Разлика между версии на „Цинк“

Разширена
м (Добавени са две химични формули)
(Разширена)
(в дезодоранти), цинкови комплекси в противопърхотните шампоани, [[цинков сулфид]] (ZnS) (в [[луминесценция|луминесцентни]] бои), и цинков етил или диметил в органичната химия.
 
== Откриване ==
== История и разпространение ==
Цинкът е познат на [[човечество]]то от древността. Данни за неговото получаване и употреба има още от XIII век пр.н.е. Той спада към средно разпространените химични елементи – 2,10<sup>-3</sup>ат.%.
 
Той е познат от древни времена под формата на медна [[сплав]] – [[месинг]]. Месингът се получавал от [[Мед (елемент)|мед]], която се стапяла със „земя“, известна на древните гърци като „кадмия“. Тази „земя“ впоследствие се оказала цинков [[карбонат]] (ZnCO<sub>3</sub>), който е получил и минераложкото название смитсонит. Като чист метал цинкът е получен в края на [[Средновековие]]то, а в по-големи количества започва да се получава едва в края на XVIII в.
Цинкът е на 24-то място по степен на изобилие в [[земна кора|земната кора]] и се среща изключително в свързано състояние под формата на редица полиметални сулфидни руди, а също и като минералите [[цинков сулфид|сфалерит]] (ZnS) и [[смитсонит]] (ZnCO<sub>3</sub>). Други [[минерал]]и с промишлено значение са [[цинкит]] (ZnO), [[вилемит]] (Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>), [[троостит]] (Zn,Mg)<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>, [[франклинит]] (Zn,Mg)O.Fe<sub>2</sub>O и др. Най-разработваната цинкова [[руда]] е [[сфалерит]], а най-големи залежи, подходящи за промишлен добив, има в [[Австралия]], Азия, САЩ, [[Канада]] и [[Перу]].
 
== Разпространение ==
Цинкът е познат от древни времена под формата на медна [[сплав]] – [[месинг]]. Месингът се получавал от [[Мед (елемент)|мед]], която се стапяла със „земя“, известна на древните гърци като „кадмия“. Тази „земя“ впоследствие се оказала цинков [[карбонат]] (ZnCO<sub>3</sub>), който е получил и минераложкото название смитсонит. Като чист метал цинкът е получен в края на [[Средновековие]]то, а в по-големи количества започва да се получава едва в края на XVIII в.
Цинкът спада към средно разпространените химични елементи – 75.10<sup>-4</sup>%. Той е на 24-то място по степен на изобилие в [[земна кора|земната кора]] и се среща изключително в свързано състояние под формата на редица полиметални сулфидни руди, а също и като минералите [[цинков сулфид|сфалерит]] (ZnS) и [[смитсонит]] (ZnCO<sub>3</sub>). Други [[минерал]]и с промишлено значение са [[цинкит]] (ZnO), [[вилемит]] (Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>), [[троостит]] (Zn,Mg)<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>, [[франклинит]] (Zn,Mg)O.Fe<sub>2</sub>O и др. Най-разработваната цинкова [[руда]] е [[сфалерит]], а най-големи залежи, подходящи за промишлен добив, има в [[Австралия]], Азия, САЩ, [[Канада]] и [[Перу]]. Обикновено цинковите руди са полиметални и съдържат още мед, олово, кадмий, герамний, индий, талий и други.<ref name=":0">{{Цитат книга|last=Лефтеров|first=Димитър|title=Химичните елементи и техните изотопи|year=2015|publisher=Академично издателство „Проф. Марин Дринов“|location=София|isbn=978-954-322-831-7|pages=120 – 125}}</ref>
 
== Физични свойства ==
== Строеж на атома ==
Цинкът бледосив метал със силен метален блясък на свеже повърхност, с хексагонална плътноопакована кристална структура.
[[Атом]]ът на елемента се отличава с устойчива d<sup>10</sup>-конфигурация в предпоследния (трети) [[електронен слой]] и с два s-електрона в последния. Поредният му номер Zn е равен на 30, т.е. той има 30 [[протон]]а в [[Атомно ядро|ядрото]] си и 30 [[електрон]]а в електронната си обвивка. Електронната му конфигурация има вида
 
При сравнение на свойствата му тези на А-групата и със съседните групи преходни метали изпъкват сравнително ниските температури на топене и кипене, както и сравнително високото [[специфично електрическо съпротивление]] – 5,8 µΩ.cm. Обяснението на тези факти се търси в значителната стабилност на d<sup>10</sup>-конфигурацията при този метал. Електроните не участват нито в ковалентна, нито в [[метална връзка]] между металните атоми, а запазват характерното за изолираните атоми разпределение на [[електронна плътност|електронната плътност]] около ядрата. По такъв начин металната връзка се осъществява само от s-електроните от последния електронен слой. Връзката е по-слаба и свързаните с нея показатели (какъвто е температурата на топене) – по-ниски.
::1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>3d<sup>10</sup>4s<sup>2</sup>
 
=== Изотопи ===
Характерната за цинка [[атомна маса]] е равна на 65,37 [[Единица за атомна маса|u]], атомният му [[радиус]] е 0,139 nm, а [[електроотрицателност]]та му – 1,4 eV.
Цинкът има пет стабилни [[изотоп]]а. <sup>64</sup>Zn е най-често срещан в природата (48,63%).<ref name="NNDC">{{cite book|url=http://www.nndc.bnl.gov/chart/|author=NNDC contributors|editor=Alejandro A. Sonzogni (Database Manager)|title=Chart of Nuclides|publisher=National Nuclear Data Center, [[Brookhaven National Laboratory]]|date=13 септември 2008|year=2008|location=Upton (NY)}}</ref> Този изотоп има толкова дълъг [[период на полуразпад]] (4,3х10<sup>18</sup>години),<ref name="CRC 2">{{harvnb|CRC|2006|p='''11'''-70}}</ref> че неговата [[радиоактивност]] може да се пренебрегне.<ref name="NASA">{{cite book|title=Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results|url=http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/pub_papers/fiveyear/basic_results/wmap5basic.pdf|publisher=[[NASA]]|date=6 март 2008|author=NASA contributors|format=PDF}}</ref> Аналогично, <sup>70</sup>Zn (0,6%), с период на полуразпад 1,3х10<sup>16</sup> години обикновено не се счита за радиоактивен. Другите естествени изотопи на цинка са <sup>66</sup>Zn (28%), <sup>67</sup>Zn (4%) и <sup>68</sup>Zn (19%).
 
Изследвани са няколко десетки [[радиоизотоп]]и на цинка. <sup>65</sup>Zn, с [[период на полуразпад]] 243,66 дни, е на-дълго живущият от тях, следван от <sup>72</sup>Zn с период на полуразпад 46,5 часа.<ref name="NNDC" /> Цинкът има и 10 [[ядрен изомер|ядрени изомера]]. От тях <sup>69m</sup>Zn има най-дълъг период на полуразпад, 13,76 часа.<ref name="NNDC" /> Горният индекс ''m'' означава метастабилен изотоп. Ядрото на метастабилните изотопи се намира във възбудено състояние и се връща към [[основно състояние на атома|основно състояние]] чрез излъчване на [[фотон]] във вид на [[гама лъчи]]. <sup>61</sup>Zn има три възбудени състояния, а <sup>73</sup>Zn – две.<ref>{{cite book| last=Audi|first=Georges|title=The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties|journal=Nuclear Physics A|volume=729|pages=3 – 128| publisher=Atomic Mass Data Center|year=2003|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}</ref> Изотопите <sup>65</sup>Zn, <sup>71</sup>Zn, <sup>77</sup>Zn и <sup>78</sup>Zn имат по едно възбудено състояние.<ref name="NNDC" />
Химичните свойства на цинка са подобни на тези на преходните метали никел и мед, макар че той има запълнена s-обвивка, така че неговите съединения са диамагнити и предимно безцветни.<ref name=Greenwood1997>{{cite book
|last=Greenwood
|first=N. N.
|coauthors=Earnshaw, A.
|title=Chemistry of the Elements
|edition=2nd
|publisher=Butterworth-Heinemann
|location=Oxford
|year=1997
|isbn=0750633654
|ref=CITEREFGreenwood1997}}</ref>
 
Най-честата реакция на [[радиоактивност|радиоактивен разпад]] на радиоизотопите на цинка с атомен номер по-нисък от 66 е [[електронен захват|електронният захват]]. В резултат се получава изотоп на [[мед (елемент)|мед]]. <ref name="NNDC" /> Най-честата реакция на радиоактивен разпад на радиоизотопите на цинка с атомен номер по-висок от 66 е бета разпад ((β<sup>−</sup> разпад)), в резултат на който се получава изотоп на [[галий]]. <ref name="NNDC" />
Йонният му радиус е почти идентичен с този на [[магнезий|магнезия]] и поради това някои от техните соли имат еднаква кристална структура <ref name=CRC>{{cite book
|author=CRC contributors
|title=Handbook of Chemistry and Physics
|editor=David R. Lide
|edition=87th
|year=2006
|publisher=CRC Press, Taylor & Francis Group
|location=Boca Raton, Florida
|isbn=0849304873
}}</ref>
и там, където йонният радиус е определящ фактор, цинкът и магнезият имат подобни химични характеристики.
 
== Химични свойства ==
Цинкът има [[йонен радиус]] 0,074 nm, който е много по-малък от тези на представителите на IIА група, а характерната за него [[йонизационна енергия]] е значително по-голяма – 9,39 eV. Затова и активността на този елемент е значително по-малка. Поради стабилността на d<sup>10</sup>-конфигурацията, характерната [[степен на окисление]] на този елемент е +2. Химичните връзки се образуват с участието на двата s-електрона. Проявява подчертана склонност към комплексообразуване <ref name=Holl>{{cite book|publisher=Walter de Gruyter|year=1985|edition=91 – 100| pages=1034 – 1041|isbn=3110075113|title=Lehrbuch der Anorganischen Chemie|first=Arnold F.|last=Holleman|coauthors=Wiberg, Egon; Wiberg, Nils;|език=de|chapter=Zink}}</ref>.
Цинковият амтом има устойчива d<sup>10</sup>-конфигурация в предпоследния (трети) [[електронен слой]] и с два s-електрона в последния. Електронната му конфигурация има вида 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>3d<sup>10</sup>4s<sup>2</sup>. Тя се отличава от тази на калциевия атом само по това, че между неговите 3s<sup>2</sup>3р<sup>6</sup> и 4s<sup>2</sup>-електрони има десет 3d-електрона. Тъй като d-електроните са много здраво свързани, те не могат да се отделят, т.е. те не могат да влияят на валентността на цинка. Те обаче оказват влияние върху силата, с която се свързват двата външни валентни електрона (4s<sup>2</sup>) – по-силно свързани са с ядрото, отколкото 4s<sup>2</sup>-електроните на калция, поради което цинкът има по-слаб електрохимичен характер.
 
Характерната за цинка [[атомна маса]] е равна на 65,37 [[Единица за атомна маса|u]], атомният му [[радиус]] е 0,139 nm, а [[електроотрицателност]]та му – 1,4 eV.
== Изотопи ==
Цинкът има пет стабилни [[изотоп]]а. <sup>64</sup>Zn е най-често срещан в природата (48,63%).<ref name="NNDC">{{cite book|url=http://www.nndc.bnl.gov/chart/|author=NNDC contributors|editor=Alejandro A. Sonzogni (Database Manager)|title=Chart of Nuclides|publisher=National Nuclear Data Center, [[Brookhaven National Laboratory]]|date=13 септември 2008|year=2008|location=Upton (NY)}}</ref> Този изотоп има толкова дълъг [[период на полуразпад]] (4,3х10<sup>18</sup>години),<ref name="CRC 2">{{harvnb|CRC|2006|p='''11'''-70}}</ref> че неговата [[радиоактивност]] може да се пренебрегне.<ref name="NASA">{{cite book|title=Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results|url=http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/pub_papers/fiveyear/basic_results/wmap5basic.pdf|publisher=[[NASA]]|date=6 март 2008|author=NASA contributors|format=PDF}}</ref> Аналогично, <sup>70</sup>Zn (0,6%), с период на полуразпад 1,3х10<sup>16</sup> години обикновено не се счита за радиоактивен. Другите естествени изотопи на цинка са <sup>66</sup>Zn (28%), <sup>67</sup>Zn (4%) и <sup>68</sup>Zn (19%).
 
Химичните свойства на цинка са подобни на тези на преходните метали никел и мед, макар че той има запълнена s-обвивка, така че неговите съединения са диамагнити и предимно безцветни.<ref name="Greenwood1997">{{cite book|last=Greenwood|first=N. N.|coauthors=Earnshaw, A.|title=Chemistry of the Elements|edition=2nd|year=1997|publisher=Butterworth-Heinemann|location=Oxford|isbn=0750633654|ref=CITEREFGreenwood1997}}</ref>
Изследвани са няколко десетки [[радиоизотоп]]и на цинка. <sup>65</sup>Zn, с [[период на полуразпад]] 243,66 дни, е на-дълго живущият от тях, следван от <sup>72</sup>Zn с период на полуразпад 46,5 часа.<ref name="NNDC"/> Цинкът има и 10 [[ядрен изомер|ядрени изомера]]. От тях <sup>69m</sup>Zn има най-дълъг период на полуразпад, 13,76 часа.<ref name="NNDC"/> Горният индекс ''m'' означава метастабилен изотоп. Ядрото на метастабилните изотопи се намира във възбудено състояние и се връща към [[основно състояние на атома|основно състояние]] чрез излъчване на [[фотон]] във вид на [[гама лъчи]]. <sup>61</sup>Zn има три възбудени състояния, а <sup>73</sup>Zn – две.<ref>{{cite book| last=Audi|first=Georges|title=The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties|journal=Nuclear Physics A|volume=729|pages=3 – 128| publisher=Atomic Mass Data Center|year=2003|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}</ref> Изотопите <sup>65</sup>Zn, <sup>71</sup>Zn, <sup>77</sup>Zn и <sup>78</sup>Zn имат по едно възбудено състояние.<ref name="NNDC"/>
 
Йонният му радиус е почти идентичен с този на [[магнезий|магнезия]] и поради това някои от техните соли имат еднаква кристална структура <ref name="CRC">{{cite book|editor=David R. Lide|title=Handbook of Chemistry and Physics|edition=87th|year=2006|publisher=CRC Press, Taylor & Francis Group|location=Boca Raton, Florida|isbn=0849304873|author=CRC contributors}}</ref>, и там, където йонният радиус е определящ фактор, цинкът и магнезият имат подобни химични характеристики.
Най-честата реакция на [[радиоактивност|радиоактивен разпад]] на радиоизотопите на цинка с атомен номер по-нисък от 66 е [[електронен захват|електронният захват]]. В резултат се получава изотоп на [[мед (елемент)|мед]]. <ref name="NNDC"/> Най-честата реакция на радиоактивен разпад на радиоизотопите на цинка с атомен номер по-висок от 66 е бета разпад ((β<sup>−</sup> разпад)), в резултат на който се получава изотоп на [[галий]]. <ref name="NNDC"/>
 
Цинкът има [[йонен радиус]] 0,074 nm, който е много по-малък от тези на представителите на IIА група, а характерната за него [[йонизационна енергия]] е значително по-голяма – 9,39 eV. Затова и активността на този елемент е значително по-малка. Поради стабилността на d<sup>10</sup>-конфигурацията, характерната [[степен на окисление]] на този елемент е +2. Химичните връзки се образуват с участието на двата s-електрона. Проявява подчертана склонност към комплексообразуване <ref name="Holl">{{cite book|last=Holleman|first=Arnold F.|coauthors=Wiberg, Egon; Wiberg, Nils;|title=Lehrbuch der Anorganischen Chemie|edition=91 – 100|year=1985|publisher=Walter de Gruyter|isbn=3110075113|pages=1034 – 1041|chapter=Zink|език=de}}</ref>.
== Химични свойства ==
Химичните свойства на цинка се определят от електронната му конфигурация. Тя се отличава от тази на калциевия атом само по това, че между неговите 3s<sup>2</sup>3р<sup>6</sup> и 4s<sup>2</sup>-електрони има десет 3d-електрона. Тъй като d-електроните са много здраво свързани, те не могат да се отделят, т.е. те не могат да влияят на валентността на цинка. Те обаче оказват влияние върху силата, с която се свързват двата външни валентни електрона (4s<sup>2</sup>) – по-силно свързани са с ядрото, отколкото 4s<sup>2</sup>-електроните на калция, поради което цинкът има по-слаб електрохимичен характер.
 
По химична активност цинкът значително отстъпва на представителите на А-групата. Реагира с азот (Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>), фосфор, въглерод (ZnC<sub>2</sub>) и водород при нагряване.<ref name=":0" />
При сравнение на свойствата му тези на А-групата и със съседните групи преходни метали изпъкват сравнително ниските температури на топене и кипене, както и сравнително високото [[специфично електрическо съпротивление]] – 5,8 µΩ.cm. Обяснението на тези факти се търси в значителната стабилност на d<sup>10</sup>-конфигурацията при този метал. Електроните не участват нито в ковалентна, нито в [[метална връзка]] между металните атоми, а запазват характерното за изолираните атоми разпределение на [[електронна плътност|електронната плътност]] около ядрата. По такъв начин металната връзка се осъществява само от s-електроните от последния електронен слой. Връзката е по-слаба и свързаните с нея показатели (какъвто е температурата на топене) – по-ниски.
 
Изложен на [[въздух]], губи металния си блясък, като бързо се покрива с корица от [[цинков карбонат]](2ZnCO<sub>3</sub>•Zn(OH)<sub>2</sub>), като реагира с атмосферния [[въглероден диоксид]].<ref>{{cite book|publisher=CRC Press|year=1994|page=[https://archive.org/details/corrosionresista00port/page/121 121]|isbn=0824792130|title=Corrosion Resistance of Zinc and Zinc Alloys|url=https://archive.org/details/corrosionresista00port| first=Frank C.|last=Porter}}</ref>, която го предпазва от по-нататъшно [[окисление]]. Цинкът има голям афинитет към [[кислород]]а. Загрят на въздуха при достатъчно висока температура, той може да изгори със синкаво-зелен пламък, както е в праховидно състояние или в състояние на тънки нишки до [[цинков оксид]] (ZnO):<ref name="Holl" />
По химична активност цинкът значително отстъпва на представителите на А-групата.
 
<chem>2Zn + O2-> 2ZnO</chem>.
 
Изложен на [[въздух]], губи металния си блясък, като бързо се покрива с корица от [[цинков карбонат]](Zn<sub>5</sub>(OH)<sub>6</sub>CO<sub>3</sub>), като реагира с атмосферния [[въглероден диоксид]].<ref>{{cite book|publisher=CRC Press|year=1994|page=[https://archive.org/details/corrosionresista00port/page/121 121]|isbn=0824792130|title=Corrosion Resistance of Zinc and Zinc Alloys|url=https://archive.org/details/corrosionresista00port| first=Frank C.|last=Porter}}</ref>, която го предпазва от по-нататъшно [[окисление]]. Цинкът има голям афинитет към [[кислород]]а. Загрят на въздуха при достатъчно висока температура, той може да изгори със синкаво-зелен пламък, както е в праховидно състояние или в състояние на тънки нишки до [[цинков оксид]] (ZnO).<ref name="Holl"/>
::2Zn + O<sub>2</sub> → 2ZnO
Нагрят до тъмночервено, той отнема кислорода дори и от водните пари и от СО<sub>2</sub>:
 
::Zn + H<sub>2</sub>O → ZnO + H<sub>2</sub>
::<chem>Zn + CO<sub>2</subH2O-> ZnO + COH2</chem>;
 
<chem>Zn + CO2-> ZnO + CO</chem>.
 
Съответстващият на оксида [[цинков хидроксид]] Zn(OH)<sub>2</sub> се получава при алкализиране на разтвори на соли на Zn(II).
 
Взаимодействието с [[водород]]а не е характерно за цинка. Малка е и разтворимостта на водорода в него. [[Хидрид]], съответстващ на формулата ZnH<sub>2</sub>, може да се получи при взаимодействието на цинков йодид с LiAlH<sub>4</sub>:<chem>2ZnI2 + LiAlH4-> 2ZnH2 + LiI + AlI3</chem>.
::2ZnI<sub>2</sub> + LiAlH<sub>4</sub> → 2ZnH<sub>2</sub> + LiI + AlI<sub>3</sub>
 
Цинкът не реагира с [[вода]], тъй като се образува пасивиращ слой (корица) от цинков [[хидроксид]], която го предпазва от по-нататъшно взаимодействие. Стойностите на стандартните електродни потенциали показват, че той е сравнително добър [[Химичен редуктор|редуктор]] и се разтваря в [[киселина|киселини]]. Силните киселини като [[солна киселина|солна]] или [[сярна киселина|сярна]], могат да премахнат пасивиращия слой и при следващата реакция с вода се отделя [[водород]]:<ref name="Holl" />
За цинка не са характерни съединения с [[въглерод]]а и [[азот]]а.
 
<chem>Zn + 2H3O+ + 2H2O-> [Zn(H2O)4]2+ + H2</chem>
Цинкът не реагира с [[вода]], тъй като се образува пасивиращ слой (корица) от цинков [[хидроксид]], която го предпазва от по-нататъшно взаимодействие. Стойностите на стандартните електродни потенциали показват, че той е сравнително добър [[Химичен редуктор|редуктор]] и се разтваря в [[киселина|киселини]]. Силните киселини като [[солна киселина|солна]] или [[сярна киселина|сярна]], могат да премахнат пасивиращия слой и при следващата реакция с вода се отделя [[водород]].<ref name="Holl"/>
::Zn + 2H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + 2H<sub>2</sub>O → [Zn(H<sub>2</sub>O)<sub>4</sub>]<sup>2+</sup> + H<sub>2</sub>
 
Цинкът лесно реагира с киселини, алкални соли и други неметали (при нагряване).<ref>{{cite book|last=Hinds|first=John Iredelle Dillard|title=Inorganic Chemistry: With the Elements of Physical and Theoretical Chemistry|url=https://archive.org/details/inorganicchemis00hindgoog|publisher=John Wiley & Sons|location=New York|year=1908|edition=2nd|pages=506 – 508}}</ref> Цинк с висока степен на чистота обаче реагира много бавно с киселини при стайна температура.<ref name="Holl"/> При взаимодействие с киселини, които са и силни [[окислител]]и, цинкът се държи като по-силен редуктор. Например, с разредена [[азотна киселина]] се извършва реакцията:
 
<chem>4Zn + 10HNO3-> 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O</chem>.
::4Zn + 10HNO<sub>3</sub> → 4Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> + 3H<sub>2</sub>O
 
и част от азотната киселина се редуцира до [[амониев йон]].
 
При нагряване взаимодейства и с [[основа|основи]], също с отделяне на водород:
::Zn + 2OH<sup>-</sup> + 2H<sub>2</sub>O → [Zn(OH)<sub>4</sub>]<sup>2-</sup> + H<sub>2</sub>
 
<chem>Zn + 2OH- + 2H2O-> [Zn(OH)4]2- + H2 ^</chem>.
Цинкът взаимодейства с [[амоняк]] и разтвори на амониеви [[соли]], особено ако температурата е по-висока, при което се получава Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>
 
::Цинкът взаимодейства с [[амоняк]] и разтвори на амониеви [[соли]], особено ако температурата е по-висока, при което се получава Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>3Zn + 2NH<sub>3</sub>-> Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub> + 3H<sub>2</sub>
 
Цинкът има склонност да образува колоидни разтвори. Може да се получи и в кристално състояние като [[ромб]]ични призми. Разтваря се в излишък от [[утаител]]я, поради [[комплексообразуване]]:
::Zn(CN)<sub>2</sub> + 2KCN → K<sub>2</sub>[Zn(CN)<sub>4</sub>].
 
<chem>Zn(CN)2 + 2KCN -> K2[Zn(CN)4]</chem>.
== Съединения ==
[[Файл:Zinc acetate.JPG|мини|ляво|200px|Цинков ацетат]]
[[Файл:BasicZnAcetate.png|мини|ляво|200px|Структурна химическа формула на триизмерно съединение, в което централният атом кислород е свързан с четири атома Zn чрез O-C-O групи.]]
 
В своите съединения цинкът има +2 степен на окисление, с изключение на йона Zn{{Индекси|p=2+|b=2}}, където е от +1 и има връзка Zn-Zn. Този нестабилен йон се получава при добавяне на цинк в разтопен цинков хлорид.<ref name=":0" />
Цинкът образува бинарни съединения с повечето [[металоид]]и и с всички неметали с изключение на благородните газове. Оксидът ZnO представлява бял прах, който е почти неразтворим в неутрални водни разтвори, но има амфотерни свойства, разтваряйки се в концентрирани основи и киселини.<ref name="Holl"/> [[Халкоген]]идите му (цинков сулфид ZnS, цинков селенид ZnSe и цинков телурид ZnTe) имат разнообразни приложения в [[електроника]]та и [[оптика]]та.<ref>{{cite book|title=Zinc Sulfide|publisher=American Elements|accessdate=3 февруари 2009}}</ref> Една от най-характерните цинкови соли е [[цинков сулфид|цинковият сулфид]] (ZnS).
 
Съединенията на цинка са безцветни ако не са оцветени с анионен остатък на сол.
Известни са и съединенията с елементи от [[пниктоген|подгрупата]] на [[азот]]а: цинков нитрид Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>, цинков фосфид Zn<sub>3</sub>P<sub>2</sub>, цинков арсенид Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> и цинков антимонид Zn<sub>3</sub>Sb<sub>2</sub>,<ref>{{cite book|author=Grolier contributors|title=Academic American Encyclopedia|year=1994|publisher=Grolier Inc| location=Danbury, Connecticut|isbn=0717220532|page=202}}</ref><ref>{{cite book|title=Zinc Phosphide|publisher=American Elements|accessdate=3 февруари 2009}}</ref> както и цинков пероксид, цинков хидрид ZnH<sub>2</sub> и цинков карбид ZnC<sub>2</sub>.<ref>{{cite book|journal=Diamond and Related Materials|volume=9|year=2000|title=Peculiarities of interaction in the Zn–C system under high pressures and temperatures|first=A. A.|last=Shulzhenko|coauthors=Ignatyeva, I. Yu.; Osipov, A. S.; Smirnova, T. I.|doi=10.1016/S0925-9635(99)00231-9|page=129}}</ref>
 
Цинкът образува бинарни съединения с повечето [[металоид]]и и с всички неметали с изключение на благородните газове.
 
=== Оксид и хидроксид ===
Оксидът ZnO представлява бял прах, който е почти неразтворим в неутрални водни разтвори, но има амфотерни свойства, разтваряйки се в концентрирани основи и киселини.<ref name="Holl" /> Среща се в природата под формата на рудата цинкит.<ref name=":0" /> Известен е и цинков пероксид.
 
В слаби основни разтвори, съдържащи Zn<sup>2+</sup> йони, цинковият хидроксид Zn(OH)<sub>2</sub> се образува като бяла утайка. В силни алкални разтвори този хидроксид се разтваря и образува [Zn(OH)<sub>4</sub>]<sup>2-</sup>.<ref name="Holl" />
 
=== Халкогениди и пникогениди ===
[[Халкоген]]идите му (цинков сулфид ZnS, цинков селенид ZnSe и цинков телурид ZnTe) имат разнообразни приложения в [[електроника]]та и [[оптика]]та.<ref>{{cite book|title=Zinc Sulfide|publisher=American Elements|accessdate=3 февруари 2009}}</ref> Една от най-характерните цинкови соли е [[цинков сулфид|цинковият сулфид]] (ZnS).
 
Известни са и съединенията с пникогенидите – цинков нитрид Zn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>, цинков фосфид Zn<sub>3</sub>P<sub>2</sub>, цинков арсенид Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> и цинков антимонид Zn<sub>3</sub>Sb<sub>2</sub>,<ref>{{cite book|author=Grolier contributors|title=Academic American Encyclopedia|year=1994|publisher=Grolier Inc| location=Danbury, Connecticut|isbn=0717220532|page=202}}</ref><ref>{{cite book|title=Zinc Phosphide|publisher=American Elements|accessdate=3 февруари 2009}}</ref> цинков хидрид ZnH<sub>2</sub> и цинков карбид ZnC<sub>2</sub>.<ref>{{cite book|journal=Diamond and Related Materials|volume=9|year=2000|title=Peculiarities of interaction in the Zn–C system under high pressures and temperatures|first=A. A.|last=Shulzhenko|coauthors=Ignatyeva, I. Yu.; Osipov, A. S.; Smirnova, T. I.|doi=10.1016/S0925-9635(99)00231-9|page=129}}</ref>
 
=== Халогениди ===
Халогенидите на цинка се получават при непосредствено взаимодействие с [[халоген]]ните елементи. Халогенидите са бели на цвят и имат сравнително високи температури на топене и йонна или молекулна [[кристална решетка]]. Флуоридът е слаборазтворим във вода, но останалите халогениди са със значителна разтворимост. Те притежават силно хигроскопични свойства. Разтварят се и в органични разтворители, като [[етилов алкохол]], [[ацетон]] и др. Получени по мокър път, някои от тях кристализират като хидрати – ZnCl<sub>2</sub>.4H<sub>2</sub>O. За сметка на свободните s-, p- и d-орбитали на металния йон тези халогениди са склонни към присъединителни реакции, които дават комплексни съединения с координационни числа 3, 4 и 6. Поляризуемостта на халогенидните йони нараства от [[флуор]]а към [[йод]]а. От четирите халогенида цинковият флуорид ZnF<sub>2</sub> притежава най-силно изразен йонен характер, докато цинковият хлорид ZnCl<sub>2</sub>, цинковият бромид ZnBr<sub>2</sub> и цинковият йодид ZnI<sub>2</sub> имат относително ниски точки на топене и се счита, че проявяват ковалентен характер.<ref name="Greenwood1997p1211">{{harvnb|Greenwood|1997|p=1211}}</ref>
 
При действие на цинка с концентрирана солна киселина се образува комплексна киселина:<ref name=":0" />
В слаби основни разтвори, съдържащи Zn<sup>2+</sup> йони, цинковият хидроксид Zn(OH)<sub>2</sub> се образува като бяла утайка. В силни алкални разтвори този хидроксид се разтваря и образува Zn(OH){{индекси|p=2-|b=4}}.<ref name="Holl"/> Някои други често срещани [[неорганични съединения]] са нитрат Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, хлорат Zn(ClO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, сулфат ZnSO<sub>4</sub>, фосфат Zn<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> и др. <ref>{{cite book| last=Rasmussen|first=J. K.|coauthors=Heilmann, S. M.| title=In situ Cyanosilylation of Carbonyl Compounds: O-Trimethylsilyl-4-Methoxymandelonitrile| journal=Organic Syntheses, Collected Volume| volume=7| page=521|year=1990}}</ref><ref name="perry">{{cite book|title=Handbook of Inorganic Compounds|last=Perry|first=D. L.|pages=448 – 458|year=1995|isbn=0849386713|publisher=CRC Press}}</ref>
 
<chem>Zn + 2HCl + 2H2O -> H_2[ZnCl_2(OH)_2] + H_2 ^</chem>.
Цинкът образува най-различни съединения с кислородосъдържащи и други киселини. Солите [[цинков цианид]], [[цинков фосфат]] и [[цинков карбонат]] са слаборазтворими. Цианидът – Zn(CN)<sub>2</sub>, е бяла утайка. Възможно е да се получи чрез утаяване на воден разтвор на разтворима цинкова сол с разтвор на калиев или натриев цианид
 
::ZnSO<sub>4</sub> + 2KCN → Zn(CN)<sub>2</sub> + K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
=== Соли ===
Цинкът образува най-различни съединения с кислородосъдържащи и други киселини. Солите [[цинков цианид]], [[цинков фосфат]] и [[цинков карбонат]] са слаборазтворими. Цианидът – Zn(CN)<sub>2</sub>, е бяла утайка. Възможно е да се получи чрез утаяване на воден разтвор на разтворима цинкова сол с разтвор на калиев или натриев цианид:
 
<chem>ZnSO4 + 2KCN -> Zn(CN)2 + K2SO4</chem>.
Комплексните цинкови цианиди M<sub>2</sub>[Zn(CN)<sub>4</sub>] са също така [[отрова|отровни]] както и всеки друг разтворим цианид, тъй като комплексният катион [Zn(CN)<sub>4</sub>]<sup>2-</sup> има малка стабилитетна константа и поддържа в разтвор значителна концентрация на отровните цианидни аниони:
 
::[Zn(CN)<sub>4</sub>]<sup>2-</sup> → Zn<sup>2+</sup> + 4CN<sup>-</sup>.
<chem>[Zn(CN)4]^2- -> Zn^2+ + 4CN^-</chem>.
 
При разтварянето на ZnO, Zn или ZnCO<sub>3</sub> в [[солна киселина]] се получава [[цинков хлорид]]. Други соли на цинка с кислородосъдържащи и безкислородни киселини са [[цинков сулфат]] и [[цинков нитрат]].
 
Някои други често срещани [[неорганични съединения]] са нитрат Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, хлорат Zn(ClO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, сулфат ZnSO<sub>4</sub>, фосфат Zn<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> и др. <ref>{{cite book| last=Rasmussen|first=J. K.|coauthors=Heilmann, S. M.| title=In situ Cyanosilylation of Carbonyl Compounds: O-Trimethylsilyl-4-Methoxymandelonitrile| journal=Organic Syntheses, Collected Volume| volume=7| page=521|year=1990}}</ref><ref name="perry">{{cite book|title=Handbook of Inorganic Compounds|last=Perry|first=D. L.|pages=448 – 458|year=1995|isbn=0849386713|publisher=CRC Press}}</ref>
[[Цинк-органични съединения|Цинк-органичните]] съединения са първите получени метал-органични съединения. Един от най-честите примери за [[органично съединение]] на цинка е цинковият ацетат Zn(О<sub>2</sub>CCH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>.
 
=== Органични и металорганични съдинения ===
== Практическо приложение ==
[[Цинк-органични съединения|Цинк-органичните]] съединения са първите получени металорганични съединения. Един от най-честите примери за [[органично съединение]] на цинка е цинковият ацетат Zn(О<sub>2</sub>CCH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>. През 1849г. английският химик Едуард Франкланд нагрял йодоетан с цинк и получил диетилцинк:<ref name=":0" />
 
<chem>2C_2H_5I + 2Zn -> 2[C_2H_5ZnI_2] -> Zn(C_2H_5)_2 + ZnI_2</chem>, във вид на безцветна течност с неприятна мирзма, възламеняваща се на въздух.
 
== Приложение ==
[[Файл:Приложение на цинка.png|мини|Приложение]]
Практическото използване на цинка и неговите съединения е широко и разнообразно. Основното количество цинк се използва като [[антикорозионно покритие]] на [[желязо]]то. Използва се за месингови сплави, които съдържат [[мед]] и от 20 до 50% цинк. Още участва в състава на [[сплав]]и, в които освен мед, се съдържа и [[алуминий]]. Според съдържанието на цинк, мед и алуминий тези сплави носят различни наименования: [[целко-сплав]], [[бял месинг]] и др.
 
=== Препарати за биозащита ===
Широко приложение за борба с гризачите в селското стопанство има цинковият фосфид, който се получава при директно взаимодействие на елементите:
 
::3Zn + 2P → Zn<sub>3</sub>P<sub>2</sub>
<chem>3Zn + 2P -> Zn3P2</chem>.
 
Той е сиво обагрен, силно отровен прах. Получен е и оранжев на цвят ZnP<sub>2</sub>, както и белия ZnPH.
В човешкото тяло са разпределени общо около 2 – 4 g цинк <ref name=Rink2000>{{cite book|last=Rink|first =L.|coauthor=Gabriel P.|title=Zinc and the immune system|journal=Proc Nutr Soc|volume=59|page=541|year=2000|doi=10.1017/S0029665100000781|issue=4}}</ref>. Най-голяма част от него се намира в мозъка, мускулите, костите, бъбреците и черния дроб, като най-високи концентрации има в простатата и части от очите <ref>{{cite book|last=Wapnir|first=Raul A.|title=Protein Nutrition and Mineral Absorption|url=https://archive.org/details/proteinnutrition0000wapn|publisher=CRC Press|location=Boca Raton, Florida|year=1990|isbn=0849352274}}</ref>. Цинкът играе важна роля за растежа и развитието на човешкото тяло.
 
Цинкът не е токсичен, но неговите соли притежават известно [[Токсичност|токсично действие]].
 
=== Биохимия ===
Ролята на цинка като компонент на [[ензим]]ите е съществена за осъществяване на биохимичните реакции. Например [[карбонанхидраза]]та ускорява достигането на равновесието:
 
::CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O ↔ HCO{{индекси|p=-|b=3}} + H<sup>+</sup>
<chem>CO2 + H2O <=> HCO_3^- + H^+</chem>.
 
Правата реакция протича в [[тъкан]]ите, докато обратната се извършва в [[Бял дроб|белите дробове]] и води до отделянето на СО<sub>2</sub> от [[кръв]]та. Без действието на този [[фермент]] не би било възможно [[дишане]]то. Цинкът е и в състава на [[хормон]]а [[инсулин]], който регулира съдържанието на [[захар]] в кръвта и усилва действието на хормоните на [[хипофиза]]та.
Цинкът е необходим микроелемент на храната, но само в много малки количества (50 mg или по-малко). В САЩ препоръчителната дневна доза (Recommended Dietary Allowance – RDA) е 8 mg/ден за жени и 11 mg/ден за мъже.<ref name=NRC2000p442>{{harvnb|NRC|2000|p=442}}</ref> Най-много цинк съдържат червените меса, особено телешко и агнешко, както и черният дроб. От растителните храни високо съдържание на цинк имат пшеницата и различни семена – сусам, мак, горчица. <ref name=Ensminger1993>{{cite book|last=Ensminger|first=Audrey H.|coauthors=Konlande, James E.|title=Foods & Nutrition Encyclopedia|publisher=CRC Press|location=Boca Raton, Florida|year=1993|edition=2nd|pages=2368 – 2369|isbn=0849389801}}</ref> Цинкът се среща също в бобовите растения, ядките, бадемите, тиквените семки, слънчогледовите семки и касиса.<ref name="USDA_Zn">{{cite book|url=http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/Data/SR20/nutrlist/sr20w309.pdf|title=Zinc content of selected foods per common measure|date=6 декември 2007|format=PDF|publisher=United States Department of Agriculture|work=USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 20}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090305081926/http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/Data/SR20/nutrlist/sr20w309.pdf |date=2009-03-05 }}</ref>
 
== Получаване на цинк ==
Цинкът се получава от своите сулфидни руди при металургична преработка. След обогатяване чрез [[флотация]] сфалеритът се пържи, при което се получава цинков оксид (ZnO), съдържащ и [[кадмий]]:
 
::2ZnS + 3O<sub>2</sub> → 2ZnO + 2SO<sub>2</sub>
<chem>2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2</chem>.
 
По-нататък ZnO може да се обработи по два начина:
* Пирометалургия – редуциране с [[Каменни въглища|въглища]] ([[кокс]])
*:: ZnO + C -> Zn + CO
*: Редукцията се извършва при висока температура и цинкът се отделя във вид на [[пара|па̀ри]]. При охлаждането може да стане окисляване на цинка вследствие на равновесието, което се установява при тези условия:
*:: <chem>Zn + COCO2 <sub>2</sub=> ZnO + CO</chem>.
*: За да се избегне това, цинковите пари се охлаждат чрез впръскване на разтопено [[олово]]. Стопилките от двата метала не се смесват и при тези условия се получава цинк с чистота около 99%. Пречистването му става чрез [[вакуумдестилация]].
* Хидрометалургия – цинковият оксид се разтваря в разредена [[сярна киселина]] и се подлага на [[електролиза]].
431

редакции