Categories: Азбука металлов

Цинк

Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, металл. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Атомный номер — 30.

Простое вещество цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета. Покрываясь тонким слоем оксида цинка, тускнеет на воздухе.

Температура плавления +419,5°C

Температура кипения +907°C

Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken».

Несмотря на то, что человечество еще в древности научилось производить сплавы с цинком, в чистом виде метал смогли получить только в XVIII веке. В 1738 году в англичанин Уильям Чемпион запатентовал дистилляционный способ получения цинка. Необходимость металла оказалась высока и основанный Чемпионом в Бристоле цинковый завод ступил в строй уже в 1743 году.

Позднее (в 1746 году) А. С. Маргграф в Германии разработал похожий 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. Маргграф часто называют первооткрывателем цинка, так он подробно описал свой метод, заложив тем самым основы теории производства цинка.

В 1805 году Чарльз Гобсон и Чарльз Сильвестр из Шеффилда запатентовали свой способ обработки цинка. Первый цинк в России был получен на заводе «Алагир» 1 января 1905 года. В 1915 году в Канаде и США Первые были пущены первые заводы, где цинк получали электролитическим способом.

Цинк в природе

Самородный цинк в природе не встречается, однако известно 66 его минералов, наиболее распространенный из которых — сфалерит или цинковая обманка (основной компонент минерала — сульфид цинка (ZnS)).

Промышленная добыча производится из полиметаллических руд, содержащих 1—4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Наиболее известные месторождения находятся в Австралии, Боливии, Иране и Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Физиологическое действие

В организме взрослого человека содержится в среднем около 2 г цинка, который сосредоточен преимущественно в мышцах, печени и поджелудочной железе. Более 400 ферментов содержат цинк. Среди них фермент карбоангидраза, который содержится в эритроцитах крови и способствует превращению углекислого газа, образующегося в тканях в процессе их жизнедеятельности, в гидрокарбонат-ионы и угольную кислоту, выводимые из организма в виде углекислого газа.

Также цинк необходим для продукции спермы и мужских гормонов, метаболизма витамина E и расщепления алкоголя в организме, важен для нормальной деятельности простаты, участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и соматотропин (гормон роста).

Недостаток цинка в организме приводит к аллергическим заболеваниям, анемии, депрессивным состояниям, снижению остроты зрения и уровня инсулина, раздражительности, утомляемости, ухудшению памяти и ряду других расстройств.
Рекомендуемой суточной нормой цинка в рационе считают 11 мг — для мужчин и 8 мг — для женщин. Наиболее активно пополняют человеческий организм этим металлом — бобовые (особенно — чечевица), злаковые (особенно — овес), кунжут, мясо (особенно — говядина), тыквенные и подсолнечные семена, сыр, устрицы и шоколад.

Несмотря на большую важность цинка для организма человека, пары этого металла являются токсичными, также как и соли (сульфаты и хлориды) цинка, которые могут образовываться при хранении продуктов в оцинкованной посуде. Сульфат и хлорид цинка используют как антисептик.

Промышленное использование

В эту тему мы не сможем углубиться в нашей статье, так как цинк занимает особое место среди металлов, используемых в промышленности. Даже сложно представить отрасль, где не использовался цинк или его соединения: космос, машиностроение, медицина, полиграфия и так далее, и так далее!

Значительная часть цинка (до 20%) идет на приготовление цинковых сплавов, в которых основными легирующими компонентами являются алюминий и медь. Широко используется цинк и для производства латуни, цинкования стали, получения цинковых сплавов, изготовления цинковых полуфабрикатов, а также для получения цинковых соединений.

Цинковые листы используют при изготовлении химических источников тока, оцинкованной посуды и многого другого. Из цинковых листов изготавливают печатные формы к ротационным машинам в полиграфической промышленности.

До 50 % получаемого промышленностью цинка используется как покрытие для предотвращения коррозии сплавов на основе железа (сталей). Цинкование — нанесение цинка или его сплавов на поверхность металлического изделия — применяется для защиты от коррозии арматуры, листов, проволоки, ленты, крепежных элементов, деталей машин и приборов, трубопроводов и многого другого.

Широкое применение находят разнообразные соединения цинка. Окись цинка (цинковые белила) и литопон (смесь сульфата бария и сульфида цинка) служат красками. Благодаря отражательными свойствам, наилучшей для покрытия космических кораблей оказалась краска, приготовленная из сульфида цинка.