соединений, а также определили его роль в жизнедеятельности организма человека.

Источник: https://www.syl.ru/article/373953/himicheskie-svoystva-tsinka-i-ego-soedineniy

Цинк в строительстве: особенности металла, его плюсы и минусы

Цинк и его характеристики

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.

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.

Цинк – это радиоактивный изотоп, для которого характерен период полураспада 244 дня.

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:
  • 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.

Цинк отличается от прочих металлов тем, что легко поддается деформации при температуре от 100 ºС до 150 ºС. В таком температурном диапазоне цинк так же поддается ковке и прокату в тонкие листы.

Плюсы и минусы

Цинк и его характеристики

  • 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.

Минусы:

  • 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

Физические свойства:

  • 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/см3, в жидком — 6, 66 г/см3.
  • Относительное удлинение 40-50%.
  • Легко растворим в кислотах.
  • Легко растворим в щелочах.
  1. О том, как правильно плавить цинк, смотрите в видеоролике:
  2. Химические свойства цинка:
  • 3d104s2 — 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

Цинк и его характеристикиФормула цинка следующая: Zn. Конфигурация внешнего слоя атома — 4s2. Цинк имеет химическую связь металлическую, кристаллическую решетку – гексагональную, плотную.

Цинк в природе состоит их трех стабильных изотопов (перечислим их: 64Zn (48,6%), 66Zn (26,9%) и 67Zn (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.

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

Цинк применяется в следующих отраслях:

  • 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.
Читайте также:  Формула нитрата кальция в химии

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:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/osobennosti-ego-plyusyi-i-minusyi.html

Цинк (Zn, Zincum)

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).

Цинк и его характеристики

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.

Цинк и его характеристики

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.

Цинк и его характеристики

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.

Источник: http://www.calorizator.ru/element/zn

Свойства цинка

Кровельные покрытия, которые не ржавеют, достаточно эффективная борьба с простудой, система хранения электричества внутри аккумулятора и ещё много сфер использования. Всё это о цинке.

Конечно, ему далеко до ценности платины или золота, да и эффективность ниже, чем у серебра или меди, однако, популярность свою он не теряет.  Цинк находится на 24 месте по распространённости из 92 элементов земной коры.

В тоже время, чтобы добыть 65 граммов металла, нужно обработать более одной тонны породы в области залежей данного химического вещества.

Характеристика цинка

Цинк и его характеристики

Физические свойства цинка

Рассмотрим более детально физическое состояние цинка. Главную роль здесь играет температурный режим.

В то время, как при комнатной температуре он является довольно хрупким материалом с плотностью 7130 кг/м3 (больше, чем плотность стали) и почти не гнется, то с ростом температуры цинк легко поддается изгибанию. При высоких температурах становится доступен листовой прокат цинка на заводах.

Увеличение температуры до 250-300 С, металл становится жидким, а при 400-450 °С – и вовсе испаряется. В этом заключаются уникальные физические качества цинка. При действии кислот и щелочей, он рассыпается, взрывается, расплавляется.

При визуальном исследовании куска цинка, вы увидите серовато-белый оттенок. Стоит отметить, что так выглядит именно оксид, формирующийся вследствие реакции чистого металла с кислородом и углекислым газом при высоком уровне влажности. Чистый цинк выглядит следующим образом:

  • блестит
  • голубой оттенок
  • белесый налет 
  • серебристый.

Химические свойства цинка

Свойства вещества цинк позволяют ему проявлять высокую активность. Он отличается выраженными восстановительными свойствами, по активности проигрывает только щелочно-земельным металлам. Амфотерные свойства цинка также ярко выражены.У добытого и не переработанного материала имеются изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

Атомы цинка объединены в гексагональные кристаллы с плотной упаковкой. Больше всего цинка используют для процесса гальванизации, в основе которого лежит электролиз, подразумевающий нанесение на железо тонкого слоя цинка.

Окружающий воздух, а именно смесь кислорода и углекислого газа, способствуют формированию карбоната цинка, который предотвращает факт ржавления (коррозии) металлов во влажной среде. В ядре атома изотопа цинка 64Zn присутствуют тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а прочие изотопы отличаются от него исключительно количеством нейтронов.

Учеными выделены искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десяток изомерных состояний ядер, в числе которых и самый долго живущий изотоп — 65Zn, имеющий период полураспада 243,66 суток.

Внешний энергетический уровень атома цинка имеет пару электронов, являющихся валентными:

Вследствие химического взаимодействия цинк способен отдавать свои валентные электроны, т.е. выступать в качестве их донора, в результате чего он сам становится положительно заряженным ионом:

Кроме этого, он активно вступает во взаимодействие с неметаллами, водой, кислотами, щелочами, аммиаком, различными оксидами и солями.

Цинк и его характеристики

Оксид цинка- свойства

Оксид, или окись цинка является неорганическим веществом, которое очень востребовано в различных сферах производства, в медицине и в быту. Имеет формулу — ZnO. В природе представлен минералом — цинкит.Он представляет собой мелкий кристаллический порошок белого цвета.

В воде не растворяется, возгоняется при t +1800 °C, а плавление происходит при +2000 °C. Характеризуется наличием полупроводниковых свойств, низким уровнем теплопроводности, а также свойством поглощать ультрафиолет. У тонкой пленки наблюдаются пьезоэлектрические качества.

Нагревание способствует смене цвета на желтый, остывая, он снова становится белым. Горению не подвержен. Контакт с кожей не приводит к появлению раздражения, даже наоборот, проявляет противовоспалительные и обеззараживающие свойства. Данный амфотерный оксид, легко вступает в реакцию как с кислотами, так и со щелочами.

Вследствие реакции с кислотами образуются соли, а продуктом взаимодействия со щелочами является получение комплексных соединений — гидроксоцинкатов.

Также легко вступает в реакцию с такими веществами как:

  • водород 
  • углерод
  • раствор аммиака
  • угарный газ
  • метан
  • карбид кальция
  • ферросилиций. 

Цинк и его характеристики

  • наполнителя и красителя для резины, полимеров, бумаги
  • вулканизирующего агента для определенных видов каучуков
  • катализатора при синтезе метанола
  • пигмента для лакокрасочной промышленности (цинковые белила)
  • реагента для создания стекла и красок на основе жидкого стекла, в составах-преобразователях ржавчины
  • в составе покрытия для обеззараживания стен и потолков в больницах
  • составляющего компонента кремов, мазей, пудр и присыпок в косметологии и фармацевтике. Также входит в состав кремов для загара и зубных паст
  • минеральной добавки в корм для животных
  • сырья на стекольном и керамическом производстве, а также во многих других отраслях. 

Свойства гидроксида цинка

Формула гидроксида цинка – Zn(OH)2. Он является амфотерным, то есть может отдавать в реакциях с другими соединениями как атомы (ионы) водорода, так и гидрокси-группы (анионы гидроксила).

В стандартных условиях гидроксид цинка является веществом белого цвета. Может существовать в двух агрегатных состояниях – кристаллическом и аморфном. Он практически не растворим в воде.

Способен поглощать углекислый газ из воздуха, а также вступать в реакции комплексообразования.

Химическая формула Zn(OH)2 говорит о том, что в составе присутствует один атом цинка (Ar = 65 а.е.м.), два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.) и два атома водорода (Ar= 1 а.е.м.). Согласно данной химической формуле можно высчитать молекулярную массу гидроксида цинка:

  • Mr(Zn(OH)2) = Ar(Zn) + 2×Ar(H) + 2×Ar(O);
  • Mr(Zn(OH)2) = 65 + 2×1 + 2×16 = 65 + 2 + 32 = 99.

Также, стоит отметить, что гидроксид цинка – это электролит, способный диссоциировать на ионы в водном растворе по такому уравнению реакции:

На сегодняшний день известно 5 полиморфных модификаций, устойчивость из которых проявляет лишь модификация с ромбической сингонией. Гидроксид цинка используется главным образом для реакций синтеза разных соединений цинка, больше всего, солей.

Свойства солей цинка

Цинк способен образовывать большое количество разнообразных солей. Отметим, что входить он может как в состав катионов, так и в состав анионов. Опишем более подробно самые важные из цинковых солей:

  • хлорид цинка — ZnCl2. Это вещество синтезируют реакцией взаимодействия металлического цинка или его оксида с соляной кислотой. Данная соль при условии избытка соляной кислоты способна образовывать комплексную кислоту (тетрахлорцинк — водородную) — H2ZnCl4. Полученная сильная кислота легко растворяет оксиды на поверхности металлов, по этой причине активно применяется во время паяния. Кроме этого, сам хлорид цинка отличный антисептик 
  • сульфат цинка — ZnS04 также применяется в качестве антисептика в медицине. Сульфат, хлорид и прочие растворимые соли цинка вступают в реакцию гидролиза в водном растворе. При этом раствор приобретает кислую реакцию среды
  • сульфид цинка — ZnS – это порошкообразное вещество бледно-желтого цвета. Он плохо растворяется в воде. В природе встречается в виде минерала — цинковый блеск или цинковая обманка. Поскольку он является солью слабой кислоты, то с легкостью растворяется в минеральных кислотах. В паре с сульфатом бария его используют для создания минеральной краски — литопона. Такая краска стоит дешевле, чем свинцовые белила, однако на свету менее устойчива. Получить сульфид цинка можно в результате реакции взаимодействия сульфида бария с сульфатом цинка. Интересно, что данный сульфид под действием ультрафиолетовых и радиоактивных лучей способен светиться, т. е. проявляется свойства люминофора, вследствие чего активно применяется в электронно-лучевых трубках. 

Различные соединения цинка применяют в качестве микроудобрений в сельском хозяйстве. Вещества, в составе которых присутствует цинк, входят в состав биоорганических соединений, оказывающих действие на жизнедеятельность разных организмов (положительное экологическое значение).

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/zink/svoystva-tsinka/

Цинк — общая характеристика элемента, химические свойства цинка и его соединений

Цинк и его характеристикиЦинк — 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 3d104s2. В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего энергетического уровня, поскольку конфигурация d10 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.

  1. Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:
    4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.
  2. 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
  3. Взаимодействие цинка со щелочами
    Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:
  4. Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
  5. при сплавлении образует цинкаты:
    Zn + 2KOH → K2ZnO2 + H2.
  6. Взаимодействие с аммиаком
    С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка:
  7. 3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
  8. Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2.
  9. Взаимодействие цинка с оксидами и солями
    Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:
  10. Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4;

растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка:

Zn + CuO → Cu + ZnO.

Оксид цинка (II) ZnO – белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску. Плотность 5,7 г/см3, 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/см3, 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.

Источник: http://himege.ru/cink-obshhaya-xarakteristika-elementa-ximicheskie-svojstva-cinka-i-ego-soedinenij/

Ссылка на основную публикацию