Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Zinok alebo zinok je 30. prvkom periodickej tabuľky chemických prvkov Mendeleev a označuje sa symbolom Zn. Používa sa hlavne pri tvorbe deformovaných polotovarov a v zložení rôznych druhov zmesí. Vo svojej čistej forme vyzerá ako krehký kov modrasto-striebornej farby, rýchlo oxiduje a stáva sa pokrytým ochranným filmom (oxidom), vďaka čomu je znateľne matný.

Ťažia sa v Kazachstane, Austrálii, Iráne a Bolívii. Kvôli ťažkostiam pri určovaní kovu sa často nazýva „zádrhel“ .

Historické pozadie

Názov „zinok“ sa prvýkrát spomína v knihe Paracelsus „Liber Mineralium“. Podľa niektorých správ to znamenalo "hrot". Zliatina zinku s medom alebo mosadzou je už dlho známa. To bolo použité v starovekom Grécku, Indii a starom Egypte, neskôr materiál stal sa známy v Číne.

Čistý kov bol získaný iba v prvej polovici XVIII storočia v roku 1738 vo Veľkej Británii pomocou destilačnej metódy. Jeho objaviteľom sa stal William Champion. Priemyselná výroba začala po 5 rokoch a v roku 1746 v Nemecku vyvinul chemik Andreas Sigismund Marggraf svoju vlastnú metódu výroby zinku . Navrhol použitie spôsobu kalcinácie zmesi oxidu kovu s uhlím v žiaruvzdorných retortách vyrobených z ílu bez vzduchu. Následná kondenzácia pár sa mala uskutočniť v chladničke. Kvôli detailnému popisu a starostlivému vývoju Marggrafa sa často nazýva objaviteľ hmoty.

Na začiatku 19. storočia sa zistilo, že metóda izoluje kov valcovaním pri 100 ° C -1 -150 ° C. Na začiatku budúceho storočia sa naučili získavať elektrolyticky zinok. V Rusku sa prvý kov dostal až v roku 1905.

Fyzikálne vlastnosti

  • Atómové číslo: 30.
  • Atómová hmotnosť: 65, 37.
  • Atómový objem: 9.15
  • Hustota: 7, 133 g / cm3.
  • Teplota topenia: 419, 5 ° C.
  • Teplota varu: 906 ° C.
  • Povrchová energia: 105 mJ / m2.
  • Elektrická vodivosť: 16, 2 x 10-6 S / m.
  • Molárna tepelná kapacita: 25, 4 J / (K * mol).
  • Molárny objem: 9, 2 cm3 / mol.

Zinok má slabé mechanické vlastnosti, pri normálnej teplote sa ľahko rozbije a rozpadá, ale pri teplote 100 ° C okolo -150 ° C sa stáva pomerne bolestivým a ľahko sa dostáva do deformácie: je kovaný, valcovaný do plechov. Jednoduchá voda pre kov je bezpečná a kyseliny a zásady ľahko korodujú. Z tohto dôvodu sa čistý zinok nepoužíva na výrobu dielov, len zliatin.

Chemické vlastnosti

Konfigurácia vonkajšieho elektrónu jedného atómu zinku môže byť zapísaná ako 3 d104 s2. Kov je aktívny a je energetickým redukčným činidlom. Pri teplote 100 ° C na voľnom priestranstve je pokrytý filmom pozostávajúcim zo zásaditých uhličitanov a stáva sa veľmi matným. Pri vystavení pôsobeniu oxidu uhličitého a vysokej vlhkosti sa prvok začína rozpadávať. V kyslíku alebo obyčajnom prostredí so silným zahrievaním, horí zinok, vytvára modrastý plameň a biely dym, ktorý sa skladá z oxidu zinočnatého. Horľavý účinok na zinkové suché prvky fluóru, brómu a chlóru, ale len za účasti vodných pár.

Keď sa spoja kov a silné minerálne kyseliny, prvé sa rozpúšťajú, najmä ak sa zmes zahrieva, vytvárajú sa zodpovedajúce soli . Alkálie, taveniny a roztoky oxidujú látku, v dôsledku čoho sú zinky rozpustné vo vode a vodík sa uvoľňuje. Intenzita účinkov kyselín a zásad závisí od prítomnosti nečistôt v zinku. Čím viac je kov „čistejší“, tým slabší je v dôsledku prepätia vodíka.

Obsah v prírode

Ako nezávislý prvok sa zinok nenachádza v prírode. Môže byť extrahovaný zo 66 minerálov, vrátane sphaleritu, klamínu, franklinitu, zinku, willemitu, smithsonitu. Prvý je najbežnejším zdrojom kovov, často označovaný ako „zmes zinku“. Skladá sa zo sulfidu zinočnatého a nečistôt, ktoré dávajú minerálu rôzne farby. To komplikuje jeho vyhľadávanie a správnu definíciu.

Môžete nájsť zinok v kyslých a vyvrelých skalách - v druhom je to trochu viac. Často sa kov vo forme sulfidu spolu s olovom nachádza v termálnych vodách, migruje v povrchových a podzemných zdrojoch.

Funkcie tavenia

Teplota potrebná na tavenie zinku by mala byť nižšia ako 419 ° C, ale nie vyššia ako 480 ° C. V opačnom prípade sa zvýši odpad kovu a zvýši sa opotrebovanie stien kúpeľa, ktorý je štandardne vyrobený zo železa. V roztavenom stave nie je povolených viac ako 0, 05% nečistoty železa, inak sa teplota potrebná počas tavenia začne zvyšovať. Ak je obsah železa vyšší ako 0, 2%, zinok sa nemôže valcovať.

Zinok sa získava z polymetalických rúd, ktoré môžu obsahovať až 4% prvku . Ak boli rudy obohatené selektívnou flotáciou, je možné z nich získať až 60% koncentrátov zinku, zvyšok budú obsadzovať koncentráty iných kovov. Koncentráty zinku sa spaľujú v peciach vo fluidnom lôžku, po ktorom sa sulfid zinočnatý konvertuje na oxid a uvoľňuje sa oxid siričitý. Tá ide na úkor: z nej dostať kyselinu sírovú.

Na prenos oxidu zinočnatého do samotného kovu sa používajú dve metódy.

  1. Destilácia alebo pyrometalurgia. Koncentrát sa spáli, potom speká, aby sa dosiahla priepustnosť plynu a zrnitosť, a redukuje sa pomocou koksu alebo uhlia pri vystavení teplote 1200 až 1300 ° C. Počas reakcie sa vytvárajú kovové výpary, ktoré sa kondenzujú a vylejú do foriem. Čistota zinku dosahuje 98, 7%, po čom ho môžete pomocou rektifikácie zvýšiť na 99, 995%, ale táto metóda je pomerne nákladná a komplikovaná.
  2. Elektrolytické alebo hydrometalurgické. Kalcinované koncentráty sa spracujú kyselinou sírovou, roztok sa prečistí z nečistôt s použitím zinkového prachu a podrobí sa elektrolýze v kúpeli s oloveným alebo vinylovým plastom. Zinok sa ukladá na hliníkové katódy, odkiaľ sa zhromažďuje a taví v indukčných peciach. Čistota takto získaného kovu dosahuje 99, 95%.

Zmesi a zliatiny

Na zvýšenie pevnosti a zvýšenie teploty topenia kovu sa zmieša s meďou, hliníkom, cínom, horčíkom a olovom.

Najznámejšou a najvyhľadávanejšou zliatinou je mosadz. Jedná sa o zmes medi s pridaním zinku, niekedy sú tu aj cín, nikel, mangán, železo, olovo. Hustota mosadze dosahuje 8700 kg / m3 . Teplota potrebná na tavenie sa udržiava na hodnote okolo 880 ° C - 950 ° C: čím vyšší je obsah zinku v nej, tým je nižší. Zliatina dokonale odoláva nepriaznivému vonkajšiemu prostrediu, aj keď sa zmení na čiernu, ak nie je potiahnutá lakom, je dokonale leštená a zváraná odporovým zváraním.

Existujú dva typy mosadze:

  1. Alfa-mosadz: viac plastu, dobre sa ohýba v akomkoľvek stave, ale silnejšie sa nosí.
  2. Alfa + beta-mosadz: deformuje sa len pri zahrievaní, pričom je odolnejšia voči opotrebeniu. Často sú legované horčíkom, hliníkom, olovom a železom. To vám umožňuje zvýšiť pevnosť, ale znižuje ťažnosť.

Zliatina Zamak alebo Zamac pozostáva zo zinku, hliníka, medi a horčíka . Samotný názov je tvorený z prvých písmen latinských názvov: Zink - hliník - horčík - Kupfer / Cuprum (zinok-hliník-horčík-meď). V ZSSR bola zliatina známa ako TsAM: zinok-hliník-meď. Aktívne sa používa pri vstrekovaní, tavenie začína pri nízkej teplote (381 ° C - 387 ° C) a má nízky koeficient trenia (0, 07). Má zvýšenú pevnosť, ktorá umožňuje získať výrobky komplexného tvaru, ktoré sa neboja rozbiť: kľučky dverí, golfové palice, rolety na strechy, príslušenstvo k budovám, rôzne druhy spojovacích materiálov a rybársky výstroj.

Malé percento zinku (nie viac ako 0, 01%) je obsiahnuté v štandardných zliatinách používaných v polygrafickom priemysle na odlievanie typografických fontov a línií, tlačových dosiek a strojových súprav. Jedná sa o zastarané zmesi, v ktorých sa nachádza čistý zinok, s malým prídavkom nečistôt.

Nízka teplota potrebná na roztavenie zinku je často kompenzovaná zliatinami inými kovmi, ale aj naopak. Ak je teplota potrebná na roztavenie „čistého“ kovu 419, 5 ° C, potom sa zliatina s cínom zníži na 199 ° C a s cínom a povedie k 150 ° C. A hoci takéto zliatiny môžu byť spájkované a varené, najčastejšie sa zmesi so zinkom používajú len na utesnenie existujúcich defektov v dôsledku ich slabej pevnosti. Napríklad zliatina cínu, olova a zinku sa odporúča použiť len na poniklované výrobky.

Zliatiny zinku sa najčastejšie používajú na vytváranie karburátorov, snímačov rýchlomerov, mriežok chladičov, hydraulických bŕzd, čerpadiel a dekoratívnych prvkov, častí pre práčky, mixérov a kuchynských zariadení, puzdier na hodinky, písacích strojov, registračných pokladníc a domácich spotrebičov. Tieto časti sa nedajú použiť v priemyselnej výrobe: keď teplota stúpne na 100 ° C, pevnosť výrobku klesne o jednu tretinu a tvrdosť takmer o 40%. Keď teplota klesne na 0 ° C , zinok sa stáva príliš krehkým, čo môže viesť k rozbitiu.

prihláška

Zinok je jedným z najžiadanejších kovov na svete: je na treťom mieste v produkcii u neželezných kovov, druhý na medi a hliníku. To prispieva k jeho nízkej cene. Najčastejšie sa používa na ochranu proti korózii a ako súčasť zliatiny, ako je mosadz.

  1. V metalurgii je obzvlášť cenný zinok. Aplikuje sa tenkou vrstvou na oceľový povrch mnohých kovových konštrukcií, aby boli plne chránené pred hrdzou na mechanickej a chemickej úrovni. Spotrebuje až 40% celkovej produkcie. Vzhľadom k tomu, že zinok, na rozdiel od niklu, kobaltu, cínu a kadmia, je aktívnejší ako železo, začína sa najprv dostať do kontaktu s nepriateľským vonkajším prostredím, ktoré úplne chráni základňu.
  2. Čistý kov sa používa na získavanie vzácnych kovov po ťažbe lúhovaním. Aj s jeho pomocou sa zlato a striebro ťažia z hrubého olova.
  3. Zinok je najviac elektropozitívny kov, prakticky nereagujúci na vodu. To umožnilo vytvoriť veľké množstvo rôznych zdrojov chemického prúdu: vzduch-zinok, striebro-zinok, ortuť-zinok, „suché“ prvky Leclanche.
  4. Zinkový prach sa používa v zábavnej pyrotechnike a pyrotechnike na vytvorenie modrého ohňa, v náteroch, najmä v zinkovej bielej farbe - na ochranu proti korózii a lepšiu priľnavosť k podkladu. Používa sa aj na vytesňovanie drahých kovov z roztokov kyanidu a na čistenie roztoku síranu zinočnatého z kadmia a medi.
  5. Pri tlači sa zinok používa na odlievanie písma a tlač ilustrácií: zinkografia sa používa od 19. storočia. Súčasne sa typografické klišé pripravuje na báze zinku s malým - nie viac ako 5% - pridaním iných kovov. Pred každým leptaním je doska žíhaná a valcovaná vo vyhrievanom stave.
  6. V medicíne sa oxid zinočnatý používa ako antiseptikum v masti "Paste Lassara", "Sudokrem", "Zinkovej masti", ako aj ako prášok, zubné pasty a materiál na cementovanie zubov. Na vytvorenie baktericídnych stropov a samočistiacich povrchov naneste kov. Predtým sa zinok používal na fotokatalytické čistenie vody v priemyselnom meradle.

V živých organizmoch

Ľudské telo obsahuje asi 2 gramy zinku, asi 400 enzýmov ho obsahuje. Tieto zahŕňajú enzýmy katalyzujúce hydrolýzu proteínov, esterov a leptidov, polymerizáciu RNA a DNA, tvorbu aldehydov. Čistý prvok sa nachádza vo svaloch, pankrease a pečeni. Muži potrebujú denne 11 mg zinku, ženy 8 mg.

V tele vykonáva zinok nasledujúce funkcie:

  1. Normalizuje aktivitu prostaty;
  2. Podporuje metabolizmus vitamínu E;
  3. Podieľa sa na syntéze anabolických hormónov: rastový hormón, inzulín, testosterón a ďalšie;
  4. Podieľa sa na produkcii mužských hormónov a spermií;
  5. Pomáha rozkladať alkohol v tele.

S nedostatkom prvku v tele dochádza k rýchlej únave, podráždenosti, strate pamäti, strate zraku a hmotnosti bez objektívnej príčiny, alergických záchvatov a depresívneho stavu. Dochádza k poklesu hladiny inzulínu a akumulácie v tele určitých prvkov: železa, olova, medi, kadmia.

V potravinách

Tento prvok sa nachádza v mäse, syre, sezame, ustriciach, čokoláde, strukovinách, ovsených vločkách, slnečnicových a tekvicových semenách, často prítomných v minerálnej vode. Najvyššie percento zinku je obsiahnuté v nasledujúcich výrobkoch (na základe 100 gramov): \ t

  1. Ústřice (do 40 mg), ančovičky (1, 72 mg), chobotnice (1, 68 mg), kapor (1, 48 mg), kaviár (do 1 mg), sleď (približne 1 mg).
  2. Dýňové semená (10 mg), sezam (7 mg), slnečnicové semená (5, 3 mg), arašidy (4 mg), vlašské orechy (3 mg), mandle (3 mg).
  3. Hovädzie (do 8, 4 mg), jahňacie mäso (do 6 mg), hovädzia pečeň (4 mg), bravčové mäso (do 3, 5 mg), kurča (do 3, 5 mg).
  4. Kakaový prášok bez cukru a sladidiel (6, 81 mg), čistá horká čokoláda (2, 3 mg), čokolády (do 2 mg v závislosti od množstva a typu čokolády).
  5. Šošovka (4, 78 mg), ovos (3, 97 mg), pšenica (3, 46 mg), sójové bôby (3 mg), raž (2, 65 mg), chlieb (do 1, 5 mg), zelený hrášok (1, 24 mg), hrach (1, 2 mg), bambusové výhonky (1, 1 mg), ryža (1 mg), cereálne sušienky (do 1 mg).
  6. Tvrdý syr (do 4 mg).

Nebezpečenstvo pre ľudí

Otrava zinkom sa zvyčajne vyskytuje pri dlhšej inhalácii jej výparov . Prvé príznaky sú intenzívny smäd, strata chuti do jedla, sladká chuť v ústach. Často sa vyskytuje únava, ospalosť, suchý kašeľ, pocit slabosti, tlak na hrudník. Dlhodobá expozícia môže viesť k neplodnosti, anémii, oneskorenému vývoju. V živote je nebezpečenstvo pozinkované riady, v ktorých sa potraviny dlhodobo skladujú.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Kovoobrábanie