Цинк: Разлика между версии

 

== Строеж на атома ==

 

::1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²

Изследвани са няколко десетки [[радиоизотоп]]и на цинка. ⁶⁵Zn, с [[период на полуразпад]] 243,66&nbsp;дни, е на-дълго живущият от тях, следван от ⁷²Zn с период на полуразпад 46,5&nbsp;часа.<ref name="NNDC"/> Цинкът има и 10 [[ядрен изомер|ядрени изомера]]. От тях ^69mZn 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]]. ⁶¹Zn има три възбудени състояния, а ⁷³Zn – 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 ⁶⁵Zn, ⁷¹Zn, ⁷⁷Zn и ⁷⁸Zn имат по едно възбудено състояние.<ref name="NNDC"/>

 

 

== Химични свойства ==

::2Zn + O₂ → 2ZnO

Нагрят до тъмночервено, той отнема кислорода дори и от водните пари и от СО₂:

 

Съответстващият на оксида [[цинков хидроксид]] Zn(OH)₂ 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 ZnH₂, може да се получи при взаимодействието на цинков йодид с LiAlH₄

 

За цинка не са характерни съединения с [[въглерод]]а и [[азот]]а.

 

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 [[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"/>

 

Цинкът лесно реагира с киселини, алкални соли и други неметали (при нагряване).<ref>{{Citation|last=Hinds|first=John Iredelle Dillard|title=Inorganic Chemistry: With the Elements of Physical and Theoretical Chemistry|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:

 

 

и част от азотната киселина се редуцира до [[амониев йон]].

 

При нагряване взаимодейства и с [[основа|основи]], също с отделяне на водород:

 

Цинкът взаимодейства с [[амоняк]] и разтвори на амониеви [[соли]], особено ако температурата е по-висока, при което се получава Zn₃N₂

 

 

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]]:

 

== Съединения ==

 

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>{{Citation|title=Zinc Sulfide|publisher=American Elements|accessdate=2009-02-03}}</ref>. Една от най-характерните цинкови соли е [[цинков сулфид|цинковият сулфид]] (ZnS).

 

Цинкът образува най-различни съединения с кислородосъдържащи и други киселини. Солите [[цинков цианид]], [[цинков фосфат]] и [[цинков карбонат]] са слаборазтворими. Цианидът – Zn(CN)₂, е бяла утайка. Възможно е да се получи чрез утаяване на воден разтвор на разтворима цинкова сол с разтвор на калиев или натриев цианид

Комплексните цинкови цианиди M₂[Zn(CN)₄] са също така [[отрова|отровни]] както и всеки друг разтворим цианид, тъй като комплексният катион [Zn(CN)₄]^2- има малка стабилитетна константа и поддържа в разтвор значителна концентрация на отровните цианидни аниони:

 

При разтварянето на ZnO, Zn или ZnCO₃ в [[солна киселина]] се получава [[цинков хлорид]]. Други соли на цинка с кислородосъдържащи и безкислородни киселини са [[цинков сулфат]] и [[цинков нитрат]].

 

=== Антикорозионни покрития ===

Най-широко приложение на цинка е като антикорозионен агент.<ref name="Greenwood1997p1203">{{harvnb|Greenwood|1997|p=1203}}</ref> Галванизацията, която представлява покриване на предмети от [[желязо]] или [[стомана]] с тънък слой цинк, е най-често използваният метод за нанасяне на цинков слой ([[поцинковане]]) с цел защита от корозия. През 2006 г. в САЩ 56% или 773 000 тона от метала са били използвани именно за галванизация <ref name="USGS-yb2006">{{Citation

|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zinc/zinc_mcs06.pdf|format=PDF|publisher=United States Geological Survey|title=Mineral Yearbook 2006: Zinc|first=Amy C|last=Tolcin|date=2010-12-11}}</ref>, а в световен мащаб за тази цел са използвани 47%.<ref name="NRC2006">{{Citation|publisher=Natural Resources Canada

=== Препарати за биозащита ===

Широко приложение за борба с гризачите в селското стопанство има цинковият фосфид, който се получава при директно взаимодействие на елементите

 

Той е сиво обагрен, силно отровен прах. Получен е и оранжев на цвят ZnP₂, както и белия ZnPH.

 

== Биологична роля ==

Цинкът е важен [[микроелемент]], необходим за растенията,<ref name=Broadley2007>{{Citation|last=Broadley|first=M. R.|coauthors=White, P. J.; Hammond, J. P.; Zelko I.; Lux A.|title=Zinc in plants|journal=New Phytologist|volume=173|page=677|year=2007|pmid=17286818|doi=10.1111/j.1469-8137.2007.01996.x|issue=4}}</ref> животните,<ref>{{Citation|author=Prasad A. S.|title=Zinc in human health: effect of zinc on immune cells|journal=Mol. Med.|volume=14|page=353|year=2008|pmid=18385818|pmc=2277319|doi=10.2119/2008 – 00033.Prasad|issue=5 – 6}}</ref> и [[микроорганизъм|микроорганизмите]].<ref>{{Citation|author=Sugarman B|title=Zinc and infection|journal=Review of Infectious Diseases|volume=5|page=137|year=1983|pmid=6338570|issue=1}}</ref> Цинкът се среща в около 100 специфични [[ензим]]а <ref>{{Citation

|publisher=National Academies Press

=== Биохимия ===

Ролята на цинка като компонент на [[ензим]]ите е съществена за осъществяване на биохимичните реакции. Например [[карбонанхидраза]]та ускорява достигането на равновесието

 

Правата реакция протича в [[тъкан]]ите, докато обратната се извършва в [[Бял дроб|белите дробове]] и води до отделянето на СО₂ 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.

 

=== Препоръчителен дневен прием ===

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&nbsp;mg/ден за жени и 11&nbsp;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>{{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|date=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 ==

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]]:

 

По-нататък ZnO може да се обработи по два начина:

* Пирометалургия — редуциране с [[Каменни въглища|въглища]] ([[кокс]])

*: 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]].

*: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%.