Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Zincul sau zincul este cel de-al 30-lea element al tabelului periodic al elementelor chimice ale lui Mendeleev și este notat cu simbolul Zn. Se folosește în principal pentru crearea produselor semifabricate deformate și pentru compoziția diferitelor tipuri de amestecuri. În forma sa pură, seamănă cu un metal fragil de culoare albastru-albastru, se oxidează rapid și se acoperă cu un film de protecție (oxid), ceea ce îl face obositor.

Este exploatată în Kazahstan, Australia, Iran și Bolivia. Datorită dificultăților de a determina metalul, se numește adesea o "lovire" .

Istoric istoric

Numele "zinc" a fost menționat pentru prima dată în cartea "Liber Mineralium" de Paracelsus. Potrivit unor rapoarte, aceasta însemna "prong". Aliajul zinc cu cupru sau alamă este cunoscut de mult. A fost folosit în Grecia antică, India și Egiptul Antic, mai târziu materialul a devenit cunoscut în China.

Metalul pur a fost obținut numai în prima jumătate a secolului al XVIII-lea, în 1738, în Marea Britanie, folosind metoda de distilare. William Campion devine descoperitorul său. Producția industrială a început după 5 ani, iar în 1746 în Germania chimistul Andreas Sigismund Marggraf a elaborat și a descris în detaliu propria metodă de producere a zincului . El a propus utilizarea metodei de calcinare a unui amestec de oxid de metal cu cărbune în retorturi refractare din argilă fără aer. Concentrația ulterioară a vaporilor a avut loc în frigider. Din cauza descrierii detaliate și a dezvoltării minuțioase a lui Marggraf este deseori numită descoperitorul materiei.

La începutul secolului al XIX-lea, sa descoperit o metodă de izolare a unui metal prin rulare la 100 ° C -1 -150 ° C. La începutul secolului următor, au învățat cum să extragă zincul electrolitic. În Rusia, primul metal a primit doar în 1905.

Proprietăți fizice

  • Numărul atomic: 30.
  • Masa atomică: 65, 37.
  • Volum atomic: 9.15
  • Densitate: 7, 133 g / cm3.
  • Punct de topire: 419, 5 ° C
  • Punct de fierbere: 906 C aproximativ .
  • Energie de suprafață: 105 mJ / m 2 .
  • Conductivitate electrică: 16, 2 * 10 -6 S / m.
  • Capacitate termică molară: 25, 4 J / (K * mol).
  • Volumul molar: 9, 2 cm3 / mol.

Zincul are proprietăți mecanice slabe, la temperatură normală se rupe ușor și se ruinează, dar la o temperatură de 100 ° C, aproximativ -150 grade C, devine destul de dureros și se dă ușor la deformare: este forjat, laminat în foi. Apa simpla pentru metal este in siguranta, iar acizii si alcalinele usor corodeaza. Din acest motiv, zincul pur nu este utilizat pentru fabricarea de piese, numai aliaje.

Proprietăți chimice

Configurația electronică externă a unui singur atom de zinc poate fi scrisă ca 3 d 10 4 s 2 . Metalul este activ și este un agent reducător energetic. La o temperatură de 100 ° C în aer liber, este acoperit cu un film format din carbonați bazici și devine foarte plictisitor. Când este expus la dioxid de carbon și umiditate ridicată, elementul începe să se descompună. Într-un mediu oxigen sau obișnuit cu încălzire puternică, zincul arde, formând o flacără albăstruică și un fum alb, care constă din oxid de zinc. Efectul inflamabil asupra elementelor uscate de zinc ale fluorului, bromului și clorului, dar numai cu participarea vaporilor de apă.

Atunci când metalul și acizii minerali puternici sunt combinați, prima se dizolvă, mai ales dacă amestecul este încălzit, se formează sărurile corespunzătoare . Alcalinele, topiturile și soluțiile oxidează substanța; ca urmare, zincitele sunt solubile în apă și hidrogenul este eliberat. Intensitatea efectelor acizilor și alcalinilor depinde de prezența impurităților în zinc. Cu cat metalul este mai pur, cu atat interactiunea este mai slaba datorita supratensiunii cu hidrogen.

Conținutul în natură

Ca element independent, zincul nu se găsește în natură. Acesta poate fi extras din 66 de minerale, inclusiv sphalerit, calamine, franklinite, zincite, willemite, smithsonite. Prima este cea mai obișnuită sursă de metal, denumită adesea "amestec de zinc". Se compune din sulfură de zinc și impurități, care conferă mineralelor o varietate de culori. Aceasta complică căutarea și definiția corectă.

Puteți găsi zinc în roci acide și igneous - în cel din urmă este ceva mai mult. Adesea, metalul sub formă de sulfură, împreună cu plumbul, se găsește în apele termale, migrează în surse de suprafață și subterane.

Caracteristici de topire

Temperatura necesară pentru topirea zincului trebuie să fie mai mică de 419 ° C, dar nu mai mare de 480 ° C. În caz contrar, deșeurile de metal vor crește, iar uzura pereților băii, care este făcută în mod obișnuit din fier, va crește. În stare topită, este permisă nu mai mult de 0, 05% impurități de fier, în caz contrar temperatura necesară în timpul topirii va începe să crească. Dacă procentul conținutului de fier depășește 0, 2%, zincul nu poate fi laminat.

Zincul este obținut din minereuri polimetalice, care pot conține până la 4% din element . Dacă minereurile au fost îmbogățite cu flotație selectivă, până la 60% din concentratele de zinc pot fi obținute de la acestea, restul fiind ocupat de concentratele altor metale. Concentratele de zinc sunt arse în cuptoare într-un pat fluidizat, după care sulfura de zinc este transformată în oxid și dioxidul de sulf este eliberat. Acestea din urmă merg în detrimentul: de la acesta se obține acid sulfuric.

Pentru a transfera oxidul de zinc în metalul în sine, se folosesc două metode.

  1. Distilare sau pirometalurgică. Concentratul este ars, apoi sinterizat, pentru a conferi permeabilitate și granularitate la gaz și a fost redus cu ajutorul cocsului sau cărbunelui atunci când este expus la o temperatură de 1200-1300 ° C. În timpul reacției, se formează vapori metalici, care sunt condensați și turnați în matrițe. Puritatea zincului atinge 98, 7%, după care o puteți mări până la 99, 995% cu ajutorul rectificării, dar ultima metodă este destul de scumpă și complicată.
  2. Electrolitic sau hidrometalurgic. Concentratele calcinate sunt tratate cu acid sulfuric, soluția este purificată din impurități folosind praf de zinc și supusă electrolizei în bai căptușite cu plumb sau plastic de vinil. Zincul este depozitat pe catodii de aluminiu, de unde este colectat și topit în cuptoare de inducție. Puritatea metalului obținut în acest fel ajunge la 99, 95%.

Amestecuri și aliaje

Pentru a spori rezistența și creșterea temperaturii de topire a metalului se amestecă cu cupru, aluminiu, staniu, magneziu și plumb.

Cel mai faimos și mai căutat aliaj este din alamă. Acesta este un amestec de cupru cu adăugarea de zinc, uneori există și staniu, nichel, mangan, fier, plumb. Densitatea alamelor ajunge la 8700 kg / m 3 . Temperatura necesară pentru topire este menținută la aproximativ 880 ° C - 950 ° C: cu cât este mai mare conținutul de zinc din acesta, cu atât este mai scăzută. Aliajul rezistă perfect mediul extern nefavorabil, deși devine negru în aer, dacă nu este acoperit cu lac, este perfect lustruit și sudat prin sudare cu rezistență.

Există două tipuri de alamă:

  1. Alfa-alamă: mai plastică, se îndoaie bine în orice stare, dar poartă mai mult.
  2. Alfa + beta-alamă: se deformează numai atunci când este încălzit, în timp ce este mai rezistent la uzură. Adesea aliate cu magneziu, aluminiu, plumb și fier. Acest lucru vă permite să creșteți puterea, dar reduce ductilitatea.

Zamak sau aliajul Zamac constă din zinc, aluminiu, cupru și magneziu . Numele în sine este format din primele litere ale denumirilor latine: Zink - Aluminiu - Magneziu - Kupfer / Cuprum (Zinc-Aluminiu-Magneziu-Cupru). În URSS, aliajul era cunoscut ca TsAM: zinc-aluminiu-cupru. Folosit în mod activ la turnarea prin injecție, topirea începe la o temperatură scăzută (381 ° C - 387 ° C) și are un coeficient scăzut de frecare (0, 07). A crescut forța, ceea ce permite obținerea unor produse de formă complexă care nu se tem să se rupă: mânerele ușilor, cluburile de golf, obloanele pentru arme de foc, accesoriile de construcție, diverse tipuri de elemente de fixare și unelte de pescuit.

Un procent mic de zinc (nu mai mult de 0, 01%) este conținut în aliajele standard utilizate în industria tipografică pentru turnarea fonturilor și liniilor tipografice, a plăcilor de imprimare și a seturilor de mașini. Acestea sunt amestecuri învechite, în locul căruia a venit zincul pur, cu un mic adaos de impurități.

Temperatura scăzută necesară pentru topirea zincului este adesea compensată de aliajele cu alte metale, dar se întâmplă și în cealaltă parte. Dacă temperatura necesară pentru topirea metalului "pur" este de 419, 5 ° C, atunci aliajul cu staniu scade la 199 ° C și cu staniu și plumb până la 150 ° C. Și, deși astfel de aliaje pot fi lipite și fierte, cel mai adesea amestecurile cu zinc sunt utilizate numai pentru etanșarea defectelor existente datorită rezistenței lor slabe. De exemplu, se recomandă utilizarea unui aliaj de staniu, plumb și zinc pentru a fi utilizat numai pe produse nichelate.

De cele mai multe ori, aliajele de zinc sunt folosite pentru a crea carburatoare, cadre de vitezometru, grile de radiatoare, frâne hidraulice, pompe și elemente decorative, piese pentru mașini de spălat, mixere și echipamente de bucătărie, casete de ceas, mașini de scris, case de marcat și aparate de uz casnic. Aceste părți nu pot fi utilizate în producția industrială: atunci când temperatura crește la 100 ° C , rezistența produsului scade cu o treime și duritatea cu aproape 40%. Când temperatura scade la 0 ° C , zincul devine prea fragil, ceea ce poate duce la spargere.

cerere

Zincul este unul dintre cele mai solicitate metale din lume: este pe locul al treilea în ceea ce privește producția în rândul metalelor neferoase, al doilea numai în cupru și aluminiu. Acest lucru contribuie la prețul său scăzut. De cele mai multe ori este folosit pentru a proteja împotriva coroziunii și ca parte a unui aliaj, cum ar fi alama.

  1. În metalurgie, zincul este deosebit de valoros. Se aplică cu un strat subțire pe suprafața de oțel a mai multor structuri metalice, pentru a le proteja complet împotriva ruginei la nivel mecanic și chimic. Consumă până la 40% din întreaga producție. Deoarece zincul, spre deosebire de nichel, cobalt, staniu și cadmiu, este mai activ decât fierul, acesta începe să contacteze cu un mediu extern neprietenos, protejând pe deplin baza.
  2. Metalul pur este folosit pentru recuperarea metalelor nobile după minerit prin leșiere. De asemenea, cu ajutorul său, aurul și argintul sunt extrase din plumb.
  3. Zincul este cel mai electropozitiv metal, practic nereacționat la apă. Acest lucru a permis crearea unui număr mare de surse de curenți chimici: aer-zinc, argint-zinc, mercur-zinc, elemente "uscate" Leclanche.
  4. Praful de zinc este utilizat în focuri de artificii și pirotehnie pentru a crea foc albastru, în vopsea, în special în zinc alb - pentru protecția anticorozivă și o mai bună aderență la bază. De asemenea, este utilizat pentru a deplasa metalele prețioase din soluțiile de cianură și pentru a purifica soluția de sulfat de zinc din cadmiu și cupru.
  5. În tipărire, zincul este utilizat pentru fonturi și ilustrații tipografice: zinografia a fost folosită încă din secolul al XIX-lea. În același timp, clișeul tipografic este preparat pe bază de zinc cu o mică adăugare de alte metale - nu mai mult de 5%. Înainte de fiecare gravare, placa este recoace și laminată într-o stare încălzită.
  6. În medicină, oxidul de zinc este folosit ca antiseptic în unguentele "Paste Lassara", "Sudokrem", "Unghiul de zinc", precum și sub formă de pulbere, paste de dinți și material pentru cimentarea dinților. Aplicați metal pentru a crea plafoane bactericide și suprafețe autocurătoare. Anterior, zincul a fost utilizat pentru purificarea apei fotocatalitice pe scară industrială.

În organismele vii

Corpul uman conține aproximativ 2 grame de zinc, aproximativ 400 de enzime conțin. Acestea din urmă includ enzimele care catalizează hidroliza proteinelor, esterilor și leptidelor, polimerizarea ARN și ADN, formarea de aldehide. Elementul pur se găsește în mușchi, pancreas și ficat. Barbatii au nevoie de 11 mg zinc pe zi, femei 8 mg.

În organism, zincul îndeplinește următoarele funcții:

  1. Normalizează activitatea prostatei;
  2. Promovează metabolismul vitaminei E;
  3. Participă la sinteza hormonilor anabolizanți: hormon de creștere, insulină, testosteron și altele;
  4. Participă la producția de hormoni masculini și spermă;
  5. Ajută la descompunerea alcoolului în organism.

Cu lipsa unui element în organism, există oboseală rapidă, iritabilitate, pierderea memoriei, pierderea vederii și greutatea fără o cauză obiectivă, atacuri alergice și stare depresivă. Există o scădere a nivelului de insulină și acumularea în organism a anumitor elemente: fier, plumb, cupru, cadmiu.

În alimente

Elementul se găsește în carne, brânză, susan, stridii, ciocolată, leguminoase, fulgi de ovăz, floarea-soarelui și dovleac, adesea prezente în apă minerală. Cel mai mare procent de zinc este conținut în următoarele produse (pe baza a 100 de grame):

  1. Stridie (până la 40 mg), hamsie (1, 72 mg), caracatiță (1, 68 mg), crap (1, 48 mg), caviar (până la 1 mg), hering (aproximativ 1 mg).
  2. Semințe de dovleac (10 mg), susan (7 mg), semințe de floarea soarelui (5, 3 mg), arahide (4 mg), nuci (3 mg), migdale (3 mg).
  3. Carne de vită (până la 8, 4 mg), miel (până la 6 mg), ficat de vită (4 mg), carne de porc (până la 3, 5 mg), pui (până la 3, 5 mg).
  4. Pudră de cacao fără zahăr și îndulcitori (6, 81 mg), ciocolată amară pură (2, 3 mg), bomboane (până la 2 mg în funcție de cantitatea și tipul de ciocolată).
  5. Lentile (4, 78 mg), ovăz (3, 97 mg), grâu (3, 46 mg), boabe de soia (3 mg), secară (2, 65 mg), pâine (până la 1, 5 mg) (1, 24 mg), mazăre (1, 2 mg), lăstari de bambus (1, 1 mg), orez (1 mg), biscuiți de cereale (până la 1 mg).
  6. Brânză tare (până la 4 mg).

Pericol pentru oameni

De obicei, otrăvirea cu zinc are loc cu inhalarea prelungită a vaporilor . Primele semne sunt setea intensă, pierderea apetitului, gust dulce în gură. Adesea, există oboseală, somnolență, tuse uscată, senzație de slăbiciune, durere în piept. Expunerea prelungită poate duce la infertilitate, anemie, întârzierea dezvoltării. În viața de zi cu zi, pericolul este vasele galvanizate, în care alimentele sunt stocate mult timp.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Prelucrarea metalelor