Cinkas: gamyba ir pritaikymas. Cheminės savybės Su kuo reaguoja cinkas?

Valstybinė švietimo įstaiga

vidurinis profesinis išsilavinimas Leningrado srityje Podporožės politechnikos kolegija

Mokslinis darbas chemijos srityje

Tema:

"Cinkas ir jo savybės"

Baigė: mokinys grupės Nr. 89

Pilnas vardas: Jurikovas Aleksejus Aleksandrovičius

Mokytojo patikrinta: Yadykina Liudmila Alekseevna

Podporožė

1. Padėtis periodinėje lentelėje ir atominė struktūra

2. Atradimų istorija

3. Buvimas gamtoje

4. Fizinės savybės

5. Cheminės savybės

6. Metalinio cinko gavimas

7. Taikymas ir reikšmė žmonių sveikatai

8. Mano tyrimas

9. Literatūra

Padėtis periodinėje lentelėje

ir atominė struktūra

Elementas cinkas (Zn) periodinėje lentelėje turi eilės numerį 30.

Jis yra antrosios grupės ketvirtame kėlinyje.

atominė masė = 65,37

valentingumas II

Natūralų cinką sudaro penkių stabilių nuklidų mišinys: 64Zn (48,6% masės), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) ir 70Zn (0,6%).

Dviejų išorinių elektroninių sluoksnių konfigūracija 3 s 2 p 6 d 10 4 s 2 .

Atradimų istorija

Cinko ir vario lydiniai – žalvaris – buvo žinomi senovės graikams ir egiptiečiams. Cinkas buvo gautas V a. pr. Kr e. Indijoje. Romos istorikas Strabonas 60-20 m.pr.Kr. e. rašė apie metalinio cinko arba „netikro sidabro“ gavimą. Vėliau cinko gavimo Europoje paslaptis buvo prarasta, nes cinko rūdų terminio redukavimo metu susidaręs cinkas 900 ° C temperatūroje virsta garais. Cinko garai reaguoja su ore esančiu deguonimi, sudarydami purų cinko oksidą, kurį alchemikai vadino „balta vilna“.

Metalinis cinkas

XVI amžiuje pirmieji bandymai cinką lydyti gamyklose. Tačiau gamyba nesisekė, technologiniai sunkumai pasirodė neįveikiami. Jie bandė gauti cinką taip pat, kaip ir kitus metalus. Rūda buvo skrudinta, paverčiant cinką oksidu, tada šis oksidas redukuojamas anglimi...

Cinkas, natūralu, sumažėjo sąveikaujant su anglimi, bet... nebuvo išlydytas. Jis nebuvo išlydytas, nes šis metalas jau buvo išgaravęs lydymosi krosnyje - jo virimo temperatūra buvo tik 906° C. O krosnyje buvo oro. Kai jie jį sutiko, aktyvūs cinko garai sureagavo su deguonimi ir vėl susidarė pradinis produktas – cinko oksidas.

Cinko gamybą Europoje buvo įmanoma pradėti tik po to, kai rūda buvo pradėta redukuoti uždarose retortose, kuriose nebuvo oro. „Šiurkštus“ cinkas šiandien gaunamas maždaug tokiu pat būdu ir išvalomas jį rafinuojant. Dabar maždaug pusė pasaulyje cinko pagaminama pirometalurginiais metodais, kita pusė – hidrometalurginiais metodais.

Reikėtų nepamiršti, kad grynos cinko rūdos gamtoje beveik niekada nėra. Cinko junginiai (paprastai 1-5% metalo atžvilgiu) yra polimetalinių rūdų dalis. Rūdos sodrinimo metu gautuose cinko koncentratuose yra 48-65% cinko, iki 2% vario, iki 2% švino, iki 12% geležies. Ir plius dalis procento pėdsakų ir retųjų metalų...

Sudėtinga cinko turinčių rūdų cheminė ir mineraloginė sudėtis buvo viena iš priežasčių, kodėl cinko gamyba užtruko ilgai ir sunkiai. Vis dar yra neišspręstų polimetalinių rūdų apdirbimo problemų... Bet grįžkime prie cinko pirometalurgijos – šiame procese pasireiškia grynai individualios šio elemento savybės.

Staigiai atvėsus, cinko garai iš karto, aplenkdami skystą būseną, virsta kietomis dulkėmis. Tai šiek tiek apsunkina gamybą, nors elementinis cinkas laikomas netoksišku. Dažnai cinką reikia konservuoti dulkių pavidalu, o ne lydyti į luitus.

Pirotechnikoje cinko dulkės naudojamos mėlynai liepsnai gaminti. Cinko dulkės naudojamos retųjų ir tauriųjų metalų gamyboje. Visų pirma, toks cinkas išstumia auksą ir sidabrą iš cianido tirpalų. Paradoksalu, bet gaminant patį cinką (ir kadmį) hidrometalurginiu metodu, cinko dulkės naudojamos vario ir kadmio sulfato tirpalui išvalyti. Bet tai dar ne viskas. Ar kada susimąstėte, kodėl metaliniai tilteliai, gamyklinių grindų tarpatramiai ir kiti dideli metalo gaminiai dažniausiai dažomi pilkai?

Cinko savybėms didelę įtaką turi jo grynumo laipsnis. 99,9 ir 99,99 % grynumo cinkas gerai tirpsta rūgštyse. Tačiau verta „pridėti“ dar devynis (99,999%), o cinkas netirpus rūgštyse net stipriai kaitinant. Tokio grynumo cinkas taip pat išsiskiria dideliu lankstumu, jį galima ištraukti į plonus siūlus. Bet paprastą cinką į plonus lakštus galima susukti tik pakaitinus iki 100-150° C. Kaitinamas iki 250° C ir aukščiau, iki lydymosi temperatūros cinkas vėl tampa trapus – įvyksta dar vienas jo kristalinės struktūros persitvarkymas.

Cinko lakštai plačiai naudojami galvaninių elementų gamyboje. Pirmąją „voltinę koloną“ sudarė cinko ir vario apskritimai. O šiuolaikiniuose cheminiuose srovės šaltiniuose neigiamas elektrodas dažniausiai gaminamas iš cinko.

Cinko spausdinimui keliami specialūs reikalavimai: pirmiausia jis turi būti smulkios kristalinės struktūros, ypač luito paviršiuje. Todėl spausdinimui skirtas cinkas visada liejamas uždarose formose. Struktūrai „išlyginti“ naudojamas atkaitinimas 375 °C temperatūroje, po kurio lėtas aušinimas ir karštas valcavimas. Priemaišų, ypač švino, buvimas tokiame metale taip pat yra griežtai ribojamas. Jeigu jos daug, tai klišių kaip reikiant ištrinti bus neįmanoma. Jei švino kiekis yra mažesnis nei 0,4%, sunku gauti norimą smulkiakristalinę struktūrą. Būtent šiuo kraštu „vaikšto“ metalurgai, bandydami patenkinti poligrafijos pramonės poreikius.

Buvimas gamtoje

Gamtoje cinkas randamas tik junginių pavidalu.

SFALERITAS(cinko mišinys, ZnS) atrodo kaip kubiniai geltoni arba rudi kristalai; tankis 3,9-4,2 g/cm 3, kietumas 3-4 pagal Moso skalę. Sudėtyje yra kadmio, indio, galio, mangano, gyvsidabrio, germanio, geležies, vario, alavo ir švino kaip priemaišų.

Sfalerito kristalų gardelėje cinko atomai kaitaliojasi su sieros atomais ir atvirkščiai. Sieros atomai grotelėje sudaro kubinį paketą. Cinko atomas yra šiose tetraedrinėse tuštumose.

WURTZITE(ZnS) yra rudai juodas šešiakampis kristalas, kurio tankis 3,98 g/cm 3, o kietumas 3,5-4 pagal Moso skalę. Paprastai cinko yra daugiau nei sfaleritas. Vurcito grotelėje kiekvienas cinko atomas yra tetraedriškai apsuptas keturių sieros atomų ir atvirkščiai. Vurcito sluoksnių išdėstymas skiriasi nuo sfalerito sluoksnių išdėstymo.

SMITSONITAS(cinko špatas, ZnCO 3) būna baltų (žalia, pilka, ruda, priklausomai nuo priemaišų) trigonių kristalų, kurių tankis 4,3-4,5 g/cm 3 ir kietumas 5 pagal Moso skalę, pavidalu.

KALAMINA(Zn 2 SiO 4 *H 2 O*ZnCO 3 arba Zn 4 (OH) 4 *H 2 O*ZnCO 3) yra cinko karbonato ir silikato mišinys; sudaro baltus (žalias, mėlynas, geltonas, rudas, priklausomai nuo priemaišų) rombinius kristalus, kurių tankis 3,4-3,5 g/cm 3 ir kietumas 4,5-5 pagal Moso skalę.

VILEMITAS(Zn 2 SiO 4) būna bespalvių arba gelsvai rudų romboedrų kristalų pavidalu, kurių tankis 3,89-4,18 g/cm 3, o kietumas 5-5,5 pagal Moso skalę.

CINCITAS(ZnO) - geltonos, oranžinės arba raudonos spalvos šešiakampiai kristalai su wurcito tipo gardelėmis ir 4-4,5 kietumo pagal Moso skalę.

GANITAS(Zn) yra tamsiai žalių kristalų pavidalo, kurių tankis yra 4–4,6 g/cm 3, o kietumas – 7,5–8 pagal Moso skalę.

Be aukščiau išvardytų, žinomi ir kiti cinko mineralai:

monheimitas (Zn, Fe)CO 3

hidrocitas ZnCO 3 * 2Zn(OH) 2

patikėtas (Zn, Mn)SiO 4

heterolitas Zn

franklinitas (Zn, Mn)

chalkofanitas (Mn, Zn) Mn 2 O 5 * 2H 2 O

golaritas ZnSO 4 * 7H 2 O

cinko chalkanitas (Zn, Cu)SO 4 * 5H 2 O

adaminas Zn 2 (AsO 4)OH

tarbutitas Zn 2 (PO 4)OH

dekloizitas (Zn, Cu)Pb(VO 4)OH

legranditas Zn 3 (AsO 4) 2 * 3H 2 O

hopeitas Zn 3 (PO 4) * 4H 2 O

Fizinės savybės

Cinkas yra melsvai baltas vidutinio kietumo metalas, lydantis 419 ° C temperatūroje, o 913 ° C temperatūroje virstantis garais; jo tankis yra 7,14 g/cm 3 . Esant įprastoms temperatūroms, cinkas yra gana trapus, tačiau esant 100-110°C gerai lankstosi ir susivynioja į lakštus, ore pasidengia apsaugine oksido plėvele.

Cheminės savybės

Iki 100°C temperatūros ore cinkas greitai susiblunka, pasidengia paviršine bazinių karbonatų plėvele. Drėgname ore, ypač esant CO 2, metalo sunaikinimas vyksta net esant normaliai temperatūrai. Stipriai kaitinant ore arba deguonyje, cinkas intensyviai dega melsva liepsna, išskiriant baltus cinko oksido ZnO dūmus. Sausas fluoras, chloras ir bromas nereaguoja su cinku šaltyje, tačiau esant vandens garams metalas gali užsidegti, sudarydamas, pavyzdžiui, ZnCl 2. Kaitinant cinko miltelių ir sieros mišinį gaunamas cinko sulfidas ZnS. Stiprios mineralinės rūgštys stipriai tirpdo cinką, ypač kaitinant, kad susidarytų atitinkamos druskos. Sąveikaujant su atskiestu HCl ir H 2 SO 4, išsiskiria H 2, o su HNO 3, be to, NO, NO 2, NH 3. Cinkas reaguoja su koncentruota HCl, H 2 SO 4 ir HNO 3, atitinkamai išskirdamas H 2, SO 2, NO ir NO 2. Šarmų tirpalai ir lydalai oksiduoja cinką, išskirdami H2 ir sudarydami vandenyje tirpius cinkus. Rūgščių ir šarmų poveikio cinkui intensyvumas priklauso nuo jame esančių priemaišų. Grynas cinkas mažiau reaguoja į šiuos reagentus dėl didelio vandenilio viršįtampio. Vandenyje cinko druskos kaitinamos hidrolizuojasi, išskirdamos baltas Zn(OH) 2 hidroksido nuosėdas. Yra žinomi sudėtingi junginiai, kurių sudėtyje yra cinko, pavyzdžiui, SO 4 ir kiti.

Fizinės cinko savybės. Cinkas yra vidutinio kietumo metalas. Šaltas jis yra trapus, bet 100-150 °C temperatūroje labai plastiškas ir lengvai susukamas į lakštus ir foliją, kurių storis siekia apie šimtąsias milimetro dalis. 250 °C temperatūroje jis vėl tampa trapus. Jis neturi polimorfinių modifikacijų. Kristalizuojasi šešiakampėje gardelėje, kurios parametrai a = 2,6594E, c = 4,9370E. Atominis spindulys 1,37E; joninis Zn2+ -0,83E. Kietojo cinko tankis 7,133 g/cm3 (20 °C), skysto 6,66 g/cm3 (419,5 °C); lydymosi temperatūra 419,5 °C; virimo temperatūra 906 °C. Temperatūros tiesinio plėtimosi koeficientas 39,7 10-3 (20-250 °C), šilumos laidumo koeficientas 110,950 W/(m K) 0,265 cal/cm sek °C (20 °C), varža elektrinė 5,9 10-6 om cm (20) °C), savitoji cinko šiluma 25,433 kJ/(kg K.). Tempiamasis stipris 200-250 MN/m2 (2000-2500 kgf/cm2), santykinis pailgėjimas 40-50%, Brinelio kietumas 400-500 MN/m2 (4000-5000 kgf/cm2). Cinkas yra diamagnetinis, jo savitasis magnetinis jautrumas -0,175·10-6.

Cinko cheminės savybės. Išorinė elektroninė Zn atomo konfigūracija yra 3d104s2. Oksidacijos laipsnis junginiuose yra +2. Standartinis -0,76 V elektrodo potencialas apibūdina cinką kaip aktyvų metalą ir energingą reduktorių. Iki 100 °C temperatūros ore cinkas greitai susiblunka ir pasidengia paviršine bazinių karbonatų plėvele. Drėgname ore, ypač esant CO2, metalas irsta net esant normaliai temperatūrai. Stipriai kaitinant ore arba deguonyje, cinkas intensyviai dega melsva liepsna, išskiriant baltus cinko oksido ZnO dūmus. Sausas fluoras, chloras ir bromas nereaguoja su Cinku šaltyje, tačiau esant vandens garams metalas gali užsidegti, sudarydamas, pavyzdžiui, ZnCl2. Kaitinamas cinko miltelių ir sieros mišinys, gaunamas cinko sulfidas ZnS. Cinko sulfidas nusėda, kai vandenilio sulfidas veikia silpnai rūgštinius arba amoniakinius vandeninius Zn druskų tirpalus. ZnH2 hidridas gaunamas reaguojant LiAlH4 su Zn(CH3)2 ir kitais cinko junginiais; į metalą panaši medžiaga, kuri kaitinant skyla į elementus. Zn3N2 nitridas yra juodi milteliai, susidarantys kaitinant iki 600 °C amoniako sraute; stabilus ore iki 750 °C, vanduo jį skaido. Cinko karbidas ZnC2 gaunamas kaitinant cinką acetileno sraute. Stiprios mineralinės rūgštys aktyviai tirpdo cinką, ypač kaitinamas, kad susidarytų atitinkamos druskos. Sąveikaujant su atskiestu HCl ir H2SO4 išsiskiria H2, o su HNO3 papildomai NO, NO2, NH3. Cinkas reaguoja su koncentruota HCl, H2SO4 ir HNO3, atitinkamai išskirdamas H2, SO2, NO ir NO2. Šarmų tirpalai ir lydalai oksiduoja cinką, išskiria H2 ir susidaro vandenyje tirpūs cinkai. Rūgščių ir šarmų poveikio cinkui intensyvumas priklauso nuo jame esančių priemaišų. Grynas cinkas mažiau reaguoja į šiuos reagentus dėl didelio vandenilio viršįtampio. Vandenyje cinko druskos kaitinamos hidrolizuojasi, išskirdamos baltos hidroksido nuosėdos.

a) cinko sąveika su praskiestomis rūgštimis

Zn(OH)2. H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2^

Cinkas, kaip aktyvus metalas, su koncentruota sieros rūgštimi gali sudaryti sieros dioksidą, elementinę sierą ir net vandenilio sulfidą.

2H2SO4 + Zn = SO2 ^+ZnSO4 + 2H2O

Kai cinkas reaguoja su labai praskiesta azoto rūgštimi, išsiskiria amoniakas, kuris reaguoja su rūgšties pertekliumi ir susidaro amonio salietra.

Apskritai:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Zn + HNO3 = Zn(NO3)2 +NO +H2O

b) Tirpių cinko druskų sąveika su šarmais:

ZnCl2 +2NaOH= ZnOH2v+2NaCl

Zn(NO3)2+2KOH = ZnOH2v +2KNO3

Cinko taikymo sritis

Cinko metalas naudojamas požeminio išplovimo būdu išgaunamiems tauriesiems metalams (auksui, sidabrui) atkurti. Be to, cinkas naudojamas sidabrui, auksui ir kt. išgauti iš neapdoroto švino vadinamųjų „sidabro putų“ iš cinko intermetalinių junginių su sidabru ir auksu pavidalu ir apdorojamas įprastiniais rafinavimo metodais.

Jis naudojamas plieno apsaugai nuo korozijos (galvanizavimo, kuris puikiai žinomas visiems, kas matė cinkuotą kaušą). Jis taip pat naudojamas kaip neigiamo elektrodo medžiaga cheminiuose energijos šaltiniuose, ty baterijose ir akumuliatoriuose.

Cinko vaidmuo cinko-oro baterijose yra labai svarbus, pastaraisiais metais buvo intensyviai kuriamos cinko-oro sistemos pagrindu sukurtos kompiuterių (nešiojamųjų kompiuterių) baterijos ir šioje srityje pasiekta didelė sėkmė (daugiau energijos ir išteklių nei ličio). akumuliatoriai ir jie yra 3 kartus pigesni), ši sistema taip pat labai perspektyvi variklių užvedimui (švininis akumuliatorius - 55 Wh/kg, cinko-oras - 220-300 Wh/kg) ir elektra varomoms transporto priemonėms (nuvažiuojamas iki 900 km). Įeina į daugelį kietųjų lydmetalių, kad sumažintų jų lydymosi temperatūrą.

Sudėtinga cinko turinčių rūdų cheminė ir mineraloginė sudėtis buvo viena iš priežasčių, kodėl cinko gamyba užtruko ilgai ir sunkiai. Staigiai atvėsus, cinko garai iš karto, aplenkdami skystą būseną, virsta kietomis dulkėmis. Tai šiek tiek apsunkina gamybą, nors elementinis cinkas laikomas netoksišku. Dažnai cinką reikia konservuoti dulkių pavidalu, o ne lydyti į luitus.

Pagrindinis visais šiais atvejais naudojamų dažų komponentas yra tos pačios cinko dulkės. Sumaišytas su cinko oksidu ir sėmenų aliejumi, jis virsta dažais, kurie puikiai apsaugo nuo korozijos. Šie dažai taip pat pigūs, lankstūs, gerai sukimba su metaliniu paviršiumi ir nesilupa nuo temperatūros pokyčių. Pelės spalva yra daugiau privalumas nei trūkumas. Produktai, kurie yra padengti tokiais dažais, turi būti nežymėti ir tuo pačiu tvarkingi. Cinko savybėms didelę įtaką turi jo grynumo laipsnis. 99,9 ir 99,99 % grynumo cinkas gerai tirpsta rūgštyse. Tačiau verta „pridėti“ dar devynis (99,999%), o cinkas netirpus rūgštyse net stipriai kaitinant. Tokio grynumo cinkas taip pat išsiskiria dideliu lankstumu, jį galima ištraukti į plonus siūlus. Bet paprastą cinką plonais lakštais galima susukti tik pakaitinus iki 100-150 C. Įkaitinus iki 250 C ir aukštesnės, iki lydymosi temperatūros cinkas vėl tampa trapus – įvyksta dar vienas jo kristalinės struktūros persitvarkymas.

Šio elemento vaidmuo spausdinant yra reikšmingas. Iš cinko gaminamos klišės, leidžiančios atspausdinti piešinius ir nuotraukas. Specialiai paruoštas ir apdorotas spausdinimo cinkas suvokia fotografinį vaizdą. Šis vaizdas tinkamose vietose apsaugotas dažais, o būsimoji klišė išgraviruota rūgštimi. Vaizdas įgauna palengvėjimą, patyrę graviruotojai jį išvalo, daro atspaudus, o tada šios klišės keliauja į spausdinimo mašinas. Cinko spausdinimui keliami specialūs reikalavimai: pirmiausia jis turi būti smulkios kristalinės struktūros, ypač luito paviršiuje. Todėl spausdinimui skirtas cinkas visada liejamas uždarose formose. Struktūrai „išlyginti“ naudojamas atkaitinimas 375 C temperatūroje, po to lėtas aušinimas ir karštas valcavimas. Priemaišų, ypač švino, buvimas tokiame metale taip pat yra griežtai ribojamas. Jeigu jos daug, tai klišių kaip reikiant ištrinti bus neįmanoma. Jei švino kiekis yra mažesnis nei 0,4%, sunku gauti norimą smulkiakristalinę struktūrą. Būtent šiuo kraštu „vaikšto“ metalurgai, bandydami patenkinti poligrafijos pramonės poreikius.

Cinko junginiai ir lydiniai taip pat plačiai naudojami pramonėje.

Cinko oksidas naudojamas kaip baltas dažų pigmentas, gumos pramonėje yra vulkanizacijos aktyvatorius ir užpildas, kosmetikos pramonėje ir medicinoje naudojamas kaip antiseptikas ir priešuždegiminė priemonė.

Cinko chloridas medicinoje naudojamas kaip antiseptikas ir druskos rūgšties tirpalų pavidalu litavimui.

Cinko sulfidas naudojamas kaip fosforas katodinių spindulių vamzdeliuose.

Cinko vaidmuo žmogaus organizme

Vidutinis cinko kiekis yra 2-3 gramai. Dalis jo kaupiasi raumenų ir kaulų audinyje, 20% – odoje. Šio mikroelemento yra leukocituose, raudonuosiuose kraujo kūneliuose, spermoje, prostatoje ir kasoje bei kepenyse. Tai dalis apie 400 fermentų, labiausiai ištirta yra karboanhidrazė. Baltymų, kurių sudėtyje yra cinko, yra raudonuosiuose kraujo kūneliuose. Jis skaido anglies dioksidą į anglies rūgštį ir bikarbonatą, kad pašalintų iš organizmo. Grynas anglies dioksidas kraujyje sudaro dujų kamščius, tačiau jo darinys anglies rūgštis yra tirpus vandenyje ir lengvai skaidomas fermento.

Cinko funkcijos organizme:

Dalyvauja angliavandenių, baltymų ir riebalų skaidyme ir sintezėje.
Jis yra hormonų, antikūnų, leukocitų dalis, gerina imunitetą.
Padidina organizmo regeneracinius gebėjimus.
Detoksikuoja anglies dioksidą iš organizmo.
Įtakoja vyriškų lytinių hormonų susidarymą ir palaiko prostatos sveikatą.
Dalyvauja skydliaukės, antinksčių, kiaušidžių ir hipofizės medžiagų apykaitos procesuose. Apsaugo kasą nuo pažeidimų ir reikalinga insulino sekrecijai.
Skatina geresnį vitamino E pasisavinimą, skatina vitamino A apykaitą.
Teigiamai veikia dantų sveikatą: cinko yra fermentuose ir kaulų ląstelėse.
Malšina uždegimus, gerina odos būklę.
Skatina ribosomų, ribonukleino ir dezoksiribonukleino rūgščių (RNR ir DNR) struktūros normalizavimą, dalyvauja ląstelių dalijimuisi.
Nėštumo metu cinko patekimas į motinos organizmą veikia kaulų, širdies ir kraujagyslių, kvėpavimo ir urogenitalinių sistemų formavimąsi. Cinko trūkumas padidina priešlaikinio gimdymo ar persileidimo riziką.
Cinkas būtinas normaliai nervų sistemos ir smegenų veiklai. Jei sutrinka cinko apykaita, padidėja rizika susirgti Alzheimerio liga.
Normalizuoja kepenų veiklą.
Palaiko uoslės ir skonio pumpurus, teigiamai veikia regos organus.
Dalyvauja virškinamajame trakte (virškinimo trakte) formuojant druskos rūgštį, palaiko rūgščių ir šarmų pusiausvyrą.

Rimtas cinko trūkumas sukelia vidinių liaukų ir medžiagų apykaitos procesų sutrikimus, padidėja neoplazmų rizika. Nėščiosioms gali pasireikšti priešlaikinis gimdymas, atoninis kraujavimas, gimdos raumenys ilgam susitrauks. Cinkas aktyviai naudojamas nervų, urogenitalinės ir kraujotakos sistemų ligoms gydyti.

Gyvūniniai ir augaliniai cinko šaltiniai

Augaliniai šaltiniai (1 lentelė):

Daržovės: brokoliai, morkos, žiediniai kopūstai, ridikai, salotos, špinatai. Taip pat kukurūzai, žalieji svogūnai, šparagai, bulvės ir pomidorai.
Vaisiai ir uogos: citrusiniai vaisiai, obuoliai, serbentai, mėlynės. Taip pat avietės, slyvos, vyšnios, kriaušės, persikai ir kt.
Riešutai (graikiniai riešutai, žemės riešutai, pušis, anakardžiai, kokosas).
Džiovinti vaisiai (figos, slyvos, datulės, džiovinti abrikosai).
Grūdai: rudieji ryžiai, miežiai, kviečių sėlenos, grikiai, avižiniai dribsniai.
Saulėgrąžų ir moliūgų sėklos.
Grybai.
Žalioji arbata, kakava.
Ankštiniai augalai (žirniai, pupelės, lęšiai).
Mielės.

Gyvūnų šaltiniai (1 lentelė):

Vištiena, triušis, jauna ėriena ir veršiena.
Žuvis (jūros lydeka, plekšnė, menkė, tunas ir kt.). Jūros gėrybės (austės, krevetės, midijos).
Pienas, kietasis sūris, varškė.
Kiaušiniai.
Šalutiniai produktai (širdis, jautienos liežuvis, kepenys).

1 lentelė. Cinko kiekis gaminiuose


Midijos	60
Kviečių sėlenos	16
Jautienos kepenys (apdorotos)	15
Jautiena	8
Moliūgų sėklos	7,5
Pušies riešutai	6,5
Pupelės	4,2
Anakardžiai	4
Špinatai	3,8
Avižiniai dribsniai	3
Migdolų	2,1
Paukštiena	2-2,4
Pupelės	1,2
Džiovinti abrikosai	0,75
Žalias svogūnas	0,4
Avokadas	0,3

Eksperto patarimas. Javus geriau valgyti neapdorotus. Pavyzdžiui, po ryžių poliravimo cinko kiekis juose sumažėja 80%. Nepamirškite savo mitybą paįvairinti gyvulinės kilmės produktais, jie geriau pasisavinami

Virimas taip pat lemia šio vertingo mineralo praradimą. Stenkitės valgyti daugiau šviežių daržovių ir vaisių.
Mėsos gaminiai turi būti troškinti arba virti garuose, o ne kepti ir neperkepti.
Jei nemėgstate daržovių ir vaisių, gerkite šviežiai spaustas sultis. Juose yra didesnė cinko koncentracija.
Pamirškite greitai paruošiamus grūdus, nes visi geri daiktai juose perdirbimo metu sunaikinami. Cinko paros norma pateikta 2 lentelėje.

2 lentelė. Cinko paros vertė

Sąveika su kitais elementais

Organinis cinkas kaupiasi mažomis dozėmis. Adsorbcija vyksta virškinimo trakte, daugiausia plonojoje žarnoje. Įdomus faktas yra tai, kad cinkas greičiau pasisavinamas iš gyvūninės kilmės produktų nei iš vaisių ir daržovių. Pastaruoju atveju jam trukdo fitino rūgštis, kuri su cinku sudaro netirpius druskų junginius.

Cinko suderinamumo savybės:

Puikiai dera su vitaminu A, gerina cinko pasisavinimą ir biologinį prieinamumą.
Fosforo, ličio ir kalcio jonai (mažomis dozėmis) padidina cinko savybes.
Cinkas nesuderinamas su variu, nes jis absorbuojamas tais pačiais kanalais.
Sunkieji metalai (švinas, kadmis) išstumia cinką iš organizmo.
Cinko negalima vartoti kartu su geležimi, alavu ir manganu, tada jis blogiau pasisavinamas.
Veikia kartu su vitaminu E. Dažniausiai cinko ir vitamino E trūkumas diagnozuojamas vienu metu.
Tetraciklinų grupės vaistai taip pat išstumia cinką iš organizmo.
Papildomai vartojant folio rūgštį, sulėtėja mikroelemento pasisavinimas.
Cinkas nesuderinamas su aspirinu.
Histidinas ir cisteinas yra aminorūgštys, randamos gyvūniniuose produktuose. Jie pagerina cinko pasisavinimą.

Cinko trūkumas

Yra 3 cinko trūkumo formos: ūminis, poūmis ir lėtinis. Pastarasis variantas taip pat siejamas su įgimtu enteropatiniu akrodermatitu.

Cinko trūkumas pasireiškia šiais simptomais:

Nuovargis, sumažėjusi koncentracija, nemiga, nervų sutrikimai.
Regėjimo pablogėjimas, skonio praradimas.
Apetito praradimas, svorio kritimas.
Skrandžio sutrikimas.
Anemija.
Odos problemos: alerginių bėrimų atsiradimas, opos, egzema, dermatitas. Nagai pleiskanoja, ant jų yra baltų dėmių.
Nuobodu ir negyvi plaukai, pleiskanos, lopinėlis nuplikimas.
Sumažėjęs insulino kiekis kraujyje padidina diabeto riziką.
Vaikams hipogonadizmas, brendimo sutrikimai.
Vyrams gali kilti problemų dėl seksualinio aktyvumo, sutrikti prostatos veikla, moterims gali pasireikšti nevaisingumas.
Sumažėjęs imunitetas.
Nėščioms moterims cinko trūkumas gali sukelti priešlaikinį gimdymą.

Cinko trūkumas atsiranda, jei žmogus su maistu gauna mažiau nei 7 mg. Visų pirma, reikia pakoreguoti savo mitybą įtraukiant į ją mėsos, žuvies ir jūros gėrybių. Nepamirškite apie šviežias daržoves ir vaisius. Mineralinius kompleksus reikia vartoti tik taip, kaip nurodė gydytojas ir jo nurodytomis dozėmis.

Cinko perteklius organizme

Cinko pertekliaus priežastys:

Darbas pavojingose pramonės šakose su cinko junginiais.
Nekontroliuojamas vaistų, kurių sudėtyje yra šio mikroelemento, vartojimas.
Cinko apykaitos sutrikimai.

Svarbu! Ilgalaikis cinko turinčių vaistų (daugiau nei 100 mg per parą) vartojimas yra kupinas erozijų, opų ir susilpnėjusio imuniteto atsiradimo. 200 mg dozė yra stiprus vėmimas

Cinko pertekliaus simptomai:

Imuniteto pablogėjimas.
Plaukų, nagų ir odos patologijos.
Dažnas pykinimas, pilvo skausmas, sutrikusios išmatos.
Sumažėjęs vario, kadmio ir geležies kiekis organizme.
Sutrikusi kepenų, prostatos, kasos veikla.
Saldus skonis burnoje, dažnas troškulys.

Jei apsinuodijama dėl sąlyčio su cinko garais, tai pasireiškia slėgio kritimu, traukuliais, dusuliu, pykinimu ir kepenų skausmu. Pastebėję būdingus simptomus, kreipkitės į endokrinologą ir išsitirkite. Esant lėtiniam ar ūminiam mikroelemento pertekliui, būtina medicininė pagalba. Detoksikacija atliekama vaistais Acetilsalicilo rūgštis, Unitiolis, Tiosulfatas.

Preparatai su cinku

Renkantis vaistą, atkreipkite dėmesį į tai, kokia medžiaga į jį įtraukta. Pačioje pigiausioje serijoje naudojami sulfatai, tačiau organizmas juos priima blogiau nei chelatą, acetatą, pikolinatą ar gliceratą. Vaistai yra įvairių formų:

Žvakutės.
Tepalai.
Lašai.
Kramtomosios tabletės ir pastilės.
Kapsulės.
Tabletės, dengtos arba nedengtos.
Šnypščiosios tabletės.

Gamintojai dažnai gamina vitaminų kompleksus konkrečioms grupėms:

Vyrams: ComplivitSelmevit, Duovit vyrams, Cinko chelatas, Zincteral ir kt.
Moterims: VitrumBeauty, Complivit spinduliavimas, Duovit moterims ir kt.
Vaikams: Kalcis + cinko gliukonatas, Vitazhuyki, Vitamishki, Duovit vaikams, Vitrum Junior ir kt.

Patartina vartoti valandą prieš valgį arba 2 valandas po valgio. Nerekomenduojama gerti kartu su antibiotikais, kontraceptikais ir kitais vaistais.

Cinkas aktyviai naudojamas daugelyje vaistų:

Tiesiosios žarnos žvakutėse nuo hemorojaus (Relief Ultra, Anuzol).
Oftalmologiniuose lašuose (Ophthalmol, Okumetil, cinko sulfatas).
Vienuose preparatuose (Fenuls cinkas, Zincteral, Zincozac, Cinko pikolinatas ir kt.).
Tepaluose (cinko tepalas ir jo analogai).

Cinkas yra nuostabus ir nepakeičiamas elementas: žiūrėkite žemiau esantį vaizdo įrašą.

Cinkas- trapus melsvai baltos spalvos pereinamasis metalas (susiblunka ore, pasidengia plonu cinko oksido sluoksniu). Esminis (nepakeičiamas) žmogaus audinių mikroelementas. Pagal kiekybinį santykį organizme jis užima antrą vietą po geležies. Jis atlieka pagrindinį vaidmenį regeneruojant pažeistus audinius, nes be cinko sutrinka nukleorūgščių ir baltymų sintezė.

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Cinko kristalai turi šešiakampį atomų paketą. Tačiau skirtingai nei tankus šešiakampis sferinių atomų paketas, cinko grotelės yra pailgos viena kryptimi. Kiekvienas atomas yra apsuptas šešių kitų atomų, esančių toje pačioje plokštumoje arba sluoksnyje. Atstumas tarp gretimų atomų centrų šiame plokščiame sluoksnyje yra lygus 0,26649 nm. Išorinė elektroninė atomo konfigūracija yra 3d 10 4s 2. Ne polimorfinis.

SAVYBĖS

Kambario temperatūroje jis trapus, lenkiant plokštę iš kristalitų trinties pasigirsta traškantis garsas (dažniausiai stipresnis nei „alavo šauksmas“). Turi žemą lydymosi temperatūrą. Lydymosi metu metalo tūris didėja priklausomai nuo tankio mažėjimo. Kylant temperatūrai, cinko kinetinė klampa ir elektrinis laidumas mažėja, o jo elektrinė varža didėja. 100-150 °C temperatūroje cinkas yra plastikas. Net ir nedidelės priemaišos smarkiai padidina cinko trapumą. Yra diamagnetinis.

REZERVAI IR GAMYBA

Vidutinis cinko kiekis žemės plutoje yra 8,3·10-3%, bazinėse magminėse uolienose jis yra šiek tiek didesnis (1,3·10-2%) nei rūgštinėse uolienose (6,10-3%). Cinkas yra energingas vandens migratorius, jo migracija terminiuose vandenyse ypač būdinga kartu su švinu. Iš šių vandenų nusėda pramoninės reikšmės cinko sulfidai. Cinkas taip pat intensyviai migruoja paviršiniuose ir požeminiuose vandenyse, jo pagrindinis nusodintuvas yra vandenilio sulfidas, o sorbcija su moliais ir kiti procesai vaidina mažesnį vaidmenį.

Cinko telkiniai žinomi Irane, Australijoje, Bolivijoje ir Kazachstane. Rusijoje didžiausia švino-cinko koncentratų gamintoja yra UAB „MMC Dalpolimetal“.

Cinkas išgaunamas iš polimetalinių rūdų, kuriose yra 1-4% Zn sulfido pavidalu, taip pat Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Rūdos sodrinami selektyvios flotacijos būdu, gaunami cinko koncentratai (50-60 % Zn) ir kartu švino, vario, kartais ir pirito koncentratai.
Pagrindinis cinko gavimo būdas yra elektrolitinis (hidrometalurginis). Kalcinuoti koncentratai apdorojami sieros rūgštimi; gautas sulfato tirpalas išvalomas nuo priemaišų (nusodinant jas cinko dulkėmis) ir elektrolizuojamas voniose, sandariai išklotose viduje švino arba vinilo plastiku. Cinkas nusodinamas ant aliuminio katodų, nuo kurių kasdien pašalinamas (nuimamas) ir išlydomas indukcinėse krosnyse.

KILMĖ

Gamtoje cinkas nėra natūralus metalas. Yra žinomi 66 cinko mineralai, ypač cinkitas, sfaleritas, Willemitas, kalaminas, smitsonitas ir franklinitas. Labiausiai paplitęs mineralas yra sfaleritas arba cinko mišinys. Pagrindinis mineralo komponentas yra cinko sulfidas ZnS, o įvairios priemaišos suteikia šiai medžiagai įvairiausių spalvų. Dėl to, kad šį mineralą sunku atpažinti, jis vadinamas mišiniu (senovės graikų σφαλερός – apgaulingas). Cinko mišinys laikomas pirminiu mineralu, iš kurio susidarė kiti elemento Nr. 30 mineralai: smitsonitas ZnCO 3, cinkitas ZnO, kalaminas 2ZnO · SiO 2 · H 2 O. Altajuje dažnai galima rasti dryžuotą „burunduko“ rūdą – mišinį. cinko mišinio ir rudos spalvos špagato. Iš tolo tokios rūdos gabalas tikrai atrodo kaip paslėptas dryžuotas gyvūnas.

TAIKYMAS

Grynas cinko metalas naudojamas požeminio išplovimo būdu išgaunamiems tauriesiems metalams (auksui, sidabrui) atgauti. Be to, cinkas naudojamas sidabrui, auksui (ir kitiems metalams) išskirti iš neapdoroto švino cinko-sidabro-aukso intermetalinių junginių (vadinamųjų „sidabro putų“) pavidalu, kurie vėliau apdorojami įprastiniais rafinavimo metodais.

Naudojamas plieno apsaugai nuo korozijos (mechaniniam įtempimui nepaveiktų paviršių galvanizavimas arba metalizavimas – tiltams, rezervuarams, metalinėms konstrukcijoms).

Cinkas naudojamas kaip neigiamo elektrodo medžiaga cheminiuose energijos šaltiniuose, tai yra baterijose ir akumuliatoriuose.

Cinko plokštės plačiai naudojamos spaudoje, ypač spausdinant iliustracijas didelio tiražo leidiniuose. Šiuo tikslu nuo XIX amžiaus buvo naudojama cinkografija – klišės daromos ant cinko plokštės, išgraviruojant joje piešinį rūgštimi. Priemaišos, išskyrus nedidelį švino kiekį, pablogina ėsdinimo procesą. Prieš ėsdinimą cinko plokštė atkaitinama ir suvyniojama įkaitintoje būsenoje.

Cinko dedama į daugelį kietųjų lydmetalių, kad sumažėtų jų lydymosi temperatūra.

Cinko oksidas plačiai naudojamas medicinoje kaip antiseptikas ir priešuždegiminis agentas. Dažams gaminti naudojamas ir cinko oksidas – cinko baltas.

Cinkas yra svarbus žalvario komponentas. Cinko lydiniai su aliuminiu ir magniu (ZAM, ZAMAK) dėl gana aukštų mechaninių ir labai aukštų liejimo savybių yra labai plačiai naudojami mechaninėje inžinerijoje tiksliam liejimui. Visų pirma, ginklų pramonėje pistoletų varžtai kartais liejami iš ZAMAK (-3, -5) lydinio, ypač tie, kurie skirti naudoti silpnoms ar traumuojančioms kasetėms. Taip pat iš cinko lydinių liejami visi techniniai priedai, tokie kaip automobilių rankenos, karbiuratorių kėbulai, mastelio modeliai ir visokios miniatiūros, taip pat bet kokie kiti gaminiai, kuriems reikalingas tikslus liejimas su priimtinu stiprumu.

Cinko chloridas yra svarbus metalo litavimo srautas ir pluošto gamybos komponentas.

Cinko teluridas, selenidas, fosfidas ir sulfidas yra plačiai naudojami puslaidininkiai. Cinko sulfidas yra neatsiejama daugelio fosforų dalis. Cinko fosfidas naudojamas kaip graužikų nuodas.

Cinko selenidas naudojamas optiniams akiniams su labai mažu sugerties koeficientu vidutinio infraraudonųjų spindulių srityje gaminti, pavyzdžiui, anglies dioksido lazeriuose.

Cinkas - Zn

KLASIFIKACIJA

Strunz (8-asis leidimas)	1/A.04-10
Nickel-Strunz (10-asis leidimas)	1.AB.05
Dana (7-asis leidimas)	1.1.8.1
Dana (8-asis leidimas)	1.1.5.1
Sveiki, CIM Ref	1.8

Cinko ir vario lydinys – žalvaris – buvo žinomas Senovės Graikijoje, Senovės Egipte, Indijoje (VII a.), Kinijoje (XI a.). Ilgą laiką nebuvo įmanoma išskirti gryno cinko. 1746 m. A. S. Marggrafas sukūrė gryno cinko gamybos metodą, kai molio ugniai atspariose retortose kalcinuoja jo oksido ir anglies mišinį be oro, o vėliau cinko garus kondensuoja šaldytuvuose. Cinko lydymas pramoniniu mastu prasidėjo XVII a.
Lotyniškas cinkas verčiamas kaip „balta danga“. Šio žodžio kilmė nėra tiksliai nustatyta. Manoma, kad jis kilęs iš persiško „cheng“, nors šis pavadinimas reiškia ne cinką, o akmenis apskritai. Žodis „cinkas“ aptinkamas Paracelso ir kitų XVI–XVII amžiaus tyrinėtojų darbuose. ir grįžta, ko gero, prie senovės vokiečių „cinko“ - apnašų, akių skaudėjimo. Pavadinimas „cinkas“ pradėtas vartoti tik praėjusio amžiaus 2 dešimtmetyje.

Būnant gamtoje, gauti:

Labiausiai paplitęs cinko mineralas yra sfaleritas arba cinko mišinys. Pagrindinis mineralo komponentas yra cinko sulfidas ZnS, o įvairios priemaišos suteikia šiai medžiagai įvairiausių spalvų. Matyt, todėl mineralas vadinamas mišiniu. Cinko mišinys laikomas pirminiu mineralu, iš kurio susidarė kiti elemento Nr. 30 mineralai: smitsonitas ZnCO 3, cinkitas ZnO, kalaminas 2ZnO·SiO 2 ·H 2 O. Altajuje dažnai galima rasti dryžuotos „burunduko“ rūdos – mišinio. cinko mišinio ir rudos spalvos špagato. Iš tolo tokios rūdos gabalas tikrai atrodo kaip paslėptas dryžuotas gyvūnas.
Cinko išskyrimas prasideda nuo rūdos koncentravimo sedimentacijos arba flotacijos metodais, tada skrudinama, kol susidaro oksidai: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
Cinko oksidas apdorojamas elektrolitiniu būdu arba redukuojamas koksu. Pirmuoju atveju cinkas iš žalio oksido išplaunamas praskiestu sieros rūgšties tirpalu, kadmio priemaiša nusodinama cinko dulkėmis, o cinko sulfato tirpalas elektrolizuojamas. Ant aliuminio katodų nusodinamas 99,95 % grynumo metalas.

Fizinės savybės:

Gryna forma tai gana lankstus sidabriškai baltas metalas. Kambario temperatūroje jis trapus, lenkiant plokštę iš kristalitų trinties pasigirsta traškantis garsas (dažniausiai stipresnis nei „alavo šauksmas“). 100-150 °C temperatūroje cinkas yra plastikas. Net ir nedidelės priemaišos smarkiai padidina cinko trapumą. Lydymosi temperatūra – 692°C, virimo temperatūra – 1180°C

Cheminės savybės:

Tipiškas amfoterinis metalas. Standartinis elektrodo potencialas yra -0,76 V, standartinių potencialų diapazone jis yra iki geležies. Ore cinkas yra padengtas plona ZnO oksido plėvele. Per daug kaitinant dega. Kaitinamas cinkas reaguoja su halogenais, su fosforu, susidaro fosfidai Zn 3 P 2 ir ZnP 2, su siera ir jos analogais, susidaro įvairūs chalkogenidai ZnS, ZnSe, ZnSe 2 ir ZnTe. Cinkas tiesiogiai nereaguoja su vandeniliu, azotu, anglimi, siliciu ir boru. Zn 3 N 2 nitridas susidaro reaguojant cinkui su amoniaku 550-600°C temperatūroje.
Įprasto grynumo cinkas aktyviai reaguoja su rūgščių ir šarmų tirpalais, pastaruoju atveju susidaro hidroksinatai: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Labai grynas cinkas nereaguoja su rūgščių ir šarmų tirpalais.
Cinkui būdingi junginiai, kurių oksidacijos laipsnis yra +2.

Svarbiausios jungtys:

Cinko oksidas- ZnO, baltas, amfoterinis, reaguoja tiek su rūgščių tirpalais, tiek su šarmais:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (susiliejimas).
Cinko hidroksidas- susidaro kaip želatinos baltos nuosėdos, kai į vandeninius cinko druskų tirpalus dedama šarmo. Amfoterinis hidroksidas
Cinko druskos. Bespalvės kristalinės medžiagos. Vandeniniuose tirpaluose cinko jonai Zn 2+ sudaro vandens kompleksus 2+ ir 2+ ir smarkiai hidrolizuojami.
Cinkatai susidaro sąveikaujant cinko oksidui arba hidroksidui su šarmais. Susiliejus susidaro metacinkatai (pavyzdžiui, Na 2 ZnO 2), kurie, ištirpę vandenyje, virsta tetrahidrokso cinkatais: Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O = Na 2. Parūgštinus tirpalus, nusėda cinko hidroksidas.

Taikymas:

Antikorozinių dangų gamyba. - Metalinis cinkas strypų pavidalu naudojamas plieno gaminių, besiliečiančių su jūros vandeniu, apsaugai nuo korozijos. Maždaug pusė viso pagaminamo cinko sunaudojama cinkuoto plieno gamyboje, trečdalis – gatavų gaminių karštajam cinkavimui, likusi dalis – juostelei ir vielai.
- Cinko ir žalvario lydiniai (varis plius 20-50 % cinko) turi didelę praktinę reikšmę. Be žalvario, slėginiam liejimui naudojamas sparčiai daugėja specialių cinko lydinių.
– Dar viena taikymo sritis – sausų elementų baterijų gamyba, nors pastaraisiais metais jų gerokai sumažėjo.
- Cinko teluridas ZnTe naudojamas kaip fotorezistorių, infraraudonųjų spindulių imtuvų, dozimetrų ir spinduliuotės skaitiklių medžiaga. - Cinko acetatas Zn(CH 3 COO) 2 naudojamas kaip fiksatorius audiniams dažyti, medienos konservantas, priešgrybelinė priemonė medicinoje ir katalizatorius organinėje sintezėje. Cinko acetatas yra dantų cemento komponentas, naudojamas glazūrų ir porceliano gamyboje.

Cinkas yra vienas iš svarbiausių biologiškai aktyvių elementų ir būtinas visoms gyvybės formoms. Jo vaidmenį daugiausia lemia tai, kad jis yra daugiau nei 40 svarbių fermentų dalis. Nustatyta cinko funkcija baltymuose, atsakinguose už DNR bazių sekos atpažinimą ir dėl to genetinės informacijos perdavimo reguliavimą DNR replikacijos metu. Cinkas dalyvauja angliavandenių apykaitoje, padedamas cinko turinčio hormono insulino. Vitaminas A veiksmingas tik esant cinkui.Cinkas būtinas ir kaulams formuotis.
Tuo pačiu metu cinko jonai yra toksiški.

Bespotestnykh S., Shtanova I.
HF Tiumenės valstybinis universitetas, 571 grupė.

Šaltiniai: Vikipedija: