Таблица Менделеева. Цинк

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 (CAS-номер: 7440-66-6) при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

История и происхождение названия

Сплав цинка с медью — латунь — был известен ещё в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его окиси с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.
 Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II. Это слово, вероятно, восходит к нем. Zinke, означающее «зубец» (кристаллы металлического цинка похожи на иглы).

Получение

Цинк в природе как самородный металл не встречается. 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. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. Чистый цинк из оксида ZnO получают двумя способами. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °C: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.
 Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные 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. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учете переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

Физические свойства

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами а = 0,26649 нм, с = 0,49431 нм, пространственная группа P 6₃/mmc, Z = 2. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Собственная концентрация носителей заряда в цинке 13,1×10²⁸ м^-3

https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Ffishki.net%2F3542725-cink-i-jeto-ne-vsyo-o-nyom.html&utm_source=aab&platform=desktop

Кого, в своё время, не забавлял кусочек цинка брошенный в соляную кислоту? Пузырьки, шипение... водород. Ну, а если учитель вышел, на мгновение, а в кармане(по какой то случайности) оказались спички...
 Короче, поговорим о цинке.

Достоверная даты открытия цинка неизвестна. С происхождением названия, как то всё тоже неоднозначно. Есть, например, немецкая версия "zinke" ( "остриё", или "зуб")потому что кристаллы металлического цинка похожи на иглы, на что указал, впервые, в своих трудах Филипп Парацельс 1493г.р. (полное имя не хватит дня перечислить) - алхимик, врач, философ, естествоиспытатель, который даже способствовал внедрению химических препаратов в медицину(!!!).

Знаменитая фраза "Всё — яд, всё — лекарство; то и другое определяет доза" принадлежит именно ему. Есть поклонники персидского происхождения слова: "ченг" или "чанг" (tschang), и им вообще пофиг, что это слово означает не только цинк, а вообще камни. Имеется и менее правдоподобная(смотря для кого, конечно) версия и снова от немцев. Они "глаголят", что название цинк произошло от древнегерманского "цинко" (что означало бельмо на глазу(похоже на окись цинка)). Сразу хочу повторить "от древнегерманского слова", а не в современной версии. Знаю таких, набегут на цитаты растащат... А есть ведь ещё немецкий вариант, возможно, слово цинк произведено от немецкого Zian - олово. Поди теперь разберись.

Так что же ты такое, цинк? Цинк в природе как самородный металл не встречается. Цинк это простое вещество которое при обычных условиях — хрупкий металл голубовато-белого цвета, тускнеющий на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка. Состав соединений цинка оставался неизученным вплоть до 18 века, хотя некоторые из них, например белый купорос (сульфат цинка), использовали для получения латуни, добавляя к расплаву меди вместе с порошком угля. В 1721 г. саксонский металлург Иоганн Фридрих Генкель (учитель Ломоносова) подробно описал цинк и его некоторые минералы и соединения.

Не занижая заслуги Генкеля стоит упомянуть, что о латуни упоминают многие авторы, в том числе Аристотель, который рассказывает о производстве латуни в стране моссинеков, но... Может Аристотель зачитывался приключениями аргонавтов?

Кто же теперь узнает? "...проплыли страну страну моссинеков, живущих в деревянных домах, беспорядочно совокупляющихся и носящих неописуемой длины копья и белые щиты в форме листьев плюща..." Может речь о Колхиде??????

В древнем мире производство латуни восходит, вероятно, ко II веку до н. э. Небольшие количества цинка, присутствующие в образцах древнеегипетской меди отражают состав местных руд, но для выплавки латуни, датируемой 1400–1000 гг до н.э. и содержащей около 23% цинка, уже должны были преднамеренно смешивать медную руду с цинковой. Что же касается производства металлического цинка, то есть основания полагать, что оно зародилось в Индии около 12 века. Латунь получали и на Кипре. Сплав цинка с медью был известен ещё в Древней Греции и Египте, в Индии (в 7 веке), Китае (в 11веке). Но долгое время не удавалось выделить чистый цинк. Почему? Да потому что при получение сплавов цинка из смешанных руд не требует выделения самого цинка. А вот китайские мастера овладели искусством выплавки цинка. Цинковые монеты использовались в годы правления династии Минь (1368–1644). Если говорить про средневековую Европу, то специального производства цинка ещё не было, хотя небольшие количества всё же получались при производстве свинца, серебра и латуни, поэтому ввозился индийский и китайский цинк.

Но история не стоит на месте. И в 1738 году англичанин Уильям Чэмпион запатентовал дистилляционный способ получения цинка, т.е. процесс перегонки металлического цинка из каламина с использованием древесного угля в плавильной печи, что послужило началу выплавки цинка в промышленном масштабе. И в 1743 году в Бристоле вступил в строй первый цинковый завод, основанный Уильямом Чэмпионом. Но во всей этой истории есть небольшой "душок". А дело в том, что в Германии, в 1746 году Андреас Сигизмунд Маргграф разработал похожий способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха, в глиняных огнеупорных ретортах(перегонных аппаратах) с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. Маргграф описал свой метод во всех деталях и этим заложил основы теории производства цинка. Поэтому его часто называют первооткрывателем цинка.

И в двух словах, как всё быстренько-быстренько пошло в "гору". В 1805 году Чарльз Гобсон и Чарльз Сильвестр из Шеффилда запатентовали способ обработки цинка способом прокатки при 100—150 °C.
 1 января 1905 году первый в России цинк был получен на заводе "Алагир" во Владикавказе(сейчас это завод "Электроцинк"). Первые заводы, где цинк получали электролитическим способом, появились в 1915 году в Канаде и США Сейчас известно 66 минералов цинка.
 Цинк — энергичный водный "мигрант", особенно это характерно в термальных водах. 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.

Что бы не занимать слишком много места и времени пропустим перечисления месторождений и процесс добычи цинка из полиметаллических руд(не-е-е, если кому надо, только "цинканите").

Притормозим чуть на применении. Ну во первых; чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро), во вторых с помощью цинка извлекают то же золото и серебро из чернового свинца в виде интерметаллидов(химических соединений двух или более металлов) цинка. Не забудем и про оцинковку поверхностей для защиты от коррозии. Да-да самое обыкновенное ведро тоже его "рук" дело. Ну, а без оцинкованного днища какого ни будь авто и поста не было бы. Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах. Он вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Сплавы цинка с алюминием и магнием, благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам широко используются в машиностроении, а именно для точного литья. Кстати, в оружейном деле из некоторых сплавов, иногда, отливают затворы пистолетов, которые рассчитаны на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов(поэтому их в цветмет и не принимают). Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры. Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах. Перечислять можно до бесконечности.

Цинк играет и огромную биологическую роль.
 В организме взрослого человека содержится в среднем около 2 г цинка, в виде его соединений, который концентрируется преимущественно в простате, мышцах, печени и поджелудочной железе. На этом чуть задержимся.
 Цинк необходим для продукции спермы и мужских гормонов( а тут как ни крути, 50 миллилитрах человеческой спермы содержится около 10 миллиграммов цинка), необходим для метаболизма витамина E, необходим для расщепления алкоголя в организме, важен для нормальной деятельности простаты, участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста.

Недостаток же цинка в организме приводит к ряду расстройств. Среди них — раздражительность, утомляемость, в более сложных случаях - потеря памяти, депрессивные состояния, снижение остроты зрения, уменьшение массы тела, снижение уровня инсулина, аллергические заболевания, анемия. 

Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в тыквенных и подсолнечных семечках, кунжуте, мясе, сыре, овсяной крупе, бобовых, шоколаде, ну и на любителей, в устрицах. Цинк – одно из наиболее важных биологически активных элементов и необходим для всех форм жизни.
 Цинк влияет на вкус и обоняние. Из-за нехватки цинка, необходимого для полноценного развития плода, многие женщины в первые 3 месяца беременности жалуются на капризы вкуса и обоняния.

Считается, что существует определенная связь между умственными и физическими способностями человека и содержанием цинка в его организме. Так, у хорошо успевающих студентов в волосах содержится больше цинка, чем у студентов отстающих. Но это только так считается!