Свойства цинка: химические и физические, история получения и применение, температура плавления и плотность. Свойства цинка, его температура и особенности плавления

Содержание

Историческая справка

Свойства цинка
Само название «цинк» впервые было упомянуто в книге « Liber Mineralium » Парацельса. По некоторым данным оно означало «зубец». Сплав цинка с медью или латунь известен давно. Его применяли в Древней Греции, Индии и Древнем Египте, позднее материал стал известен в Китае.

В чистом виде металл удалось получить лишь в первой половине XVIII века в 1738 году в Великобритании при помощи дистилляционного способа. Его открывателем стал Уильям Чемпион. Промышленное производство началось через 5 лет, а в 1746 году в Германии химик Андреас Сигизмунд Маргграф разработал и в деталях описал собственный способ получения цинка. Он предлагал использовать метод прокаливания смеси окиси металл с углем в огнеупорных ретортах из глины без доступа воздуха. Последующая конденсация паров должна была проходить в холодильнике. Из-за подробного описания и кропотливых разработок Маргграфа часто называют первооткрывателем вещества.

В начале XIX века был найден способ выделения металла путем прокатки при 100 C о-150 C о. В начале следующего века научились добывать цинк электролитическим способом. В России первый металл получили только в 1905 году.

История металла

Длительное время цинк не удавалось получить в чистом виде. Впервые это было сделано в 1738 году. Автором открытия стал Уильям Чемпион. Тогда же металлург запатентовал его дистилляционный вариант получения.

Спустя 5 лет в 1743 году тем же металлургом был открыт первый завод. В 1746 году химик А.С. Маргграф разработал схожий вариант получения чистого цинка. В 1805 году в английском Шеффилде была запатентована прокатка в качестве метода обработки металла. Она производилась при 1500С.

В России цинк был произведен на металлургическом заводе «Алагир». Событие датируется началом 1905 года. Электролитический метод получения металла стал применяться в 1915 году на американских и канадских заводах.

Откуда возникло название «цинк»?

Слово «цинк» стало фигурировать в различных источниках с первой половины XVI века. Название «zincum», а также «zinken» упоминается в трудах швейцарского алхимика Парацельса. В немецком языке термин «zinke» означает «зубец». Кристаллиты металла внешне напоминают иглы.

Цинк в природе

Существует порядка 66 видов цинка. Сфалерит встречается чаще прочих. Его также именуют цинковой обманкой. Металл в большей степени присутствует в изверженных породах.

Молярная масса цинка составляет 65,38 г/моль. Отмечается миграция элемента как в подземных, так и поверхностных водах. Хорошим осадителем для цинка выступает сероводород. Металл является важным компонентом живых организмов.

Крупнейшие мировые цинковые месторождения

Цинк: свойства, характеристики и применение элемента

Добыча цинка в связи с обширными месторождениями металла развита в Китае, Австралии, Перу, США. Значительные месторождения также имеются в Казахстане. Крупными игроками на бирже цинка выступают Индия, Канада, Мексика.

Специфика получения металла

Гидрометаллургический метод служит базовым вариантом получения металла. Сначала концентраты обжигаются. В дальнейшем происходит их обработка серной кислотой. В итоге получается сульфатный раствор. Производится его очистка от примесей. Затем проводится электролиз в специальных свинцовых ваннах.

В результате электролиза происходит осаждение цинка на катодах из алюминия. Чистый металл каждый день удаляют с них, после чего он плавится в индукционных печах.

Интересный факт! В самородном виде цинк в природе нигде не наблюдается.

Свойства металла цинка включают в себя следующие характеристики:

  • средняя пластичность;
  • бело-серебристый цвет;
  • хрупкость.

Физические свойства цинка таковы, что его пластичность при температуре 1000С становится высокой. Хрупкость элемента увеличивается при наличии даже небольшого количества примесей

Физические свойства

  • Атомный номер: 30.
  • Атомная масса: 65,37.
  • Атомный объем: 9,15
  • Плотность: 7,133 г/см3.
  • Температура, необходимая для плавления: 419,5 C о.
  • Температура кипения: 906 C о.
  • Поверхностная энергия: 105 мДж/м2.
  • Удельная электропроводность: 16,2*10-6 См/м.
  • Молярная теплоемкость: 25,4 Дж/(К*моль).
  • Молярный объем: 9,2 см3/моль.

Цинк обладает слабыми механическими свойствами, при нормальной температуре легко ломается и крошится, но при температуре 100 C о-150 C о становится довольно тягучим и легко поддается деформации: куется, раскатывается в листы. Простая вода для металла безопасна, а кислоты и щелочи легко разъедают. Из-за этого цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяют, только сплавы.

Химические свойства

Состав цинка
Внешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 104 s 2. Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C она открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет. При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка. Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.

При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли. Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей. Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.

Атомная и молекулярная масса цинка

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 65,38.

Изотопы цинка

Известно, что в природе хром может находиться в виде пяти стабильных изотопов 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn. Их массовые числа равны 64, 66, 67, 68 и 70 соответственно. Ядро атома изотопа цинка 64Zn содержит тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десять изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим изотопом является 65Zn с периодом полураспада равным 243,66 суток.

Ионы цинка

На внешнем энергетическом уровне атома цинка имеется два электрона, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d104s2.

В результате химического взаимодействия цинк отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Zn0 -2e → Zn2+.

Молекула и атом цинка

В свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу цинка:

Энергия ионизации атома, эВ

9,39

Относительная электроотрицательность

1,65

Радиус атома, нм

0,125

Особенности выплавки

При какой температуре плавится цинк
Температура, необходимая для плавления цинка, должна быть меньше 419 C о, но и не больше 480 C о. В противном случае вырастет угар металла и повысится износ стенок ванны, которую стандартно производят из железа. В расплавленном состоянии допускается не более 0,05% примеси железа, иначе температура, нужная при плавлении, начнет повышаться. Если процент содержания железа будет превышать 0,2%, цинк нельзя будет подвергать прокатке.

Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента. Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.

Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.

  1. Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о. Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
  2. Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.

Смеси и сплавы

Сплав цинка
Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.

Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м3. Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о: чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.

Существует два вида латуни:

  1. Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
  2. Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.

Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.

Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.

Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о, то сплав с оловом снижается до 199 C о, а с оловом и свинцом — до 150 C о. И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.

Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.

Применение

Цинк является одним из наиболее востребованных металлов в мире: он находится на третьем месте по объему добычи среди цветных металлов, уступая только меди и алюминию. Этому способствует и его невысокая цена. Чаще всего его применяют для защиты от коррозии и в качестве части сплава, например, латуни.

Сфера применения цинка
В металлургии цинк особенно ценен. Его наносят тонким слоем на стальную поверхность многих металлоконструкций, чтобы полностью защитить их от ржавчины на механическом и химическом уровне. На это расходуется до 40% от всей добычи. Поскольку цинк, в отличие от никеля, кобальта, олова и кадмия, активнее железа, он первым начинает контактировать с недружелюбной внешней средой, полностью защищая основу.

  1. Чистый металл используют для восстановления благородных металлов после добычи путем выщелачивания. Также с его помощью происходит добыча золота и серебра из чернового свинца.
  2. Цинк является наиболее электроположительным металлом, практически не реагирующим на воду. Это позволило создать большое число разнообразных химических источников тока: воздушно-цинковые, серебряно-цинковые, ртутно-цинковые, «сухие» элементы Лекланше.
  3. Цинковую пыль используют в фейерверках и пиротехнике для создания голубого огня, в краске, особенно в цинковых белилах — для антикоррозийной защиты и лучшего прилипания к основе. Она же применяется для вытеснения драгоценных металлов из цианистых растворов и для очистки раствора сульфата цинка от кадмия и меди.
  4. В полиграфии цинк применяют для отливки шрифтов и печать иллюстраций: цинкография применяется с XIX века. При этом типографское клише готовится на цинковой основе с небольшим — не более 5% — добавлением других металлов. Перед каждым травлением пластину отжигают и прокатывают в нагретом состояние.
  5. В медицине оксид цинка используют в качестве антисептика в мазях «Паста Лассара», «Судокрем», «Цинковая мазь», а также в качестве присыпки, зубных паст и материала для цементирования зубов. Применяют металл для создания бактерицидных потолков и самоочищающихся поверхностей. Раньше цинк применяли для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах.

Месторождения и получение

Плавление цинка
Самородного цинка в природе не существует. Сегодня используется около 70 минералов, из которых его выплавляют. Самый известный — сфалерит (цинковая обманка), который содержится в незначительных количествах в организме человека и животных, а также в некоторых растениях. Больше всего — в фиалке.

Цинковые минералы добывают в Казахстане, Боливии, Австралии, Иране, России. Лидеры по производству — Китай, Австралия, Перу, США, Канада, Мексика, Ирландия, Индия.

На сегодняшний день самый популярный метод получения чистого металла — электролитический. Чистота получаемого металла почти стопроцентная (возможны лишь небольшие примеси в объёме не более нескольких сотых процента. В целом они незначительны, поэтому такой цинк считается чистым).

Общее производство цинка во всём мире оценивается примерно в более чем десять миллионов тонн в год.

Свойства металла и использование в производстве

Цвет чистого металла — серебристо-белый. Довольно хрупок при температуре двадцать-двадцать пять градусов (т.е. комнатной), особенно если содержит примеси. При нагревании до 100 — 150 градусов по Цельсию металл становится пластичным и ковким. При разогревании выше чем сто-сто пятьдесят градусов хрупкость опять возвращается.

  • Температура плавления цинка — 907 градусов по Цельсию.
  • Относительная атомная масса цинка — 65,38 а. е. м. ± 0,002 а. е. м.
  • Плотность цинка — 7,14 г/см3.

Металл цинк занимает четвертое место по использованию в различных сферах производства:

  1. Плавление цинка в домашних условиях
    Он применяется при добыче и обработке золотой и серебряной руды.
  2. Оцинковка защищает сталь от коррозии.
  3. Важную роль металл играет в батарейках и аккумуляторах.
  4. С помощью цинковых пластинок печатаются иллюстрации в журналах и книгах.
  5. В медицине цинковая окись используется как антисептик.
  6. Применяется в автомопроизводстве.

Нахождение в природе

Нахождение в природе самородного цинка не зафиксировано, только почти семь десятков минералов.

Самый «раскрученный» – сфалерит. Это сульфид цинка плюс примеси, придающие разноцветность.

сфалерит минерал
Сфалерит

Второе название – цинковая обманка – обусловлено трудностью определения элемента (от древнегреческого σφαλερός – обманщик). Он классифицируется как первичный, «родитель» других минералов: смитсонита, цинкита, каламина. А также «бурундучной» руды. Так окрестили жители Алтая пестрый конгломерат цинковой обманки с бурым шпатом.

Запасы

Маркеры при добыче цинка – кислые либо основные породы вулканического происхождения.

Среднее содержание металла в коре планеты – 8,3х10-3%.

Это подвижный активный элемент: реки, термальные, грунтовые воды переносят его со свинцом, сероводородом, глинами. В результате формируется осадок из сульфидов цинка.

Крупными запасами располагают Австралия, Боливия, Казахстан, Иран.

У России это Таймыр, Красноярский край. Запасы оцениваются полумиллионом тонн.

Технология получения

Благодаря химическим и физическим свойствам металл – четвертый в мире по востребованности (впереди только железо, алюминий, медь). Мировое производство исчисляется миллионами тонн ежегодно.

металл Цинк

Его добывают из полиметаллических руд (0,9-3,9% цинка). Руды обогащают методом разделительной флотации. Получаются концентраты: цинковые (52-61%), свинцовые, медные.

Электролитический (гидрометаллургический) метод

Главный метод получения чистого цинка:

  1. Концентраты обжигают, воздействуют серной кислотой.
  2. Получается растворенный сульфат, который избавляют от примесей, осаждая цинковой пылью.
  3. Продуктом загружают ванны с внутренним свинцовым либо пластиковым покрытием.
  4. Запускают ток (процесс электролиза).
  5. Цинк аккумулируют на себе катоды.

Оттуда его соскребают, отправляют на выплавку в печи.

Пирометаллургический (дистилляционный) метод

Концентрат обжигают, спекают, после чего восстанавливают коксом либо углем. Образующиеся пары металла превращают в конденсат, разливают по изложницам.

Жидкий металл очищают от железа, свинца отстаиванием при 500°C. Примесей остается 1,3%. Чистоты 99,994% (плюс извлечение кадмия) добиваются ректификацией.

Где применяется

Свойства металла, его сплавов, соединений обусловили их использование в металлургии, электротехнике, медицине.

Чистый металл

Основные направления:

  • Отрицательный электрод батареек, аккумуляторов.
  • Восстановитель благородных металлов.
  • Защитное покрытие стали от коррозии.
  • Компонент твердых припоев для повышения легкоплавкости.
  • Извлекатель металлов из чернового свинца.

До середины XX века популярной сферой применения цинка была полиграфия. Для создания черно-белых иллюстраций в газетах или книгах использовался метод цинкографии. На цинковой пластине кислотой вытравливалось изображение. Затем с нее на печатной машине делались оттиски.

Слитки цинка
Слитки цинка

Сплавы

Цинк востребован как компонент сплавов с металлами. Например, латуни.

Она используется машиностроителями для точного литья:

  • Автомобильная фурнитура.
  • Оболочка карбюраторной коробки.
  • Затворы травматических пистолетов.

Пятая часть сырья идет на производство автошин и масляных красок.

Соединения

Применение нашли соединения металла, созданные природой или человеком:

  • Хлорид – паяние металлов, изготовление фибры.
  • Теллурид, селенид, фосфит – полупроводники.
  • Селенид задействован при изготовлении специальных сортов стекла для лазеров.
  • Окись – исходник для цинковых белил.
  • Сульфид – компонент люминофоров (гибкие панели, экраны).

Фосфитом металла изничтожают грызунов.

Иные сферы применения цинка

Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.

  1. Цинковые листы. Для производства листа выполняется прокатка, в которой важна пластичность. Это зависит от температурного режима. Температура в 25 °С дает пластичность только в одной плоскости, что создает определенные свойства металла. Тут главное для чего изготавливается лист. Чем выше температура, тем тоньше получается металл. В зависимости от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После этого из листов создаются различные изделия для автомобилей, профиля для строительства и ремонта, для полиграфии и так далее.
  2. Цинковые сплавы. Для улучшенных свойств металлических изделий, добавляется цинк. Данные сплавы создаются при высоких температурах в специальных печах. Чаще всего производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для производства подшипников, различных втулок, которые применимы в машиностроении, судостроении и авиации.

В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.

В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии. В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации. В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.

Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.

Способы оцинкования

Металлы ржавеют в воде, влажном воздухе. Для решения этой проблемы их покрывают защитным слоем. Самый распространенный материал – цинк. Попутно обеспечивается защита от воздействия тока и химикалий.

Различные способы оцинкования металла создают покрытие толщиной 0,005 – 1,5 мм.

Слой металла наносят несколькими способами.

Холодный

Применяется на любых материалах, кроме сплавов магния и высокопрочной стали.

Поверхность очищают от пыли, грязи, ржавчины, окалины. Наносят состав для холодной цинковки.

Холодное оцинкование – единственный из методов, который возможно проводить в домашней мастерской.

Горячий

Образец очищается, моется, протравливается, погружается в ванну с расплавленным цинком. На поверхности формируется покрытие в 0,035-0,097 мм.

Горячий способ оцинкования оптимален по соотношению цена – надежность – универсальность.

Гальванический

На очищенную поверхность способом электролиза наносится слой цинка. Электролитом служит водно-цинковая среда.

Воздействие постоянного тока на поверхность заготовки (катод) осаждает ионы цинка (выделяются электролитом). Анодом выбирают цинковый материал.

Технология позволяет создавать слой 0,005 – 0,5 мм.

Преимущества метода:

  • Высокая производительность.
  • Низкая себестоимость.
  • Равномерность покрытия.
  • Работа с формами любой структуры, включая пористую.
  • Создание декоративной оцинковки.

Эти характеристики сделали метод самым востребованным.

Минусы: губительность для экологии, хрупкость изделия при нарушении технологии.

Термодиффузионный способ

primenenie-tsinka-metodyi
Этот способ применяется при необходимости получения толщины слоя в 20 мкм. Термодиффузионный способ очень схож с горячим цинкованием. Только здесь обработанное изделие помещают в печь барабанного тира.

За счет вращательного движения на изделие наносится оцинкованный слой. На выполнения одного полного цикла нанесения слоя требуется примерно три часа. Термодиффузионный способ в основном применяют для мелких метизов, таких как шурупы и шайбы. Так же этот способ применяется для сложных по форме деталей, для элементов с глухими отверстиями и для изделий с резьбой.

К самому эффективному способу обработки изделий относят термодиффузионное окрашивание. Способ обработки решает вопрос не только поверхностной коррозии, но внутренней. Термодиффузионный способ применяется для защиты арматуры в легких бетонов и железобетонных перекрытиях. Его используют для труб водоснабжения (как холодного, так и горячего).

Газотермический

Струя цинковой взвеси напыляется на поверхность изделия под углом.

Минусы:

  • Неравномерность толщины слоя.
  • Сложность контроля процесса.
  • Дороговизна (втрое-вчетверо) по сравнению с другими способами.

Плюс: годится для обработки изделий любых форм, габаритов. Термодиффузионный

Реторту с шихтой и образцами помещают в камеру, снабженную индуктором. Тепло от реторты, изделий нагревает шихту.

В магнитном поле индуктора в изделиях образуются токи, нагревающие их за полчаса до 500-800°C.

Результат: 98% верхнего слоя покрытия – чистый цинк.

Толщина металлического слоя при термодиффузионном способе определяется параметрами изделий, шихты, временем прогрева, температурой.

Виды сплавов

В процессе развития технологий появились различные сплавы цинка. Соединение двух металлов может быть гораздо лучше по характеристикам, чем чистое сырье, очищенное и переплавленное в заготовки. Поговорим о самых известных сплавах цинка с другими металлами.

Медь и цинк

Производная смесь меди и цинка — латунь. Сплав известен с древних времен. Изначально он изготавливался в процессе сплавки цинковой руды и меди. В XVIII в. был впервые изготовлен сплав с добавлением металлического цинка. Существует 3 вида латуни:

  1. Зеленая — 60% меди.
  2. Золотистая — 75% меди.
  3. Желтая — 67% меди.

Раньше латунь использовалась при производстве монет и украшений.

Сталь и цинк

Оцинкованную сталь знает каждый человек. Ее можно встретить в любой квартире или на производстве. Эту смесь неразумно называть сплавом. На лист стали наносится слой цинкового напыления. При температуре в 400°С, жидкий цинк наносится на стальную поверхность. При такой температуре атомы двух металлов плотно связываются между друг другом и образуют железоцинковый сплав. Оцинкованные поверхности не ржавеют.

Олово и цинк

Сплав олова и цинка популярен в электропромышленности. Благодаря высокому показателю теплоемкости этот сплав использовался при изготовлении сосудов для хранения жидкости. Напитки длительное время оставались теплыми.

Алюминий и цинк

Сплавы алюминия и цинка с добавлением других металлов используются в литейном производстве. Получаемая смесь обладает хорошими литейными параметрами благодаря низкой температуре плавления.

Плавление металла
Плавление металла

Применение цинка в автомобильной промышленности

Наиболее востребован такой металл, как цинк в автомобильной промышленности. Он незаменим в различных производственных направлениях, в частности, оцинкованные листы применяются для автомобилестроения, защиты кузова от воздействия коррозии и ржавчины. Покрытие стали цинком позволяет нанести максимально равномерно лакокрасочное покрытие. При этом, покрытие держится максимально стойко. Так, цинковое покрытие применяется для защиты:

  • Бензинового бака;
  • Днища кузова;
  • Дверей и прочих элементов автомобиля.

В изготовлении резины актуальна и окись цинка, которая в значительной степени повышает характеристики прочности готового изделия. В производстве карбюраторов, насосов, решеток радиатора цинковое покрытие также востребовано.

Отдельное внимание необходимо уделить краске, произведенной на основе металла цинка. Она активно используется в космической промышленности, в частности, в качестве декоративно-защитного покрытия, как безупречный отражательный материал.

Вреден ли цинковый сплав

С современным оборудованием производители добились снижения количества свинца и никеля в составе сплавов до минимума. Эти металлы несли в себе ключевую опасность для человеческого организма. Благодаря их уменьшению в составе готовый изделий бижутерия из цинковых сплавов считается безопасной для здоровья.

Ремедиация почв

Виды Calluna , Erica и Vaccinium могут расти в цинк-металлосодержащих почвах, поскольку перемещение токсичных ионов предотвращается действием эрикоидных микоризных грибов .

сельское хозяйство

Дефицит цинка, по-видимому, является наиболее распространенным дефицитом питательных микроэлементов у сельскохозяйственных культур; это особенно часто встречается в почвах с высоким pH. Цинк-дефицитная почва будет культивируется в пахотных землях около половины Турции и Индии, треть Китая, и большинство из Западной Австралии. Сообщалось о значительной реакции на удобрения цинком в этих областях. Растения, произрастающие на почвах с дефицитом цинка, более восприимчивы к болезням. Цинк добавляется в почву в основном в результате выветривания горных пород, но люди добавили цинк в результате сжигания ископаемого топлива, горных отходов, фосфорных удобрений, пестицидов ( фосфид цинка ), известняка, навоза, осадка сточных вод и частиц с оцинкованных поверхностей. Избыток цинка токсичен для растений, хотя токсичность цинка гораздо менее распространена.

Цинк в медицине

Роль цинка в живом организме

Биологическая роль и функции цинка в организме

Согласно исследованиям ученых, в организме взрослого человека цинк содержится в размере:

  • у женщин — 1,5 грамма
  • у мужчин — 2,5-3 грамма

Процентное соотношение цинка в организме:

  • в коже — 20%
  • в костно-мышечной системе — 60%

Область применения цинка

Основная функция элемента для человеческого организма — это формирование карбоангидраза в эритроцитах для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Этот белок обеспечивает преобразование углекислого газа и обратное его перемещение в легкие для последующего выдоха. Цинк, будучи частью 400 пищеварительных ферментов, влияет на полноценное усвоение микроэлементов из пищи.

Помимо основного свойства, цинк выполняет следующие функции:

  • Влияет на синтез гормонов. Цинк оказывает влияние на: активность тройных гормонов гипофиза; обмен липидов и холестерина; действие инсулина в крови.
  • Есть данные об участии металла в кроветворении, в формировании новых клеток. Это важные функции в период роста и для регенерации тканей.
  • Для мужчин особо важен этот микроэлемент, поскольку активно способствует выработке тестостерона. Цинк стимулирует образование семенной жидкости и оказывает положительное влияние на здоровье простаты.
  • Является антиоксидантом, нейтрализует действие токсинов и свободных радикалов, предотвращая развитие рака.
  • Цинк управляет воспроизводством ДНК и РНК.
  • Участвует в синтезе коллагена. Этот фибриллярный белок составляет основу соединительной ткани: суставы, сухожилия, кожа, кости, хрящи. Обеспечивает их прочность и эластичность.
  • Цинк «успокаивает» нервную систему, улучшает умственную деятельность, положительно влияет на сон.
  • Цинк — ключ к иммунитету. Участвует в метаболизме витаминов А, С, Е, помогает при борьбе с проявлениями аллергии.

Продукты питания, богатые цинком

Область применения цинка

Цинк из пищи и витаминов всасывается в верхней части кишечника посредством белковых соединений из желудочного сока. Этот микроэлемент обязательно должен быть в рационе мужчин, беременных, кормящих женщин и детей в период их активного роста.

ТОП-10 продуктов питания по содержанию цинка в мкг на 100 грамм:

1. Зародыши пшеницы 17.000
2. Семена кунжута 7.800
3. Овсянка 6.200
4. Яичный желток 5.600
5. Говяжья печень 5.000
6. Арахис 4.800
7. Горох лущеный 2.440
8. Мясо кролика 2.300
9. Цельнозерновой пшеничный хлеб 2.130
10. Гречневая крупа 2.000

Суточная норма потребления цинка

При правильном питании гипоцинкоз (недостаток цинка) человеку не опасен. Лишь при возникновении проблем с всасыванием солей цинка из кишечника и выведением его из организма, могут возникать нарушения обменного характера.

Область применения цинка

Недостаток цинка часто встречается у детей в период активного роста и у младенцев на грудном вскармливании. В молоке, к сожалению, малое количество необходимого для развития элемента.

У больных сахарным диабетом наблюдается повышенное выделение цинка с мочой и, соответственно, более низкое его содержание в организме.

Для повышения уровня цинка в организме рекомендуется не только добавлять в рацион продукты, богатые этим элементом, но и принимать цинкосодержащие препараты.

Область применения цинка

Рекомендуемые суточные дозы цинка в зависимости от пола и возраста:

  • Новорожденные — 2 мг
  • Малыши от 6 мес. до 5 лет — 3 мг
  • Дели до 8 лет — 5 мг
  • Подростки 8-14 лет — 8 мг
  • Мужчины — 15 мг
  • Женщины — 10 мг
  • Беременные женщины — 15 мг
  • Кормящие мамы — до 20 мг

Цинк — незаменимый питательный элемент, обладающий антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, участвующий во множестве биологических процессов человеческого организма.

Нехватка цинка в организме и ее проявления

С учетом характеристики цинка недостаток данного элемента может провоцировать у человека:

  • утомление;
  • нарушение памяти;
  • раздражительность;
  • депрессии;
  • ухудшение зрения;
  • снижение веса;
  • понижение уровня инсулина;
  • аллергические реакции;
  • анемию.

Он нужен человеку

Сферы применения нашего героя очень широки, будь то чистый металл, его соединения или сплавы.

В порошкообразном состоянии он используется в качестве восстановителя во многих химических процессах. Это очистка растворов цинкового купороса, осаждение золота из растворов.

Цветное телевидение использует соединения металла в качестве люминофоров; основные цвета на экране (синий, красный, зеленый) дают ZnS·Ag, ZnSe·Ag, Zn3(PO4)2·Mn.

Сульфид цинка, активированный серебром, применяют в радиолокации.

Головной болью потребителей изделий из металлов (особенно черных) является ржавчина. Тут отлично помогает покрытие защитным металлом.

Способы оцинкования метизов и крепежа:

  1. Горячий способ оцинкования. Считается самым надежным методом. Подходит для дорожных ограждений, строительных лесов, конструкционных деталей мостов, крепежных изделий. Заключается в очистке, обезжиривании, травлении с последующей промывкой. Затем изделие помещают в ванну с жидким металлом. От времени нахождения в расплаве зависит толщина и прочность покрытия.
  2. Холодное оцинкование. Просто, удобно, практично. Наносим кисточкой или из краскопульта краску, содержащую до 95% цинка. Можно просто окунуть деталь в краску. Это надежный метод, дает хорошие результаты. Преимущества метода: просто нанести покрытие, легко исправить повреждения, экономичность.
  3. Термодиффузионный способ. Довольно молодой и самый перспективный (по мнению специалистов) метод оцинкования. Подготовленные метизы помещают в контейнер, заполненный защитной смесью, в печь. Контейнер в печи несколько часов вращают, поворачивают.

Плюсы метода: защитный слой образуется даже в труднодоступных местах.

Минус — ограничение температуры эксплуатации изделия (не более 370 градусов).

Познавательно: водопровод в Австралии был защищен от ржавчины холодным цинкованием в 50-х годах прошлого века. До сих пор покрытие не обновлялось — нужды не было.

Применение металла в строительстве естественно. Нержавеющие прочные крыши всегда «в тренде».

Батарейки, аккумуляторы содержат цинк. Многие химические источники тока содержат металл в отрицательном электроде.

Соединения металла пользуются спросом. Хлорид цинка применяют в производстве фибры, как флюс для пайки. Полиграфия стала использовать для литер сплав, содержащий почти 95% цинка (остальное алюминий и магний). В позапрошлом веке начали использовать цинкографию для иллюстраций печатных книг. Книги с картинками всегда интереснее, правда?

Он нужен всем

Цинк как микроэлемент необходим организму человека. Это естественный иммуномодулятор, регулятор функций центральной нервной системы, антиоксидант.

Наш организм — это большая совершенная лаборатория, где ежеминутно проходят множество реакций. Наш герой участвует в десятках из них: синтез белков, выработка пищеварительных ферментов, правильный метаболизм кислот. Мало цинка — получайте массу проблем в разных «точках» тела. А решить их просто, всего-то дать себе, любимому, нужное количество нужного микроэлемента.

Беременным в первом триместре необходимы препараты нашего героя, иначе не избежать токсикоза и всех связанных с ним «прелестей жизни».

Важно: исследователи полагают, что некоторые виды шизофрении вызываются недостатком цинка, марганца и витамина В6.

Мужчины, это ваш металл

Журнал Men’s Health назвал цинк «основным микроэлементом для мужского полового здоровья». Роль недостатка металла в развитии половых дисфункций доказана.

Подросткам для правильного развития половых органов цинк необходим. Недостаток может привести к замедлению роста, росту молочных желез, изменению голоса.

Сексуально активные мужчины теряют со спермой значительный запас цинка, поэтому им необходимо пополнять запас металла.

Ученые считают, что цинк предотвращает развитие аденомы простаты.

Не забывайте, что алкоголь «вымывает» полезный микроэлемент из организма. Может, отсюда мудрая поговорка «рожденный пить … любить не может».

Важно: не принимайте вместе препараты цинка и селена, они в организме «убивают» один другого.

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.

Токсичность металла

С учетом формулы цинка элемент может быть токсичным для человека. Опасность представляют сульфаты цинка, провоцирующие нарушение роста, малокровие и даже бесплодие. Отравление оксидом цинка провоцирует потерю аппетита, жажду и сладкий привкус во рту. В дальнейшем человек становится сонливым, начинает чувствовать боли в груди. У него возникает сухой кашель.

Источники

  • https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/svoystva-cinka-ego-temperatura-i-osobennosti-plavleniya.html
  • https://nzmetallspb.ru/prochee/tsink-svojstva-harakteristiki-i-primenenie-elementa.html
  • http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/cink-i-ego-xarakteristiki/
  • https://tokar.guru/metally/cink-i-cinkovanie/temperatura-plavleniya-cinka-svoystva-i-primenenie-metalla.html
  • https://jgems.ru/metally/tsink
  • https://master-pmg.ru/cvetmet/cink-metall.html
  • http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/primenenie-v-stroitelnoy-sfere.html
  • https://metalloy.ru/splavy/tsinkovyj
  • https://www.MetallikaSpb.ru/spravochnaya-informatsiya/sfery-primeneniya-tsinka/
  • https://ru.abcdef.wiki/wiki/Zinc
  • https://1nerudnyi.ru/tsink-v-promyshlennosti-i-meditsine-biologicheskaya-rol-i-funktsii-tsinka-v-organizme/
  • https://promdevelop.ru/industry/tsink-metall-s-shirokim-primeneniem-i-vazhnym-biologicheskim-znacheniem/
  • https://tdpromtech.ru/czvetnoj-metalloprokat/czink.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector