Цинк

Цинк

Цинк является элементом второй группы побочной подгруппы, четвёртого периода с атомным номером 30 периодической системы химических элементов Менделеева. Обозначается символом Zn (от латинского Zincum), при нормальных условиях простое вещество цинк является хрупким переходным металлом голубовато-белого цвета. На воздухе его поверхность тускнеет, покрываясь тонким слоем оксидной цинковой плёнки. Латунь, являясь сплавом цинка с оловом, был известен ещё в Древнем Египте, Древней Греции, Индии (VII столетие), Китае (XI столетие). Выделить цинк в чистом виде не удавалось долгое время. Маргграф в 1746 году разработал способ его получения с помощью прокаливания смеси угля с окисью цинка в глиняных ретортах без доступа воздуха. Дальнейшая конденсация паров цинка происходила в холодильниках. Выплавка цинка в промышленных объёмах началась только в XVII столетии. Слово цинк, возможно, произошло от немецкого «zinke» - «зубец» (кристаллиты у металлического цинка напоминают иглы).

Сегодня известно о 66 минералах цинка, среди которых цинкит, виллемит, сфалерит, каламин, франклинит, смитсонит. Наибольшее распространение получил именно сфалерит – цинковая обманка. В качестве основного элемента минерала выступает сульфид цинка. В среднем в земной коре содержится 0,0083% цинка. Цинк является важным биогенным элементом, а в живых организмах в среднем содержится 5•10-4% цинка. Цинковые месторождения известны в Боливии и Австралии.

Как самородный металл в природе цинк не встречается. Его добывают из содержащих от 1 до 4% цинка в виде сульфида полиметаллических руд. Обогащая руды селективной флотацией, получают цинковые концентраты (порядка 50-60% цинка) и одновременно медные, свинцовые и даже пиритные концентраты. Концентраты цинка обжигаются в кипящем слое в печах, получая из сульфида оксид цинка. А вот чистый цинк из его оксида образуют двумя способами: пирометаллургическим и гидрометаллургическим (электролитическим).

В чистом виде цинк является достаточно пластичным серебристо-белым металлом с гексагональной решёткой (а = 0,26649 нм, а с = 0,49431 нм). Металл хрупок при комнатной температуре, от трения кристаллов при сгибании пластинки можно услышать треск. Цинк становится пластичным при температуре 100-150 градусов Цельсия. Плотность цинка при нормальных условиях равна 7,133 г/см3. Температура плавления и кипения составляет 419,6 и 906,2 градуса Цельсия соответственно. Теплопроводность равна 116 Вт/(м•К). На воздухе на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Оксид цинка реагирует с растворами кислот и со щелочами.

Чистый металлический цинк используют для восстановления благородных (серебро и золото) металлов, которые добываются подземным выщелачиванием. Оцинковка служит методом защиты стали от коррозионного воздействия. Его применяют как отрицательный электрод в аккумуляторах и батарейках. Цинк вводят в состав большинства твёрдых припоев, чтобы снизить температуру плавления. В медицине используют окись цинка в роли противовоспалительного и антисептического средства. Окись цинка также применяется для производства краски или цинковых белил. Важным компонентом латуни является цинк. Для точного литья используют сплавы цинка с магнием и алюминием. Из сплава отливают формы карбюраторов, затворы в огнестрельном оружии и прочее. Важным флюсом для пайки металлов является хлорид цинка. Для изготовления оптических стёкол применяют селенид цинка. В 2009 году в мире было произведено порядка 11,277 миллиона тонн цинка.

Цинк необходим для продукции мужских гормонов и спермы, для метаболизма витамина Е. Для нормальной деятельности простаты цинк также важен. Этот металл участвует в синтезе инсулина, тестостерона и гормона роста. Цинк является важным элементом, служащим для расщепления в организме алкоголя. Больше всего цинка содержится в устрицах, тыквенных семечках, хлебных злаках. Недостаток в организме цинка приводит к утомляемости, раздражительности, депрессивным состояниям, потери памяти, уменьшению массы тела, снижению остроты зрения, аллергическим заболеваниям и снижению уровня инсулина. Соли цинка, хлориды и сульфаты при большом количестве вызывают отправление.