Физические и химические свойства цинка и его роль в природе

Цинк относится к металлам. При нормальных условиях представляет собой хрупкое кристаллическое вещество голубоватого цвета, которое на воздухе быстро тускнеет. Добывается из металлических руд. Содержится в живых организмах – необходим для синтеза нуклеиновых кислот. Используется в промышленности, производстве украшений, медицине.

История открытия

С древности применялись сплавы этого элемента с другими металлами. Самый известный – латунь. Еще Парацельс описывал цинк и назвал его Zincum.

Этот элемент долго не удавалось получить. Только в середине XVIII века английский химик выделил его пары путем дистилляции. Немного позже началось его производство. Через несколько лет был открыт еще один способ получения этого металла из оксида с помощью прокаливания с углем. А с начала XX века его стали получать методом электролиза.

Цинк в таблице Менделеева

Zincum в таблице Менделеева обозначается символом Zn. Относится к 12 группе четвертого периода. Стоит под номером 30. Атомная масса элемента – 65,38.

Строение атома цинка

Атом Zn состоит из положительно заряженного ядра из 30 протонов. Вокруг него движутся 30 электронов по 4 орбитам.

Конфигурация атома 3d104s2. Кристаллы вытянуты и имеют гексагональную упаковку.

Физические свойства

Это хрупкий, но твердый металл. По цвету – голубовато-серебристый. Если сгибать пластинку цинка при комнатной температуре, то будет слышен треск.

Плотность – 7,13 г/см3. При наличии примесей становится более хрупким. Чистый цинк при температуре выше 100° пластичен, прокатывается в тонкие листы.

Этот металл деформируется при t° 210°С. Среди металлов у него довольно низкая температура плавления – 419,6°С. При этом уменьшается плотность и увеличивается объем. При t° 906°С начинает кипеть.

Другие свойства Zn:

теплоемкость 0,382 kJ/kgK;
теплопроводность 18°;
электропроводность 5,9 Ώm;
предел прочности 200-250 Мн/м²;
магнитная восприимчивость -0,157.

Химические свойства

Это активный химический элемент. Способен изменяться даже на воздухе: покрывается тонкой пленкой оксида. При повышенной температуре и влажности может разрушаться.

При высокой температуре сгорает, образуя яркое пламя. Реагирует при взаимодействии с газами. При сильном нагревании – с водой, серой.

Водород, азот и углерод не вступают в реакцию с цинком. Этот элемент обладает антикоррозионной стойкостью.

Другие химические свойства:

реагирует с серой, кислородом, фосфором;
при повышенной температуре при взаимодействии цинка вместе с сероводородом или водой начинает выделяться водород;
при взаимодействии цинка с щелочами образуются соли;
реагирует с кислотами или их растворами – выделяется водород;
окисляется при контакте с железом.

Важное свойство этого элемента – он может вытеснять некоторые металлы из растворов солей или оксидов. На примере уравнений с цинком и сульфатом меди видно, как получается медь: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4; Zn + CuO = Cu + ZnO.

Цинк в природе

Чистый цинк не встречается. Добывается из металлических руд, где его содержится не более 1-4%. Крупнейшие месторождения расположены в Казахстане, Австралии, Боливии.

Самая распространенная руда, содержащая этот металл – сфалерит. Из-за примесей может быть любого цвета, потому называется еще цинковой обманкой. Встречаются также другие минералы:

цинкит;
смитсонит;
каламин;
смесь цинковой обманки и бурого шпата.

Полученную руду концентрируют, осаждают и обжигают. Получается оксид. Из него путем электролиза добывают цинк с чистотой 98,7-99,9%. Из примесей могут присутствовать свинец, олово, железо, медь.

Применение

Цинк высокой очистки используют при добыче золота и серебра. Это один из элементов, который присутствует в батарейках и аккумуляторах, содержится в припоях.

Благодаря антикоррозионным свойствам металл часто используется для защиты железа или стали от ржавчины. Чистую его форму применяют также в полиграфии. Кроме этого из него делают мелкие детали различных механизмов, автомобилей.

Особенно широко применяются различные химические соединения:

селенид – для получения оптических стекол для углекислотных лазеров;
хлорид – при пайке металлов;
теллурид и фосфорит – хорошие проводники;
сульфид – для производства люминесцентных красок;
фосфид применяется, как отрава для грызунов;
окись – для получения белой краски, как добавка к резине, повышающая ее прочность;
гидроксид цинка – адсорбент в хирургических повязках.

В промышленности и машиностроении часто применяются сплавы. Самый известный из них – латунь. Это соединение цинка с медью. Иногда к данному металлу добавляется никель, свинец, железо, марганец.

Латунь прочная, не окисляется, не подвергается коррозии. Применяется при производстве посуды, предметов интерьера, сантехники, ювелирных изделий.

В машиностроении используется сплав с медью, магнием, алюминием – ЦАМ. Он прочный, стойкий к коррозии, хорошо поддается литейной обработке. Изделия из него долговечны, не деформируются, мало весят. Из этого сплава изготавливаются детали самолетов, автомобилей, затворы пистолетов.

В ювелирном деле часто элемент соединяется с золотом. Такой сплав обладает большей пластичностью. Из него получается белое золото, которое ценится при производстве украшений.

Цинк – важный минерал, необходимый для деятельности живых организмов:

входит в состав ферментов;
участвует при синтезе гормонов, белков, аминокислот;
регулирует работу простаты и выработку спермы;
участвует в расщеплении алкоголя.

Поэтому этот микроэлемент применяется в медицине. Входит в состав мазей и кремов для лечения кожных заболеваний и ускорения заживления ран. Витамины с цинком назначаются для укрепления иммунитета, улучшения состояния кожи и волос. Препараты, содержащие это вещество, оказывают антисептическое, вяжущее, противовоспалительное и подсушивающее действие.

Цинк – это металл, который благодаря своим свойствам широко применяется в разных областях человеческой деятельности. Начиная от фармации и заканчивая машиностроением. Напишите в комментариях, где еще можно использовать этот элемент и какую пользу он приносит. Поделитесь статьей в социальных сетях, а также сохраните ее в закладках, чтобы не потерять полезную информацию.

Свойства, применение и биологическая роль цинка в жизни человека:

Источники:

https://ferrolabs.ru/blog/tsink-i-ego-splavy
https://mineralpro.ru/minerals/zinc
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BD%D0%BA
http://himege.ru/cink-obshhaya-xarakteristika-elementa-ximicheskie-svojstva-cinka-i-ego-soedinenij
https://allmetalls.ru/zn.html