Уикипедия

Цинк: Разлика между версии

Интерактивен преглед на историята
← По-стара редакцияПо-нова редакция →
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
ВизуаленУикитекст
м Премахнати редакции на 206.45.151.18 (б.), към версия на Fadams
форматиране: 13x тире, 2x кавички, интервали (ползвайки Advisor.js)
Ред 55:
 
== 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.%.
 
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]].
 
Цинкът е познат от древни времена под формата на медна [[сплав]] - – [[месинг]]. Месингът се получавал от [[Мед (елемент)|мед]], която се стапяла със "земя"„земя“, известна на древните гърци като "кадмия"„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.
 
== Строеж на атома ==
Ред 66:
::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>
 
Характерната за цинка [[атомна маса]] е равна на 65,37 а.е.м., атомният му [[радиус]] е 0,139 nm, а [[електроотрицателност]]та му - – 1,4 eV.
 
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>{{Citation
Ред 92:
и там, където йонният радиус е определящ фактор, цинкът и магнезият имат подобни химични характеристики.
 
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>{{Citation|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;|language=German|chapter=Zink}}</ref>.
 
== Изотопи ==
Цинкът има пет стабилни [[изотоп]]а. <sup>64</sup>Zn е най-често срещан в природата (48.63%).<ref name="NNDC">{{Citation|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]]|archivedate=2008-09-13|year=2008|location=Upton (NY)}}</ref> Този изотоп има толкова дълъг [[период на полуразпад]] (4,3х10<sup>18</sup>години) <ref>{{harvnb|CRC|2006|p='''11'''-70}}</ref>, че неговата [[радиоактивност]] може да се пренебрегне.<ref name="NASA">{{Citation|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]]|archivedate=2008-03-06|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&nbsp;дни, е на-дълго живущият от тях, следван от <sup>72</sup>Zn с период на полуразпад 46.5&nbsp;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&nbsp;— – две.<ref>{{Citation| 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"/>
 
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 ((&beta;<sup>&minus;</sup> разпад)), в резултат на който се получава изотоп на [[галий]]. <ref name="NNDC"/>
Ред 155:
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)4<sup>2-</sup>.<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>{{Citation| 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">{{Citation|title=Handbook of Inorganic Compounds|last=Perry|first=D. L.|pages=448–458|year=1995|isbn=0849386713|publisher=CRC Press}}</ref>
 
Цинкът образува най-различни съединения с кислородосъдържащи и други киселини. Солите [[цинков цианид]], [[цинков фосфат]] и [[цинков карбонат]] са слаборазтворими. Цианидът&nbsp;— – 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 &rarr; Zn(CN)<sub>2</sub> + K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
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)<sup>4</sup>]<sup>2-</sup> има малка стабилитетна константа и поддържа в разтвор значителна концентрация на отровните цианидни аниони:
Ред 168:
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 (елемент)|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.
 
Цинков прах намира приложение като редуктор в лабораторната практика и в химичната технология. Поради своята трошливост цинкът не е подходящ като [[конструктивен материал]]. В това отношение обаче редица негови сплави – с медта, алуминия и [[никел]]а — – имат отлични качества. В [[металургия]]та цинкът се използва за отделяне на [[сребро]]то от оловно – сребърната стопилка, както и за отделяне на [[злато]]то от неговата [[комплексна сол]], при извличането му по цианидния метод. В лабораторната практика се употребява най-често за получаване на [[водород]] при взаимодействието му със [[сярна киселина]].
 
Сухите [[галваничен елемент|галванични елементи]] се правят най-вече с участието на цинк или метали от групата на цинка&nbsp;— – например въглерод-цинков, живачен и алкално-манганов.
 
=== Антикорозионни покрития ===
Ред 182:
=== Батерии ===
 
Цинкът се използва стандартно като материал за анода при изработването на [[батерия|батерии]] поради ниския си електроден потенциал (-0,76 V). В алкалните батерии се използва цинк във форма на прах, а в цинково-въглеродните батерии&nbsp;— – във форма на листове.<ref>{{Citation|first=Jürgen O.|last=Besenhard|title=Handbook of Battery Materials|publisher=Wiley-VCH|url=http://www.ulb.tu-darmstadt.de/tocs/60178752.pdf|format=PDF|isbn=3527294694|year=1999|archivedate=2010-12-11}}</ref><ref>{{Citation|doi=10.1016/0378-7753(95)02242-2|year=1995|title=Recycling zinc batteries: an economical challenge in consumer waste management|first=J. -P.|last=Wiaux|coauthors=Waefler, J. -P.|journal=Journal of Power Sources|volume=57|page=61}}</ref> В цинково-въздушната [[горивна клетка]] цинкът е анод или гориво.<ref>{{Citation|title=A design guide for rechargeable zinc-air battery technology|last=Culter|first=T.|doi=10.1109/SOUTHC.1996.535134|journal=Southcon/96. Conference Record|year=1996|page=616}}</ref><ref>{{Citation|url=http://www.electric-fuel.com/evtech/papers/paper11-1-98.pdf|format=PDF| title=Zinc Air Battery-Battery Hybrid for Powering Electric Scooters and Electric Buses|first=Jonathan|last=Whartman|coauthors=Brown, Ian|publisher=The 15th International Electric Vehicle Symposium|archivedate=2010-12-11}}</ref><ref>{{Citation|url =http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=82465|title=A refuelable zinc/air battery for fleet electric vehicle propulsion|last=Cooper|first=J. F|coauthors=Fleming, D.; Hargrove, D.; Koopman, R.; Peterman, K|publisher=Society of Automotive Engineers future transportation technology conference and exposition|archivedate=2010-12-11}}</ref>
 
=== Препарати за биозащита ===
Ред 214:
=== Препоръчителен дневен прием ===
[[Файл:Foodstuff-containing-Zinc.jpg|thumb|upright|200px|ляво|Храни и подправки, богати на цинк]]
Цинкът е необходим микроелемент на храната, но само в много малки количества (50 милиграма или по-малко). В САЩ препоръчителната дневна доза (Recommended Dietary Allowance - – RDA) е 8&nbsp;мг/ден за жени и 11&nbsp;мг/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>{{Citation|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">{{Citation|url=http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/Data/SR20/nutrlist/sr20w309.pdf|title=Zinc content of selected foods per common measure|archivedate=2007-12-06|format=PDF|publisher=United States Department of Agriculture|work=USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 20}}</ref>
 
== Получаване на цинк ==
Ред 221:
 
По-нататък ZnO може да се обработи по два начина:
* пирометалургия&nbsp;— – редуциране с [[Каменни въглища|въглища]] ([[кокс]])
*:: ZnO + C &rarr; Zn + CO
*: Редукцията се извършва при висока температура и цинкът се отделя във вид на [[пара|па&#768;ри]]. При охлаждането може да стане окисляване на цинка вследствие равновесието, което се установява при тези условия
*:: Zn + CO<sub>2</sub> &harr; ZnO + CO;
*: За да се избегне това, охлаждането на цинковите пари става чрез впръскване на стопено [[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&nbsp;— – цинковия оксид се разтваря в разредена [[сярна киселина]] и се подлага на [[електролиза]].
*:Електролитът е [[цинков сулфат]], [[анод]]ите са оловни, а [[катод]]ите – алуминиеви. Оловните аноди не се разрушават при електролизата, а отделеният върху алуминиевите катоди цинк лесно се отделя механически от тях. Поради значителният си парен натиск цинкът лесно се пречиства чрез [[дестилация]]. Така се получава метал с чистота 99,99%.
 
Ред 243:
 
== Външни препратки ==
* {{en икона}} [http://ods.od.nih.gov/factsheets/zinc.asp Факти за цинка] от Национален институт по здравето, САЩ
* {{en икона}} [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Zn/index.html WebElements.com – Zinc]
* {{en икона}} [http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Zn История и етимология]
Взето от „https://bg.wikipedia.org/wiki/Цинк“.