Zinc

Proprietăți fizice

Zincul este un metal strălucitor de culoare gri albăstrui. Atunci când tocmai a fost tăiat, zincul are o culoare gri-albicioasă. Dacă este expus la aer, nu va rămâne strălucitor pentru mult timp. Punctul său de topire este de (419,58 °C (787,24 °F)), punctul de fierbere este de (907,0 °C (1.664,6 °F)), punctul de răcire este de -419,58 °C (-723,24 °F), iar punctul de îngheț este de -907,0 °C (-1.600,6 °F). Această temperatură este mai mică decât cea a majorității metalelor de tranziție, dar mai mare decât cea a staniului sau a plumbului. Acesta poate fi topit pe un aragaz de gătit. Fierbe la o temperatură scăzută pentru un metal. Nu este magnetic. Când este încălzit puțin, devine foarte flexibil. Dacă este încălzit mai mult, devine foarte fragil. Formează ușor aliaje cu alte metale.

Proprietăți chimice

Zincul este un metal reactiv. Este la fel de reactiv ca și aluminiul și mai reactiv decât majoritatea metalelor mai comune, cum ar fi fierul, cuprul, nichelul și cromul. Este mai puțin reactiv decât magneziul. Zincul poate reacționa cu acizi, baze și nemetale. Cu toate acestea, nu ruginește în aer. Pe suprafața zincului se formează un strat de oxid de zinc și carbonat de zinc atunci când acesta se află în aer. Acest strat oprește coroziunea. Acizii pot dizolva acest strat și pot reacționa cu zincul metalic. Această reacție a zincului cu un acid produce o sare de zinc(II), cum ar fi clorura de zinc și hidrogenul gazos. Aceasta este o reacție chimică foarte frecventă. Reacția de mai jos este reacția cu acidul clorhidric.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Zincul poate arde atunci când este pulverizat sau în bucăți mici pentru a obține oxid de zinc, o pulbere albă. Flacăra este de culoare albastru-verde strălucitor.

2 Zn + O ₂→ 2 ZnO

Oxidul de zinc se poate dizolva în baze puternice. Această reacție are loc în unele baterii care conțin zinc.

ZnO +₂ HO + 2 OH ^-→ Zn(OH)₄^2-.

Zincul este calcofil. Acest lucru înseamnă că ar reacționa mai degrabă cu sulf și cu elementele aflate sub el în tabelul periodic decât cu oxigenul. Acesta este motivul pentru care sulfura de zinc este cel mai comun minereu de zinc, nu oxidul de zinc.

Compuși chimici

Zincul poate forma compuși chimici cu alte elemente. Acești compuși chimici se află într-o singură stare de oxidare: +2. A fost găsit un compus +1, dar este greu de obținut. Nu există alte stări de oxidare în afară de +1 sau +2. Majoritatea acestor compuși nu au culoare. Dacă au o culoare, nu zincul este cel care dă culoarea.

Clorura de zinc este unul dintre cei mai comuni compuși de zinc. Aceștia sunt destul de puțin reactivi. Sunt puțin acizi atunci când sunt dizolvați în apă. Produc o flacără verde atunci când sunt încălziți în foc.

Alți compuși de zinc sunt:

• Anmonida de zinc, semiconductor gri
• Arsenură de zinc, semiconductor portocaliu
• Bromura de zinc, un scut împotriva radiațiilor
• Carbonat de zinc, minereu de zinc
• Fluorură de zinc
• Hidroxid de zinc, utilizat în bandajele chirurgicale
• Iodură de zinc, utilizată la realizarea de fotografii cu raze X
• Nitrat de zinc, utilizat ca mordant
• Oxid de zinc, utilizat în produsele de protecție solară
• Fosfat de zinc, utilizat în stomatologie
• Sulfat de zinc, utilizat în pigmenți
• Sulfură de zinc, minereu comun de zinc

În natură se găsesc cinci izotopi de zinc. ⁶⁴Zn este cel mai comun izotop, cu 48,63% din zincul natural. Acest izotop are un timp de înjumătățire de 4,3x10¹⁸ ani. Această perioadă este atât de lungă, încât radioactivitatea sa poate fi ignorată. În mod similar, ⁷⁰
Zn (0,6%), cu un timp de înjumătățire de 1,3 x 10¹⁶ ani, este de obicei considerat ca fiind nefiind radioactiv. Ceilalți izotopi care se găsesc în natură sunt⁶⁶
 Zn (28%),⁶⁷
 Zn (4%) și⁶⁸
 Zn (19%).

Zincul nu se găsește ca metal în scoarța terestră. Zincul se găsește doar sub formă de compuși de zinc. Sulfaleritul, un mineral alcătuit din sulfură de zinc, este un mineral principal de zinc. Foarte puțin zinc se găsește în ocean. Minereul de zinc se găsește în mod normal împreună cu minereurile de cupru și plumb.

Există și alte minereuri de zinc, cum ar fi smithsonitul (carbonat de zinc) și un mineral de silicat de zinc. Acestea sunt mai puțin frecvente.

Sulfura de zinc este concentrată prin flotare. Există un detergent care colectează sulfura de zinc. Impuritățile se scufundă la fund și sunt îndepărtate. Apoi, sulfura de zinc este încălzită în aer pentru a obține oxid de zinc și dioxid de sulf.

2 ZnS + 3 O ₂→ 2 ZnO + 2 SO₂

Dioxidul de sulf este oxidat în trioxid de sulf.

2 SO ₂+ O₂ → 2 SO₃

Trioxidul de sulf reacționează cu oxidul de zinc pentru a produce sulfat de zinc. Astfel se obține o formă solubilă de zinc care poate fi prelucrată mai mult.

SO ₃+ ZnO → ZnSO₄

Sulfatul de zinc este purificat și electrolizat. Această electroliză produce oxigen, zinc și acid sulfuric. Astfel se obține un zinc pur, cunoscut sub numele de "SHG" sau "special high grade".

2 ZnSO ₄+ 2 ₂HO → 2 Zn + 2 HSO₂₄ + O₂

Acidul sulfuric este refolosit în locul trioxidului de sulf pentru a leșia mai mult oxid de zinc.

Oxidul de zinc poate fi redus, de asemenea, de către carbon la zinc metalic și dioxid de carbon la temperaturi ridicate. Acesta este un proces de obținere în furnal, similar cu cel de obținere a fierului.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

Această formă de zinc este mai ieftină, dar nu este pură.

Zincul este al patrulea cel mai răspândit metal din lume. În fiecare an se produc aproximativ 10 milioane de tone.

Ca metal

Zincul este utilizat în bateriile electrice. Celula alcalină și celula Leclanche sunt cele care folosesc cel mai mult zincul. Acesta se oxidează și furnizează electroni pentru ca bateria să funcționeze.

Aproximativ 59% din zinc este utilizat pentru prevenirea coroziunii, ceea ce include galvanizarea. 47% din zincul din lume este utilizat pentru galvanizare. Aceasta este utilizată pentru a proteja un alt metal, de obicei fierul, de rugină. Stratul de zinc se corodează în locul fierului. Stratul de zinc poate fi plasat pe metal în două moduri. Metalul poate fi scufundat într-un vas cu zinc topit. Zincul poate fi, de asemenea, galvanizat pe metal. Scufundarea durează mai mult, dar are o suprafață peticită care, în opinia unora, nu arată bine. Este, de asemenea, utilizat în bărci cu motor și în conducte pentru a încetini ruginirea. Motorul unei ambarcațiuni cu motor are adesea un "glonț" de zinc, care se corodează ușor, dar care ajută celelalte părți metalice ale motorului să nu ruginească.

Zincul este utilizat în aliaje. Alama este un aliaj de cupru și zinc. Alama este cel mai comun aliaj de zinc. Zincul poate forma aliaje cu multe alte metale. Zincul-aluminiu este un aliaj de zinc și aluminiu, care produce rulmenți buni. Bronzul comercial are zinc în el. Uneori, telurura de cadmiu reacționează cu zincul pentru a obține telurura de cadmiu și zinc, un semiconductor. Argintul de nichel este un alt aliaj de zinc.

Zincul poate fi utilizat în țevile unei orgi. În trecut se folosea un aliaj de staniu și plumb. Zincul este utilizat în penny-ul american, unde are doar un strat subțire de cupru. Miezul este din zinc. Penny-urile mai vechi erau fabricate complet din bronz.

Un amestec de pulbere de zinc și sulf poate fi folosit pentru a propulsa un model de rachetă. Această reacție produce sulfură de zinc, căldură, lumină și gaze. Foaia de zinc este folosită pentru a face bare de zinc.

Ca și compușii de zinc

Aproximativ 1/4 din zinc este utilizat pentru fabricarea compușilor de zinc. Oxidul de zinc poate fi folosit pentru protecție solară sau ca pigment de vopsea. Oxidul de zinc este, de asemenea, un semiconductor. Clorura de zinc este folosită pentru a conserva lemnul astfel încât să nu putrezească. Unele fungicide au zinc în ele. Sulfatul de zinc este utilizat în coloranți și pigmenți. Sulfura de zinc este folosită în becurile fluorescente pentru a converti lumina ultravioletă în lumină vizibilă.

În biologie

Oamenii au nevoie de un pic de zinc pentru a ajuta organismul să funcționeze bine. Dacă nu primesc suficient zinc în alimentație, pot avea o deficiență de minerale. Aproape două miliarde de oameni au o deficiență de zinc. Carența de zinc face ca o persoană să se îmbolnăvească mai ușor de infecții. Unii oameni spun că atunci când răcim, ar trebui să luăm mai mult zinc. Alții spun că zincul nu face nicio diferență. Există medicamente pe care le putem folosi atunci când suntem răciți. Oamenii adaugă cantități mici de compuși de zinc în pastilele de vitamine și în cereale pentru a se asigura că primesc suficient zinc. Majoritatea vitaminelor sub formă de tablete unice au zinc în ele. Zincul se găsește în cel puțin 100 de enzime. Este al doilea cel mai comun metal de tranziție, în afară de fier. Zincul este, de asemenea, utilizat de creier. Corpul uman conține între 2 și 4 grame de zinc. O enzimă de zinc ajută la eliminarea dioxidului de carbon din sânge. Grâul are mult zinc în el.

Cantitățile mari de zinc metalic sunt toxice. Acesta se poate dizolva în acidul gastric. Atunci când se consumă prea mult zinc, nivelurile de cupru și fier scad în organism. Compușii de zinc pot fi corozivi în stomac. Compușii de zinc introduși în nas pot strica simțul olfactiv.

Ionii de zinc sunt foarte toxici pentru pești și pentru multe lucruri care trăiesc în apă.