Sejarah zink, sifat, struktur, risiko, kegunaan

Dia zink Ia adalah logam peralihan yang dimiliki oleh kumpulan 12 jadual berkala dan diwakili oleh simbol kimia Zn. Ia adalah unsur nombor 24 yang banyak di korteks bumi, yang berada di mineral sulfur, seperti sphalerit, atau berkarbonat, seperti esmitsonite.

Ia adalah logam yang sangat terkenal dalam budaya popular; Bumbung Zink adalah contoh, seperti suplemen untuk mengawal hormon lelaki. Ia terdapat dalam banyak makanan dan merupakan elemen penting untuk infiniti proses metabolik. Terdapat beberapa faedah pengambilan sederhana berbanding dengan kesan negatif kelebihannya dalam badan.

Bumbung Aloi Zink Muzium Riverside. Sumber: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Zink telah diketahui lama sebelum keluli bergalvani warna perak dan logam lain. Tembaga, aloi komposisi pelbagai tembaga dan zink, telah menjadi sebahagian daripada objek sejarah selama beribu -ribu tahun. Hari ini warna emasnya biasanya menyaksikan beberapa alat muzik.

Ia juga merupakan logam yang mana bateri alkali dihasilkan, kerana kuasa pengurangannya dan kemudahan menderma elektron menjadikannya pilihan yang baik sebagai bahan anodik. Penggunaan utamanya adalah untuk merangsang keluli, meliputi mereka dari zink.

Dalam sebatian derivatifnya, nombor pengoksidaan atau keadaan +2 biasanya mempunyai. Oleh itu, ion Zn dianggap²⁺ dibungkus dalam persekitaran molekul atau ionik. Sementara Zn²⁺ Ia adalah asid Lewis yang boleh menyebabkan masalah dalam sel, diselaraskan dengan molekul lain secara positif berinteraksi dengan enzim dan DNA.

Oleh itu, zink adalah cofactor penting dari banyak metallo-enzim. Walaupun biokimia pentingnya yang besar, dan cahaya kilat dan api kehijauan untuk dibakar, dalam dunia sains, ia dianggap sebagai logam "membosankan"; Oleh kerana itu, sifatnya tidak mempunyai daya tarikan logam lain, serta titik lebur mereka jauh lebih rendah daripada mereka.

[TOC]

Sejarah

Antikuiti

Zink telah memanipulasi selama beribu -ribu tahun; Tetapi tanpa disedari, sejak tamadun kuno, termasuk Persia, Roma, Transilvans dan Yunani, sudah dihasilkan objek, duit syiling dan tembaga.

Oleh itu, tembaga adalah salah satu aloi tertua yang diketahui. Mereka menyiapkannya dari Mineral Calamine, Zn₄Yeah₂Sama ada₇(Oh)₂· H₂Atau, tanah dan hangat di hadapan bulu dan tembaga.

Semasa proses itu, sejumlah kecil zink logam yang dapat dibentuk melarikan diri sebagai stim, fakta yang ditangguhkan selama bertahun -tahun pengenalannya sebagai elemen kimia. Ketika berabad -abad berlalu, tembaga dan aloi lain meningkatkan kandungan zink mereka, memakai lebih kelabu.

Pada abad keempat belas, di India, mereka telah berjaya menghasilkan zink logam, yang mereka panggil Jasada Dan mereka dipasarkan pada masa itu dengan China.

Oleh itu, alkimia dapat memperolehnya untuk menjalankan eksperimen mereka. Ia adalah watak sejarah yang terkenal Paracelsus yang memanggilnya 'Zincum', mungkin menyerupai antara kristal zink dengan giginya. Sedikit demi sedikit, di tengah -tengah nama lain dan beberapa budaya, nama 'Zink' akhirnya melengkung untuk logam ini.

Pengasingan

Walaupun India telah menghasilkan zink logam sejak 1300 tahun, ini datang dari kaedah yang digunakan calamina dengan bulu; Oleh itu, ia bukan sampel logam yang banyak kesucian. William Champion memperbaiki kaedah ini pada tahun 1738, Great Britain, menggunakan ketuhar keruh menegak.

Pada tahun 1746, ahli kimia Jerman Andreas Sigismund Marggragra diperolehi untuk "pertama kali" sampel zink tulen dari pemanasan Calamine dengan kehadiran arang batu sayur (ejen pengurangan yang lebih baik daripada bulu), di dalam mangkuk dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga dengan tembaga. Cara menghasilkan zink yang dibangunkan secara komersil dan selari dengan juara.

Kemudian, proses telah dibangunkan yang akhirnya menjadi Calamine, menggunakan zink oksida sebaliknya; iaitu, sangat serupa dengan proses pyrometallurgical semasa. Relau juga bertambah baik, dapat menghasilkan jumlah zink yang semakin meningkat.

Sehingga itu masih tiada permohonan yang menuntut sejumlah besar zink; Tetapi yang berubah dengan sumbangan Luigi Galvani dan Alessandro Volta, yang memberi laluan kepada konsep galvanization. Volta juga mencipta apa yang dikenali sebagai sel galvanik, dan tidak lama lagi zink adalah sebahagian daripada reka bentuk bateri kering.

Sifat fizikal dan kimia

Penampilan fizikal

Ia adalah logam kelabu, biasanya terdapat di granulated atau habuk. Secara fizikalnya lemah, jadi ia tidak mewakili pilihan yang baik untuk aplikasi di mana anda harus menyokong objek berat.

Ia juga rapuh, walaupun apabila ia dipanaskan di atas 100 ºC ia menjadi lembut dan mulur; Sehingga 250 ºC, suhu di mana ia menjadi rapuh dan sembur lagi.

Boleh melayani anda: Oxácido

Jisim molar

65.38 g/mol

Nombor atom (z)

30

Takat lebur

419.53 ºC. Titik lebur yang rendah ini menunjukkan ikatan logam yang lemah. Apabila cair ia mempunyai penampilan yang serupa dengan aluminium cecair.

Takat didih

907 ºC

Suhu sendiri

460 ºC

Ketumpatan

-7.14 g/ml pada suhu bilik

-6.57 g/ml di titik lebur, iaitu, dengan lebur atau lebur

Haba Fusion

7.32 kJ/mol

Haba pengewapan

115 kJ/mol

Kapasiti haba molar

25.470 j/(mol · k)

Elektronegativiti

1.65 pada skala Pauling

Tenaga pengionan

-Pertama: 906.4 kJ/mol (Zn⁺ gas)

-Kedua: 1733.3 kJ/mol (Zn²⁺ gas)

-Ketiga: 3833 kJ/mol (Zn³⁺ gas)

Radio atom

Empirikal 134 petang

Radio Covalent

122 ± 4 petang

Kekerasan mohs

2.5. Nilai ini jauh lebih rendah terhadap kekerasan logam peralihan yang lain, untuk mengatakan, tungsten.

Urutan magnet

Diamagnetic

Kekonduksian terma

116 w/(m · k)

Resistiviti elektrik

59 nΩ · m pada 20 ° C

Kelarutan

Tidak larut dalam air selagi ia melindunginya lapisan oksida. Sebaik sahaja ini dikeluarkan oleh serangan asid atau asas, zink akhirnya bertindak balas dengan air untuk membentuk acu kompleks₂)₆²⁺, Terletak Zn²⁺ Di tengah -tengah octahedron terhad oleh molekul air.

Penguraian

Apabila terbakar, anda boleh melepaskan zarah toksik dari udara di udara. Dalam proses, warna kehijauan dan cahaya bersinar diperhatikan.

Tindak balas kimia

Reaksi antara zink dan sulfur di dalam yang boleh dibakar di mana warna biru kehijauan api dapat dilihat. Sumber: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Zink adalah logam reaktif. Pada suhu bilik, lapisan oksida bukan sahaja dapat menutupnya, tetapi sebagai tambahan kepada karbonat asas, Zn₅(Oh)₆(Co₃)₂, atau bahkan sulfida, ZnS. Apabila lapisan komposisi yang bervariasi ini dimusnahkan oleh serangan asid, logam bertindak balas:

Zn (s) + h₂SW₄(Ac) → Zn²⁺(Ac) + begitu₄^2-(Ac) + h₂(g)

Persamaan kimia yang sepadan dengan tindak balasnya terhadap asid sulfurik dan:

Zn (s) + 4 hno₃(ac) → Zn (tidak₃)₂(Ac) + 2 tidak₂(g) + 2 jam₂Atau (l)

Dengan asid hidroklorik. Dalam kedua -dua kes, walaupun tidak ditulis, ACU kompleks Zn hadir (oh₂)₆²⁺; Kecuali jika medium adalah asas, maka angkat sebagai zink hidroksida, Zn (OH)₂:

Zn²⁺(Ac) +2OH^-(Ac) → Zn (OH)₂(S)

Yang merupakan hidroksida putih, amorf dan amphoterik, mampu terus bertindak balas dengan lebih banyak ion oh^-:

Zn (oh)₂(S)  + 2OH^-(Ac) → Zn (OH)₄^2-(Ac)

Zn (oh)₄^2- Ia adalah anion zincato. Malah, apabila zink bertindak balas dengan asas yang kuat, seperti NaOH pekat, kompleks natrium zincato dihasilkan secara langsung₂[Zn (oh₄]:

Zn (s) + 2NaOH (ac) + 2h₂Atau (l) → na₂[Zn (oh₄)] (ac) +h₂(g)

Juga, zink boleh bertindak balas dengan unsur -unsur bukan logam, seperti halogen dalam keadaan gas atau sulfur:

Zn (s) + i₂(g) → zni₂(S)

Zn (s) +s (s) → ZnS (s) (imej unggul)

Isotop

Zink wujud seperti lima isotop: ⁶⁴Zn (49.2 %), ⁶⁶Zn (27.7 %), ⁶⁸Zn (18.5 %), ⁶⁷Zn (4 %) dan ⁷⁰Zn (0.62 %). Yang lain adalah sintetik dan radioaktif.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Atom zink mengkristal dalam struktur heksagon padat (HCP), walaupun diputarbelitkan, produk ikatan logamnya. Elektron Valencia yang mentadbir interaksi tersebut, menurut konfigurasi elektronik, yang dimiliki oleh orbital 3D dan 4S:

[AR] 3D¹⁰ 4s²

Kedua -dua orbital selesai.

Oleh itu, atom Zn tidak terlalu kohesif, dibuat di titik lebur yang rendah (419.53 ºC) berbanding logam peralihan lain. Malah, ini adalah ciri kumpulan 12 logam (di sebelah merkuri dan kadmium), jadi kadang -kadang mereka meragui jika unsur -unsur blok ds benar -benar harus dipertimbangkan.

Walaupun orbital 3D dan 4S penuh, zink adalah konduktor elektrik yang baik; Oleh itu, elektron Valencia mereka boleh "melompat" band memandu.

Nombor pengoksidaan

Tidak mustahil zink kehilangan dua belas elektron valencia atau mempunyai bilangan pengoksidaan atau keadaan +12, dengan mengandaikan kewujudan Zn kation¹²⁺. Sebaliknya, ia hanya kehilangan dua elektronnya; khususnya orbital 4s, berkelakuan sama dengan logam alkalineter (SR. Scholambara).

Apabila ini berlaku, dikatakan bahawa zink mengambil bahagian dalam kompaun dengan nombor pengoksidaan +2 atau keadaan; iaitu, dengan mengandaikan kewujudan kation Zn²⁺. Sebagai contoh, dalam oksida, ZnO, zink mempunyai nombor pengoksidaan ini (Zn²⁺Sama ada^2-). Perkara yang sama berlaku untuk banyak sebatian lain, berfikir bahawa hanya Zn (ii) wujud.

Boleh melayani anda: butanone: struktur, sifat dan kegunaan

Walau bagaimanapun, terdapat juga Zn (i) atau Zn⁺, yang telah kehilangan hanya salah satu elektron orbital 4s. Satu lagi nombor pengoksidaan yang mungkin untuk zink ialah 0 (Zn⁰), di mana atom neutral mereka berinteraksi dengan molekul gas atau organik. Oleh itu, ia boleh muncul sebagai Zn²⁺, Zn⁺ atau Zn⁰.

Bagaimana ia diperoleh

Bahan mentah

Sampel mineral dari Romania. Sumber: James St. John [CC oleh 2.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/2.0)]

Zink berada dalam kedudukan nombor dua puluh empat unsur -unsur yang paling banyak dari korteks bumi. Ia biasanya dijumpai di mineral sulfur, diedarkan kepada lebar planet ini.

Untuk mendapatkan logam dalam bentuk murni, pertama kali perlu mengumpul batu -batu yang terletak di terowong bawah tanah dan menumpukan mineral zink -rich, yang mewakili bahan mentah yang benar.

Antara mineral tersebut boleh disebutkan: Sphalerite atau Wurzita (ZnS), Fifties (ZnO), Willemita (Zn₂SIO₄), Esmitsonita (ZNCO₃) dan gahnita (znal₂Sama ada₄). Spheny adalah sumber utama zink.

Kalkinasi

Sebaik sahaja mineral itu tertumpu selepas proses pengapungan dan pemurnian batuan, ia mesti dikira untuk mengubah sulfida ke dalam masing -masing. Dalam langkah ini mineral hanya memanaskan kehadiran oksigen, membangunkan tindak balas kimia berikut:

2 ZnS (s) + 3 o₂(g) → 2 zno (s) + 2 jadi₂(g)

So₂ juga bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkannya₃, Kompaun untuk sintesis asid sulfurik.

Sebaik sahaja ZnO diperoleh, ini boleh dikemukakan sama ada kepada proses pyrometallurgical, atau kepada elektrolisis, di mana hasil akhir adalah pembentukan zink logam.

Proses pyrometallurgical

ZnO dikurangkan menggunakan arang batu (mineral atau coque) atau karbon monoksida:

2 ZnO (s) + C (s) → 2 Zn (g) + co₂(g)

ZnO (s) + co (g) → Zn (g) + co₂(g)

Kesukaran menghadapi proses ini adalah penjanaan zink gas, berikutan titik mendidih yang rendah, yang dilampaui oleh suhu tinggi ketuhar. Itulah sebabnya wap zink mesti disuling dan terpisah dari gas lain, sementara kristal mereka pada plumbum cair dipendekkan.

Proses elektrolitik

Daripada dua kaedah mendapatkan, ini adalah yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. ZnO bertindak balas dengan asid sulfurik yang dicairkan kepada ion zink leaching seperti garam sulfat mereka:

ZnO (s) + h₂SW₄(Ac) → ZnSO₄(Ac) + h₂Atau (l)

Akhirnya penyelesaian ini adalah elektroly untuk menjana zink logam:

2 znso₄(Ac) + 2 jam₂Atau (l) → 2 Zn (s) + 2 jam₂SW₄(ac) + atau₂(g)

Risiko

Dalam subpart reaksi kimia, disebutkan bahawa gas hidrogen adalah salah satu produk utama apabila zink bertindak balas dengan air. Itulah sebabnya, dalam keadaan logam, ia mesti disimpan dengan betul dan melampaui jangkauan asid, pangkalan, air, sulfur atau sumber haba; Jika tidak, risiko kebakaran berjalan.

Semakin halus dibahagikan zink adalah, semakin besar risiko kebakaran atau bahkan letupan.

Untuk selebihnya, selagi suhu tidak hampir 500 ° C, bentuk pepejal atau granulasi tidak mewakili sebarang bahaya. Jika ia dilindungi oleh lapisan oksida, ia boleh dimanipulasi dengan tangan kosong, kerana ia tidak bertindak balas dengan kelembapan mereka; Walau bagaimanapun, seperti mana -mana pepejal, ia menjengkelkan untuk mata dan saluran udara.

Walaupun zink sangat diperlukan untuk kesihatan, dos yang berlebihan boleh menyebabkan gejala berikut atau kesan sisi:

- Mual, muntah, senak, sakit kepala dan perut atau cirit -birit.

- Menggantikan tembaga dan besi semasa penyerapannya dalam usus, yang tercermin dalam kelemahan yang semakin meningkat di anggota badan.

- Pengiraan buah pinggang.

- Kehilangan rasa bau.

Aplikasi

- Logam

Aloi

Banyak alat muzik diperbuat daripada tembaga, tembaga aloi dan zink. Sumber: Pxhere.

Mungkin zink adalah salah satu logam, bersama dengan tembaga, yang membentuk aloi yang paling terkenal: tembaga dan besi tergalvani. Tembaga telah diperhatikan adalah banyak kesempatan semasa orkestra muzik, kerana kecerahan keemasan instrumen itu sebahagiannya disebabkan oleh aloi tembaga dan zink tersebut.

Zink logam itu sendiri tidak mempunyai terlalu banyak kegunaan, walaupun dilancarkan. Apabila lapisan logam ini adalah elektrodepos pada yang lain, yang pertama melindungi kedua dari kakisan dengan lebih mudah terdedah kepada pengoksidaan; iaitu zink mengoksida sebelum besi.

Itulah sebabnya keluli tergalvani (mereka menutup dengan zink) untuk meningkatkan ketahanan mereka. Contoh keluli tergalvani ini juga terdapat dalam simfin bumbung "zink".

Boleh melayani anda: kromatogram

Anda juga mempunyai Aluzinc, aloi aluminium-zink yang digunakan dalam pembinaan sivil.

Mengurangkan ejen

Zink adalah ejen pengurangan yang baik, jadi ia kehilangan elektronnya untuk spesies lain untuk memenanginya; terutamanya kation logam. Apabila membersihkan tindakan pengurangannya lebih cepat daripada pepejal granulasi.

Ia digunakan dalam proses mendapatkan logam dari mineralnya; seperti rodio, perak, kadmium, emas dan tembaga.

Begitu juga, tindakan pengurangannya digunakan untuk mengurangkan spesies organik, yang mungkin terlibat dalam industri minyak, seperti benzena dan petrol, atau dalam industri farmaseutikal. Sebaliknya, habuk zink juga mendapati permohonan di bateri alkali dioksida zink-mangan.

Pelbagai

Debu Zink Memandangkan kereaktifannya dan pembakaran yang lebih bertenaga, mendapati penggunaan sebagai bahan tambahan di kepala perlawanan, dalam bahan peledak dan bunga api (mereka mengajar kilat putih dan api kehijauan).

- Sebatian

Sulfida

Tonton dengan cat fosforus dalam jarum dan jam. Sumber: Francis Flinch [domain awam]

Zink sulfida mempunyai harta yang menjadi fosforus dan luminescent, jadi ia digunakan dalam penjelasan cat cahaya.

Oksida

Warna putih oksida, seperti kekonduksian separuh dan foto, digunakan sebagai pigmen dan kertas seramik. Di samping itu, ia terdapat dalam talc, kosmetik, karet, plastik, kain, ubat, dakwat dan enamel.

Suplemen pemakanan

Badan kita memerlukan zink untuk memenuhi banyak fungsi pentingnya. Untuk memperolehnya, ia dimasukkan ke dalam beberapa suplemen pemakanan dalam bentuk oksida, glukonat atau asetat. Ia juga terdapat dalam krim untuk melegakan luka bakar dan kerengsaan kulit, dan di dalam syarat.

Beberapa faedah yang diketahui atau berkaitan dengan pengambilan zink adalah:

- Meningkatkan sistem imun.

- Ia adalah anti -radang yang baik.

- Mengurangkan gejala yang menjengkelkan dari sejuk biasa.

- Menghalang kerosakan sel di retina, jadi disyorkan untuk penglihatan.

- Ia membantu mengawal tahap testosteron dan, juga, dikaitkan dengan kesuburan lelaki, kualiti sperma mereka dan perkembangan tisu otot.

- Mengawal interaksi antara neuron otak, jadi ia dikaitkan dengan peningkatan dalam ingatan dan pembelajaran.

-Dan di samping itu, ia berkesan dalam rawatan cirit -birit.

Suplemen zink ini dicapai di pasaran sebagai kapsul, tablet atau sirap.

Kertas Biologi

Dalam anhydrase karbon dan carboxympidase

Dianggap bahawa zink adalah sebahagian daripada 10% daripada jumlah enzim tubuh manusia, kira -kira 300 enzim. Di antaranya mereka boleh menyebut anhydrase karbonik dan carboxipeptidase.

Anhydrase karbonik, enzim bergantung zink, bertindak pada tahap tisu yang memangkinkan reaksi karbon dioksida dengan air untuk membentuk bikarbonat. Apabila bikarbonat ke paru -paru, enzim membalikkan reaksi dan karbon dioksida terbentuk, yang diusir di luar negara semasa tamat tempoh.

Carboxipeptidase adalah exopeptidase yang mencerna protein, melepaskan asid amino. Zink bertindak dengan memberikan beban positif yang memudahkan interaksi enzim dengan protein yang menggali.

Dalam operasi prostat

Zink hadir dalam organ yang berbeza dari tubuh manusia, tetapi memberikan kepekatan terbesar dalam prostat dan air mani. Zink bertanggungjawab untuk fungsi prostat yang betul dan dalam pembangunan organ pembiakan lelaki.

Jari zink

Zink campur tangan dalam metabolisme RNA dan DNA. Jari Zink (Zn-Fingers) terdiri daripada atom zink yang berfungsi sebagai jambatan mengikat antara protein, yang bersama-sama campur tangan dalam beberapa fungsi.

Jari zink berguna dalam bacaan, menulis dan transkripsi DNA. Di samping itu, terdapat hormon yang menggunakannya dalam fungsi yang berkaitan dengan homeostasis pertumbuhan di seluruh badan.

Dalam peraturan glutamat

Glutamat adalah neurotransmitter pengganti utama dalam korteks serebrum dan di batang otak. Zink berkumpul dalam vesikel presinaptik glutaminergik, campur tangan dalam peraturan neurotransmitter glutamat dan kegembiraan neuron.

Terdapat bukti bahawa pembebasan glutamat neurotransmitter yang dibesar -besarkan boleh mempunyai tindakan neurotoksik. Oleh itu, terdapat mekanisme yang mengawal pembebasan mereka. Oleh itu, zink homeostasis memainkan peranan penting dalam peraturan fungsional sistem saraf.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Zink. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16 Julai 2016). Zink: reaksions kimia. Pulih dari: pilgaardelegs.com
4. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2019). Zink. Pangkalan data PUBCHEM. CID = 23994. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Wojes Ryan. (25 Jun, 2019). Sifat dan penggunaan logam zink. Pulih dari: theBalance.com
6. Encik. Kevin a. Boudreaux. (s.F.). Zink + sulfur. Pulih dari: Angelo.Edu
7. Alan w. Richards. (12 April 2019). Pemprosesan zink. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com
8. Logam zink kesucian. (2015). Aplikasi industri. Pulih dari: purityzinc.com
9. Nordqvist, j. (5 Disember 2017). Apakah manfaat kesihatan zink? Berita perubatan hari ini. Pulih dari: MedicalNewStody.com