Цинк

Zn (Zincum)

Цинк представляет собой металл светло-голубого цвета, который может принять тусклый оттенок на воздухе. В таблице Менделеева он входит во вторую группу четвёртого периода периодической системы.

История появления цинка

В древние времена цинк не был известен. Были известны такие металлы как железо, латунь. Выделить цинк из латуни в течении многих веков не удавалось. В середине 18 века в Англии ряд ученых смогли получить металл дистилляционным образом. Через несколько лет был создан новый способ получения цинка. Он заключался в горячем плавлении с дальнейшим охлаждением в холодильных камерах. Данный способ стал основой для дальнейшего получения цинка. Ученые детально раскрыли тонкости его получения и считаются первыми открывателями данного метала.

В 19 веке ряд других ученых смогли получить цинк новым способом. Данный метод заключался в температурной обработке. В нашей стране цинк был получен в 20 веке. Через несколько лет американцы запатентовали новый способ получения металла. Это был электролитический метод.

телефон

Происхождение названия «цинк»

С немецкого языка цинк обозначает кристаллы, напоминающие иглы. Впервые о данном металле было рассказано в работах Парацельса. Известно более 60 минералов цинка. Среди них можно отметить цинкит, виллемит, смитсонит. Самый часто встречающийся минерал — это сфалерит. Иногда его именуют цинковая обманка. В основе данного минерала лежит сульфид цинка. С помощью различных примесей можно получить всевозможные оттенки. Однако данный минерал весьма сложно определить. Отсюда и берет сфалерит свое второе название: цинковая обманка.

Цинковая обманка является основой для других минералов цинка. Среди них можно выделить цинкит, каламин и многие другие. В алтайских рудниках не редко можно встретить смесь цинковой обманки и бурого шпата. Такую смесь называют бурундучная руда. Если посмотреть на нее издалека, то можно заметить схожесть с известным зверем.

Сфалерит

В земле находится порядка от 8 до 10 % цинка. В некоторых вулканических породах можно найти большое содержание цинка. Считается, что цинк приходит с подземными водами, из которых осаждаются сульфиды цинка. Данные сульфиды находят свое широкое применение в промышленности. Вместе с этим цинк можно встретить в морской воде, озерах и реках. В организме человека и животных так же имеется цинк. Он может составлять до 4 % от общей массы. В определённых организмах наблюдается повышенное содержание данного металла.

Где можно встретить цинк

Цинк в можно встретить в Австралии, на территории Казахстана, и Ирана. В нашей стране он производится на предприятии Дальполиметалл.

Получение цинка

В природе чистого цинка не существует. Он содержится, как правило, в различных рудах. Что бы получить чистый цинк нужно проводить ряд химических, термических процессов. Так же посредством химических процессов получаются различные концентраты цинка. Они используются при производстве серной кислоты.

Оксид цинка получается несколькими вариантами. Обожжённый концентрат спекают. Получается зернистый и газопроницаемый состав. Далее его обрабатывают посредством угля, кокса при высокой температуре. Пары метала, выпадающие в конденсат, размещают в специальные формы. Существует несколько способов восстановления металла. Среди них необходимо выделить роторный способ, заключающийся в ручном обслуживании. Позднее появились механизированные системы и дуговые электропечи. Получение цинка из свинца производится в шахтных печах. Со временем технологии получения цинка усовершенствовались, однако оставался большой процент примеси при получении металла. Одним из самых распространенных способов очищения метала было его отстаивание от примесей под высокой температурой. Это позволяло получить металл с чистотой до 98 %. Наиболее дорогая и трудная очистка позволяет получить металл с чистотой до 99,9%. В частности, из цинка удаляются такие элементы как свинец, железо. Такой процесс позволяет получить более чистый металл. Однако в нем по-прежнему содержалось несколько процентов примесей. Среди главных элементов примесей можно выделить кадмий.

При высокой температуре с помощью способа отстаивания можно получить цинк с чистотой до 98 %. Данный способ называется дистилляционная очистка. В частности, цинк очищается от свинца. Более сложный процесс очистки цинка от посторонних элементов позволяет получить метал с чистотой до 99 %. Из цинка удаляется кадмий. Очистить металл от примесей можно с помощью серной кислоты. Обожжённые концентраты вступают в реакцию с металлом и удаляют различные примеси. Раствор в дальнейшем необходимо подвергнуть электролизу. В результате данного процесса на катодах оседает цинк. После оседания он снимается под высокой температурой в специальных печах. Такой способ позволяет получить металл с чистотой до 99%.

Отходы, полученные в процессе очищения, используют для создания цинкового купороса.

Физические свойства цинка

Цинк — это металл светлого цвета с серебристым оттенком. При обычной комнатной температуре он весьма хрупок. Если начать сгибать металл, то можно услышать небольшой треск. Это растрескиваются кристаллы от трения. При температуре более 100 градусов металл становится пластичным. Если в цинке имеются примеси, хрупкость металла значительно повышается.

Химические свойства

Цинк считается элементом, способным образовывать амфотерные соединения. В атмосфере цинк оксидируется и образует пленку. Цинк не вступает в реакцию щелочами и кислотами. Реакция происходит только при добавлении небольшого объема сульфата меди. При температуре цинк вступает в реакцию с галогенами и способствует образованию галогенидов. При добавлении в цинк фосфора образуются фосфиды. Взаимодействие с серой или ее аналогами образует халькогениды. С такими веществами как азот, бор цинк не вступает в реакцию. Нитрид цинка получается посредством реакции цинка и аммиака при температуре от 500 до 600 градусов.

Использование цинка

Данный металл находит свое применение для получения некоторых металлов в чистом виде. В первую очередь речь идет о золоте. Как правило, благородные металлы очищаются посредством цинка, если они добыты подземным способом. Вместе с этим цинк применяется для получения благородных металлов из свинца. Полученный метал часто называют серебристая пена, которая впоследствии обрабатывается аффинажными способами.

Помимо этого, цинк активно применяется в качестве антикоррозийного элемента для стали и других металлов. При этом металл не должен иметь механических повреждений. Это относится к автомобилестроению и кораблестроению. Так же цинк используется для строительства мостов, бытовых предметов и различных конструкций.

Цинк является важным элементов при создании аккумуляторов и батареек. Химические источники тока являются популярным решением получения энергии как для мелких потребностей, таки крупных объектов. Соединения цинка с марганцем, ртутью, медью, хромом, хлором и другими химическими элементами позволяют получить эффективный источник тока.

При создании воздушных аккумуляторов цинк играет важнейшую роль. Благодаря данному металлу, получается создать аккумулятор с большой энергоемкостью. Такие аккумуляторы применяются для запуска двигателей. Вместе с этим в электромобилях аккумуляторы, созданные с применением цинка, обеспечивают транспортному средству пробег более 900 километров без подзарядки.

При создании полиграфической продукции цинк становится незаменимым элементом. В частности, для создания матриц печати многотиражной продукции. Уже более двух веков применяется способ цинкографии. Он заключается в изготовлении штампа на основе пластины из цинка и вытравливания на ней изображения. Хорошее изображение, рисунок получается при добавлении свинца. Остальные примеси могут ухудшить качество продукции. Перед изготовлением цинковую матрицу отжигают при заданной температурой и придают необходимую форму. Цинк так же применяется для создания определённых припоев. Припои с цинком позволяют уменьшить температуру плавления.

Помимо этого, цинк активно применяется в медицинских целях. Его окись является отличным противовоспалительным средством и хорошим антисептиком. Мази с цинком являются незаменимым средством для заживления ран. Врачи рекомендуют чаще употреблять продукты с содержанием металла. Цинк активно влияет на улучшение работы половой, нервной и пищеварительной системы. При производстве гормонов, ферментов цинк является важнейшим незаменимым элементом. Пониженное содержание цинка может вызвать ухудшение работы организма. Очень много цинка находится в морских продуктах.

При производстве краски окись цинка становится основой для создания белил.

В латуни цинк это один из главных компонентов. А сплавы с алюминием дают цинку высокие механические качества. Такие сплавы используются в промышленности. Точное литье позволяет применять сплав цинка при производстве деталей оружия. К примеру, затворов травматических пистолетов. Вместе с этим из сплава цинка изготавливают фурнитуру для мебели, деталей автомобилей и другие изделия. С помощью сульфида цинка создаются люминофоры. Помимо этого, сульфиды применяются для создания гибких экранов.

Теллурид цинка является важным элементом для создания полупроводников. Фосфид цинка является основой для создания отравы для мелких вредителей.

Покрышки для автомобилей, имеющие в своём составе окись цинка, имеют высокое качество и прочные характеристики.

При производстве оптических стекол применяется селенид цинка.

В состав многих красок входит цинк. Окись цинка используется для создания белой краски. Она находит сове активное применение при производстве космических аппаратов. Краска с добавлением цинка хорошо отражает цвет. Такой отражатель можно получить только с помощью цинка.

Для обнаружения радиации цинк стал незаменимым элементом. Лучи радиации вспыхивают в присутствии сульфида цинка.

В быту нередко можно встретить предметы и изделия, имеющие в своём составе цинк. Например ведра, ванны, посуда, кровельные листы. Такие изделия обеспечивают продолжительный срок эксплуатации, а также имеют низкую стоимость по сравнению с изделиями из другого материала. Количество оцинкованных изделий растет каждый год.

Для изделий из металла, которые в дальнейшем будут использоваться в агрессивной среде цинковое покрытие стало единственно возможно защитным способом. Речь идет о металлических изделиях, которые эксплуатируются в озерах, реках, а также в атмосфере. Морские платформы, трубопроводы и другие подводные и надводные конструкции имеют цинковое покрытие. Его отсутствие приводит к преждевременному выходу оборудования и конструкции из строя, и соответственно требует постоянного ремонта и финансовых затрат. Сварные швы становятся защищенными от воздействия атмосферы, если на них наносится цинковое опыление.

Мировое производство цинка

Цинк считается одним из самых часто используемых металлов. Перед ним стоят железо, алюминий и другие металлы. Только за 2009 год в мире получено более 11 тысяч миллионов тонн. Однако в настоящее время наблюдается снижение производства данного металла. Больше всего цинка, согласно представленной информации, производится в Соединенных Штатах Америки.

Вредность цинка для организма

При попадании в организм солей цинка, а также сульфатов может произойти серьезное отравление организма. Достаточно одного грамма, что бы у человека началась рвота и головные боли. В обычной жизни длительное хранение пищевых продуктов в оцинкованной посуде может так же вызвать большие проблемы в организме. Отравления могут оказать негативное воздействие на дальнейшее развитие организма, а также вызвать бесплодие у женщин, образовать малокровие, задержать рост и многое другое.

Оксид цинка попадает в организм посредством вдыхания паров. Во рту может появиться сладкий привкус. Вместе с этим человек теряет аппетит, ощущается жажда. Наблюдается повышенная утомляемость, постоянная боль в груди, вялость, кашель и общее ухудшение самочувствия.

Но необходимо помнить, что цинк имеется в любом организме. Он нужен для правильного и полноценного развития клеток. Для борьбы со старением цинк один из немногих элементов, который оказывает активное омолаживающее действие. Поэтому недостаток цинка приводит к ряду заболеваний, среди которых можно отметить диабет, половые проблемы и многое другое.

телефон