Свойства цинка

Кровельные покрытия, которые не ржавеют, достаточно эффективная борьба с простудой, система хранения электричества внутри аккумулятора и ещё много сфер использования. Всё это о цинке. Конечно, ему далеко до ценности платины или золота, да и эффективность ниже, чем у серебра или меди, однако, популярность свою он не теряет.  Цинк находится на 24 месте по распространённости из 92 элементов земной коры. В тоже время, чтобы добыть 65 граммов металла, нужно обработать более одной тонны породы в области залежей данного химического вещества.

Характеристика цинка

Цинк находится в побочной подгруппе второй группы, четвёртого периода периодической системы Д.И. Менделеева, атомный номер 30. Простое вещество цинк в стандартных условиях является хрупким переходным металлом голубовато-белого цвета. При постоянном доступе воздуха металл тускнеет и на его поверхности образуется тонкий слой оксида цинка.
В четвертом периоде - цинк последний d-элемент, имеющий валентные электроны 3d104s2. За формирование химических связей отвечают лишь электроны внешнего энергетического уровня, в результате наличия высокостабильной конфигурации d10. Во всем многообразии соединений цинк проявляется степень окисления +2.
Добычу осуществляют главным образом на территории Ирана, Казахстана, Австралии, Боливии. В Российской Федерации добычей и производством занимается ОАО «ГМК Дальполиметалл». В чистом виде цинк не добывают. Он находится в составе руд и минералов, таких как клейофан, марматит, вюртцит, цинкит. Обязательно встречается в сплавах с алюминием, медью, оловом, никелем.

Физические свойства цинка

Рассмотрим более детально физическое состояние цинка. Главную роль здесь играет температурный режим. В то время, как при комнатной температуре он является довольно хрупким материалом с плотностью 7130 кг/м3 (больше, чем плотность стали) и почти не гнется, то с ростом температуры цинк легко поддается изгибанию. При высоких температурах становится доступен листовой прокат цинка на заводах. Увеличение температуры до 250-300 С, металл становится жидким, а при 400-450 °С – и вовсе испаряется. В этом заключаются уникальные физические качества цинка. При действии кислот и щелочей, он рассыпается, взрывается, расплавляется.
При визуальном исследовании куска цинка, вы увидите серовато-белый оттенок. Стоит отметить, что так выглядит именно оксид, формирующийся вследствие реакции чистого металла с кислородом и углекислым газом при высоком уровне влажности. Чистый цинк выглядит следующим образом:

• блестит
• голубой оттенок
• белесый налет 
• серебристый.

Химические свойства цинка

Свойства вещества цинк позволяют ему проявлять высокую активность. Он отличается выраженными восстановительными свойствами, по активности проигрывает только щелочно-земельным металлам. Амфотерные свойства цинка также ярко выражены.
У добытого и не переработанного материала имеются изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2. Атомы цинка объединены в гексагональные кристаллы с плотной упаковкой.
Больше всего цинка используют для процесса гальванизации, в основе которого лежит электролиз, подразумевающий нанесение на железо тонкого слоя цинка.
Окружающий воздух, а именно смесь кислорода и углекислого газа, способствуют формированию карбоната цинка, который предотвращает факт ржавления (коррозии) металлов во влажной среде.
В ядре атома изотопа цинка 64Zn присутствуют тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а прочие изотопы отличаются от него исключительно количеством нейтронов. Учеными выделены искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десяток изомерных состояний ядер, в числе которых и самый долго живущий изотоп - 65Zn, имеющий период полураспада 243,66 суток.
Внешний энергетический уровень атома цинка имеет пару электронов, являющихся валентными:

• 1s22s22p63s23p63d104s2.

Вследствие химического взаимодействия цинк способен отдавать свои валентные электроны, т.е. выступать в качестве их донора, в результате чего он сам становится положительно заряженным ионом:

• Zn0 -2e → Zn2+.

Кроме этого, он активно вступает во взаимодействие с неметаллами, водой, кислотами, щелочами, аммиаком, различными оксидами и солями.

Оксид цинка- свойства

Оксид, или окись цинка является неорганическим веществом, которое очень востребовано в различных сферах производства, в медицине и в быту. Имеет формулу - ZnO. В природе представлен минералом - цинкит.
Он представляет собой мелкий кристаллический порошок белого цвета. В воде не растворяется, возгоняется при t +1800 °C, а плавление происходит при +2000 °C. Характеризуется наличием полупроводниковых свойств, низким уровнем теплопроводности, а также свойством поглощать ультрафиолет. У тонкой пленки наблюдаются пьезоэлектрические качества. Нагревание способствует смене цвета на желтый, остывая, он снова становится белым. Горению не подвержен. Контакт с кожей не приводит к появлению раздражения, даже наоборот, проявляет противовоспалительные и обеззараживающие свойства.
Данный амфотерный оксид, легко вступает в реакцию как с кислотами, так и со щелочами. Вследствие реакции с кислотами образуются соли, а продуктом взаимодействия со щелочами является получение комплексных соединений - гидроксоцинкатов.
Также легко вступает в реакцию с такими веществами как:

• водород 
• углерод
• раствор аммиака
• угарный газ
• метан
• карбид кальция
• ферросилиций. 

Оксид цинка мало опасен и мало токсичен, не взрывоопасен, отмечен IV классом опасности. В тоже время пыль, взвесь, аэрозоль окиси цинка приводит к раздражению дыхательных путей и «литейной лихорадке». В результате проглатывания образуются заболевания ЖКТ. Все, кто задействован на производствах с большими объемами сыпучего реактива, или там, где осуществляется обжиг латуни, должны использовать респираторы, защитные очки, перчатки и спецобувь.
Оксид цинка используется в качестве:

• наполнителя и красителя для резины, полимеров, бумаги
• вулканизирующего агента для определенных видов каучуков
• катализатора при синтезе метанола
• пигмента для лакокрасочной промышленности (цинковые белила)
• реагента для создания стекла и красок на основе жидкого стекла, в составах-преобразователях ржавчины
• в составе покрытия для обеззараживания стен и потолков в больницах
• составляющего компонента кремов, мазей, пудр и присыпок в косметологии и фармацевтике. Также входит в состав кремов для загара и зубных паст
• минеральной добавки в корм для животных
• сырья на стекольном и керамическом производстве, а также во многих других отраслях. 

Свойства гидроксида цинка

Формула гидроксида цинка – Zn(OH)₂. Он является амфотерным, то есть может отдавать в реакциях с другими соединениями как атомы (ионы) водорода, так и гидрокси-группы (анионы гидроксила).
В стандартных условиях гидроксид цинка является веществом белого цвета. Может существовать в двух агрегатных состояниях – кристаллическом и аморфном. Он практически не растворим в воде. Способен поглощать углекислый газ из воздуха, а также вступать в реакции комплексообразования.
Химическая формула Zn(OH)₂ говорит о том, что в составе присутствует один атом цинка (Ar = 65 а.е.м.), два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.) и два атома водорода (Ar= 1 а.е.м.). Согласно данной химической формуле можно высчитать молекулярную массу гидроксида цинка:

• Mr(Zn(OH)₂) = Ar(Zn) + 2×Ar(H) + 2×Ar(O);
• Mr(Zn(OH)₂) = 65 + 2×1 + 2×16 = 65 + 2 + 32 = 99.

Также, стоит отметить, что гидроксид цинка – это электролит, способный диссоциировать на ионы в водном растворе по такому уравнению реакции:

• Zn(OH)₂ ↔ Zn₂+ + 2OH—.

На сегодняшний день известно 5 полиморфных модификаций, устойчивость из которых проявляет лишь модификация с ромбической сингонией. Гидроксид цинка используется главным образом для реакций синтеза разных соединений цинка, больше всего, солей.

Свойства солей цинка

Цинк способен образовывать большое количество разнообразных солей. Отметим, что входить он может как в состав катионов, так и в состав анионов. Опишем более подробно самые важные из цинковых солей:

• хлорид цинка - ZnCl₂. Это вещество синтезируют реакцией взаимодействия металлического цинка или его оксида с соляной кислотой. Данная соль при условии избытка соляной кислоты способна образовывать комплексную кислоту (тетрахлорцинк - водородную) - H2ZnCl₄. Полученная сильная кислота легко растворяет оксиды на поверхности металлов, по этой причине активно применяется во время паяния. Кроме этого, сам хлорид цинка отличный антисептик 
• сульфат цинка - ZnS0₄ также применяется в качестве антисептика в медицине. Сульфат, хлорид и прочие растворимые соли цинка вступают в реакцию гидролиза в водном растворе. При этом раствор приобретает кислую реакцию среды
• сульфид цинка - ZnS – это порошкообразное вещество бледно-желтого цвета. Он плохо растворяется в воде. В природе встречается в виде минерала — цинковый блеск или цинковая обманка. Поскольку он является солью слабой кислоты, то с легкостью растворяется в минеральных кислотах. В паре с сульфатом бария его используют для создания минеральной краски — литопона. Такая краска стоит дешевле, чем свинцовые белила, однако на свету менее устойчива. Получить сульфид цинка можно в результате реакции взаимодействия сульфида бария с сульфатом цинка. Интересно, что данный сульфид под действием ультрафиолетовых и радиоактивных лучей способен светиться, т. е. проявляется свойства люминофора, вследствие чего активно применяется в электронно-лучевых трубках. 

Различные соединения цинка применяют в качестве микроудобрений в сельском хозяйстве. Вещества, в составе которых присутствует цинк, входят в состав биоорганических соединений, оказывающих действие на жизнедеятельность разных организмов (положительное экологическое значение).