Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Cink ili cink je 30. element periodnog sustava kemijskih elemenata Mendeljejeva i označen je simbolom Zn. Uglavnom se koristi u stvaranju deformiranih poluproizvoda te u sastavu različitih vrsta smjesa. U svom čistom obliku izgleda kao lomljivi metal plavičasto-srebrne boje, brzo oksidira i postaje prekriven zaštitnim filmom (oksid), što ga čini vidljivo tupim.

Minirano je u Kazahstanu, Australiji, Iranu i Boliviji. Zbog poteškoća u određivanju metala, često se naziva "ulov" .

Povijesna pozadina

Ime “cink” prvi put se spominje u knjizi “Liber Mineralium” Paracelsusa. Prema nekim izvješćima, to je značilo "zubac". Legura cinka s bakrom ili mjedom je odavno poznata. Koristio se u staroj Grčkoj, Indiji i drevnom Egiptu, a kasnije je materijal postao poznat u Kini.

Čisti metal je dobiven tek u prvoj polovici XVIII. Stoljeća 1738. u Velikoj Britaniji metodom destilacije. William Champion postao je njegov otkrivač. Industrijska proizvodnja započela je nakon 5 godina, a 1746. u Njemačkoj, kemičar Andreas Sigismund Marggraf razvio je i detaljno opisao vlastiti način proizvodnje cinka . Predložio je metodu kalciniranja mješavine metalnog oksida s ugljenom u vatrostalnim retortama od gline bez zraka. Nakon toga se kondenzacija pare odvijala u hladnjaku. Zbog detaljnog opisa i mukotrpnog razvoja Marggrafa često se naziva otkrivačem materije.

Početkom 19. stoljeća ustanovljeno je da metoda izolira metal valjanjem na 100 ° C oko -150 ° C. Početkom sljedećeg stoljeća učili su elektrolizu cinka. U Rusiji je prvi metal dobio tek 1905.

Fizička svojstva

  • Atomski broj: 30.
  • Atomska masa: 65, 37.
  • Atomski volumen: 9.15
  • Gustoća: 7.133 g / cm3.
  • Točka taljenja: 419, 5 ° C.
  • Vrelište: 906 ° C.
  • Površinska energija: 105 mJ / m 2 .
  • Električna vodljivost: 16, 2 x 10 -6 S / m.
  • Molarni toplinski kapacitet: 25.4 J / (K * mol).
  • Molarni volumen: 9, 2 cm3 / mol.

Cink ima slaba mehanička svojstva, pri normalnoj temperaturi lako se lomi i mrvi, ali na temperaturi od 100 ° C oko -150 ° C postaje prilično bolno i lako se pretvara u deformaciju: kuje se, uvalja u ploče. Jednostavna voda za metal je sigurna, a kiseline i lužine lako korodiraju. Zbog toga se čisti cink ne koristi za izradu dijelova, već samo za legure.

Kemijska svojstva

Konfiguracija vanjskog elektrona jednog cinkovog atoma može se zapisati kao 3 d 10 4 s 2 . Metal je aktivan i energetski je redukcijski agens. Na temperaturi od 100 ° C na otvorenom, ona je prekrivena filmom koji se sastoji od osnovnih karbonata i postaje vrlo mutan. Kada je izložen ugljičnom dioksidu i visokoj vlažnosti, element se počinje raspadati. U kisiku ili običnom okruženju s jakim zagrijavanjem, cink gori, stvarajući plavkasti plamen i bijeli dim, koji se sastoji od cinkovog oksida. Zapaljivi učinak na suhe cinkove elemente fluora, broma i klora, ali samo uz sudjelovanje vodene pare.

Kada se kombiniraju metali i jake mineralne kiseline, prvo se otapa, posebno ako se smjesa zagrijava, nastaju odgovarajuće soli . Alkalije, otopine i otopine oksidiraju tvar, zbog čega su cinkovi topljivi u vodi, a vodik se oslobađa. Intenzitet djelovanja kiselina i lužina ovisi o prisutnosti nečistoća u cinku. Što je metal više „čist“, to je slabije u interakciji zbog prenapona vodika.

Sadržaj u prirodi

Kao nezavisan element, cink se ne nalazi u prirodi. Može se izdvojiti iz 66 minerala, uključujući sfalerit, kalamin, franklinit, cinkit, willemite, smithsonite. Prvi je najčešći izvor metala, koji se često naziva "cink blende". Sastoji se od cinkovog sulfida i nečistoća koje mineralu daju različite boje. To otežava njegovo pretraživanje i ispravnu definiciju.

Cink možete naći u kiselim i magmatskim stijenama - u potonjem je malo više. Često se metal u obliku sulfida, zajedno s olovom, nalazi u termalnim vodama, migrira u površinske i podzemne izvore.

Karakteristike taljenja

Temperatura koja je potrebna za taljenje cinka treba biti manja od 419 ° C, ali ne više od 480 ° C. Inače će se povećati rasipanje metala i povećati trošenje zidova kupelji, koja je standardno izrađena od željeza. U rastaljenom stanju nije dopušteno više od 0, 05% nečistoće željeza, inače će temperatura koja se zahtijeva tijekom taljenja početi rasti. Ako je postotak sadržaja željeza veći od 0, 2%, cink se ne može valjati.

Cink se dobiva iz polimetalnih ruda, koje mogu sadržavati do 4% elementa . Ako su rude obogaćene selektivnom flotacijom, od njih se može dobiti do 60% cinkovih koncentrata, ostatak će zauzeti koncentrati drugih metala. Cinkovi koncentrati se spaljuju u pećima u fluidiziranom sloju, nakon čega se cinkov sulfid pretvara u oksid, a oslobađa se sumporni dioksid. Potonji ide na trošak: od njega dobiti sumpornu kiselinu.

Za prijenos cinkovog oksida na sam metal koriste se dvije metode.

  1. Destilacija ili pirometalurška. Koncentrat se sagorijeva, zatim sinterira, kako bi se dobila propusnost i granulacija plina, te reducirala uz pomoć koksa ili ugljena pri izlaganju temperaturi od 1200-1300 ° C. Tijekom reakcije nastaju metalne pare, koje se kondenziraju i preliju u kalupe. Čistoća cinka dostiže 98, 7%, nakon čega se pomoću rektifikacije može povećati na 99, 995%, no posljednja metoda je prilično skupa i komplicirana.
  2. Elektrolitički ili hidrometalurški. Kalcinirani koncentrati su obrađeni sumpornom kiselinom, otopina je pročišćena od nečistoća upotrebom cinkovog praha i podvrgnuta elektrolizi u kadama obloženim olovnom ili vinilnom plastikom. Cink se taloži na aluminijske katode, odakle se skuplja i tali u indukcijskim pećima. Čistoća tako dobivenog metala doseže 99, 95%.

Smjese i legure

Kako bi se povećala čvrstoća i povećala temperatura taljenja metala miješa se s bakrom, aluminijem, kositrom, magnezijem i olovom.

Najpoznatija i najtraženija legura je mjed. To je mješavina bakra s dodatkom cinka, ponekad su tu i kositar, nikal, mangan, željezo, olovo. Gustoća mjedi iznosi 8700 kg / m3 . Temperatura potrebna za taljenje održava se na oko 880 ° C - 950 ° C: što je veći sadržaj cinka u njemu, to je niži. Legura se savršeno odupire nepovoljnom vanjskom okruženju, premda crni na zraku, ako nije obložen lakom, savršeno je poliran i zavaren otpornim zavarivanjem.

Postoje dvije vrste mjedi:

  1. Alfa-mesing: više plastika, dobro se savija u bilo kojem stanju, ali snažnije nosi.
  2. Alfa + beta-mesing: deformira se samo kad se zagrijava, dok je otporniji na trošenje. Često su legirane s magnezijem, aluminijem, olovom i željezom. To vam omogućuje povećanje snage, ali smanjuje duktilnost.

Zamak ili Zamac se sastoji od cinka, aluminija, bakra i magnezija . Sam naziv je izrađen od prvih slova latinskih naziva: Zink - aluminij - magnezij - Kupfer / Cuprum (cink - aluminij - magnezij - bakar). U SSSR-u, legura je bila poznata kao TsAM: cink-aluminij-bakar. Aktivno se koristi u injekcijskom prešanju, taljenje počinje na niskoj temperaturi (381 ° C - 387 ° C) i ima nizak koeficijent trenja (0, 07). To je povećana snaga, koja omogućuje dobivanje proizvoda složenog oblika koji se ne boje razbiti: ručke na vratima, golf klubovi, vatreno oružje kapci, građevinski pribor, razne vrste zatvarača i ribolov opreme.

Mali postotak cinka (ne više od 0, 01%) sadržan je u standardnim legurama koje se koriste u tiskarskoj industriji za lijevanje tipografskih fontova i linija, tiskarskih ploča i strojeva. To su zastarjele mješavine, umjesto kojih je došao čisti cink, uz malu količinu nečistoća.

Niska temperatura potrebna za taljenje cinka često se nadoknađuje legurama s drugim metalima, ali se to događa i obrnuto. Ako je potrebna temperatura za taljenje "čistog" metala 419, 5 ° C, tada se legura s kositrom smanjuje na 199 ° C, te s kositrom i dovodi do 150 ° C. I premda se takve legure mogu lemiti i kuhati, najčešće se mješavine s cinkom koriste samo za brtvljenje postojećih nedostataka zbog njihove slabe čvrstoće. Primjerice, legura kositra, olova i cinka preporuča se koristiti samo na niklovanim proizvodima.

Najčešće se cinkove legure koriste za stvaranje rasplinjača, okvire za mjerenje brzine, rešetke hladnjaka, hidraulične kočnice, pumpe i dekorativne elemente, dijelove za perilice rublja, mješalice i kuhinjsku opremu, kutije za satove, pisaće strojeve, blagajne i kućanske aparate. Ti se dijelovi ne mogu koristiti u industrijskoj proizvodnji: kada se temperatura poveća na 100 ° C , snaga proizvoda se smanjuje za trećinu, a tvrdoća za gotovo 40%. Kada temperatura padne na 0 ° C , cink postaje previše krhak, što može dovesti do loma.

primjena

Cink je jedan od najtraženijih metala u svijetu: nalazi se na trećem mjestu po proizvodnji među obojenim metalima, odmah iza bakra i aluminija. To pridonosi njegovoj niskoj cijeni. Najčešće se koristi za zaštitu od korozije i kao dio legure, kao što je mjed.

  1. U metalurgiji je cink posebno vrijedan. Nanosi se tankim slojem na čeličnu površinu mnogih metalnih konstrukcija kako bi ih se u potpunosti zaštitilo od hrđe na mehaničkoj i kemijskoj razini. Troši do 40% ukupne proizvodnje. Budući da je cink, za razliku od nikla, kobalta, kositra i kadmija, aktivniji od željeza, on najprije počinje doći u dodir s neprijateljskim vanjskim okruženjem, štiteći temelj.
  2. Čisti metal se koristi za obnavljanje plemenitih metala nakon rudarstva ispiranjem. I uz njegovu pomoć, zlato i srebro su minirani od grubog olova.
  3. Cink je elektropositivni metal, praktički neosjetljiv na vodu. To je omogućilo stvaranje velikog broja različitih kemijskih izvora struje: zrak-cink, srebro-cink, živin-cink, “suhi” Leclanche elementi.
  4. Cink prah se koristi u vatrometu i pirotehniku za stvaranje plave vatre, u bojama, osobito u bijeloj boji - za zaštitu od korozije i bolju adheziju na podlogu. Također se koristi za istiskivanje plemenitih metala iz otopina cijanida i za pročišćavanje otopine cinkovog sulfata iz kadmija i bakra.
  5. U tisku se cink koristi za lijevanje fontova i tiskanje ilustracija: cinkografija se koristi od 19. stoljeća. Istodobno, tipografski kliše se priprema na cink bazi s malim - ne više od 5% - dodatkom drugih metala. Prije svakog jetkanja ploča se žari i valja u zagrijanom stanju.
  6. U medicini, cinkov oksid se koristi kao antiseptik u masti "Paste Lassara", "Sudokrem", "Cink mast", kao i kao prah, zubne paste i materijal za cementiranje zuba. Nanesite metal kako biste stvorili baktericidne stropove i samočisteće površine. Prethodno je cink korišten za pročišćavanje fotokatalitičke vode u industrijskom mjerilu.

U živim organizmima

Ljudsko tijelo sadrži oko 2 grama cinka, oko 400 ga sadrži. Potonji uključuju enzime koji kataliziraju hidrolizu proteina, estera i leptida, polimerizaciju RNA i DNA, formiranje aldehida. Čisti element se nalazi u mišićima, gušterači i jetri. Muškarci trebaju 11 mg cinka dnevno, žene 8 mg.

Cink u tijelu obavlja sljedeće funkcije:

  1. Normalizira aktivnost prostate;
  2. Promiče metabolizam vitamina E;
  3. Sudjeluje u sintezi anaboličkih hormona: hormona rasta, inzulina, testosterona i drugih;
  4. Sudjeluje u proizvodnji muških hormona i spermija;
  5. Pomaže razgradnju alkohola u tijelu.

Uz nedostatak elementa u tijelu, dolazi do brzog umora, razdražljivosti, gubitka pamćenja, gubitka vida i težine bez objektivnog uzroka, alergijskih napada i depresivnog stanja. Smanjena je razina inzulina i nakupljanje određenih elemenata u tijelu: željezo, olovo, bakar, kadmij.

U hrani

Element se nalazi u mesu, siru, sezamu, kamenicama, čokoladi, mahunarkama, zobenoj kaši, suncokretu i sjemenkama bundeve, često prisutnim u mineralnoj vodi. Najveći postotak cinka sadržan je u sljedećim proizvodima (na 100 grama):

  1. Kamenice (do 40 mg), inćuni (1, 72 mg), hobotnica (1, 68 mg), šaran (1, 48 mg), kavijar (do 1 mg), haringa (oko 1 mg).
  2. Sjemenke bundeve (10 mg), sezam (7 mg), sjemenke suncokreta (5, 3 mg), kikiriki (4 mg), orasi (3 mg), bademi (3 mg).
  3. Govedina (do 8, 4 mg), janjetina (do 6 mg), goveđa jetra (4 mg), svinjetina (do 3, 5 mg), piletina (do 3, 5 mg).
  4. Kakao u prahu bez šećera i sladila (6, 81 mg), čista gorka čokolada (2, 3 mg), čokolade (do 2 mg ovisno o količini i vrsti čokolade).
  5. Leća (4, 78 mg), zob (3, 97 mg), pšenica (3, 46 mg), soja (3 mg), raž (2, 65 mg), kruh (do 1, 5 mg), zeleni grašak (1, 24 mg), grašak (1, 2 mg), izbojci bambusa (1, 1 mg), riža (1 mg), keksi od žitarica (do 1 mg).
  6. Tvrdi sir (do 4 mg).

Opasnost za ljude

Trovanje cinkom se obično događa s produljenim udisanjem njegovih para . Prvi znakovi su intenzivna žeđ, gubitak apetita, slatki okus u ustima. Često se javlja umor, pospanost, suhi kašalj, osjećaj slabosti, pritisak u grudima. Dugotrajno izlaganje može dovesti do neplodnosti, anemije, kašnjenja u razvoju. U životu, opasnost je pocinčana posuda u kojoj se hrana dugo čuva.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Prerada metala