Сколько углеводов в маринованном имбире. Как употреблять маринованный имбирь

ЦИНК , Zn, химический элемент II группы периодической системы; атомный вес 65,37, порядковый номер 30. Цинк - тяжелый металл, синевато-серого цвета с сильным металлическим блеском; излом показывает кристаллическое строение гексагональной или ромбической системы. По твердости цинк находится между серебром и медью; его твердость по шкале Мооса (минералогической) 2,5, по Бринеллю 35. Удельный вес 6,9-7,2; плотность жидкого цинка падает от 6,92 (при 419,4°С) до 6,53 (при 918°С); температура плавления 419,4°С; температура кипения 930°С; температура критическая (при 760 мм давления) 920°С; теплота плавления 26,6 cal; удельная теплоемкость (0-300°С) 0,0978 cal; теплопроводность (при 18°С) 0,27 cal/см·сек°С; коэффициент термического расширения 0,283·10 -4 ; электропроводность (при 0°С) 17,4·10 -4 см -1 ·мо; нормальный потенциал (при 25°С) 0,758±0,002 V. Цинк в холодном состоянии ломок. В интервале температур ±100-150°С цинк делается ковким и прокатывается в тонкие листы, при 205°С делается снова хрупким, при 500°С горит ярким синевато-зеленым пламенем; в сухом воздухе цинк не изменяется, во влажном воздухе покрывается пленкой из основного карбоната.

Нагретый на воздухе до 300°С цинк сгорает в ZnO. Раскаленный цинк разлагает водяной пар, образуя также ZnO; сероводород при обыкновенной температуре действует на цинк, образуя на его поверхности защитную корку сульфида цинка. Галоиды действуют на цинк только во влажном состоянии; СО 2 цинк восстанавливает в СО. Измельченный цинк, т. н. цинковая пыль , химически очень активен, легко разлагает воду, что при хранении в сыром помещении при свободном доступе воздуха может повести к самовозгоранию; цинковой пылью широко пользуются в химической промышленности как восстановителем. Цинк мало растворим в кислотах, даже сильных. Присутствие примесей (Fe, Cd, As и Sb) повышает его растворимость; в щелочах цинк мало растворяется, образуя цинкаты и выделяя свободный водород. Цинк легко сплавляется с разными металлами, как медь, серебро, алюминий, висмут, никель , ртуть. Способностью цинка сплавляться с серебром пользуются при обессеребрении свинца по способу Паркеса. Основной рудой для получения цинка является цинковая обманка, сернистый цинк, ZnS; при флотации цинковой обманки получаются цинковые концентраты, тонкость измельчения которых достигает 200 меш. В концентрате содержится в среднем 45% Zn, 30% S, 15% Fe.

Важнейшими цинковыми соединениями, с которыми приходится иметь дело при металлургии цинка, являются: ZnS; ZnCО 3 ; ZnO; ZnSО 4 ; ZnCl 2 . ZnS не плавится и при окислении образует ZnO и ZnSО 4 . При высокой температуре разлагается; при нагревании летуч.

Имеется три способа получения цинка: 1) сухой, или пирометаллургический, 2) электротермический и 3) мокрый, или гидро-электрометаллургический. По первым двум способам основная реакция сводится к восстановлению окиси цинка углеродом и окисью углерода. По третьему способу окись цинка переводится в сульфатный или хлорный раствор, из которого цинк получается или в виде солей или в металлическом состоянии путем электролиза.

Пирометаллургия цинка . Отличительной особенностью пирометаллургии цинка являются следующие два обстоятельства. 1) Температура восстановления цинка (1100°С) лежит выше температуры кипения цинка; в отличие от других металлов, которые получаются при восстановлении в жидком состоянии, цинк получается в парообразном состоянии. 2) Пары цинка легко окисляются воздухом, углекислотой и парами воды, поэтому дистилляция цинка должна производиться в закрытых сосудах в восстановительной атмосфере. Исходным материалом для получения металлического цинка является окись цинка, для получения которой карбонатные и силикатные руды подвергаются кальцинированию, а цинковая обманка - обжигу. Целью кальцинирования является удаление влаги, углекислоты и разрыхление руды. Рудные минералы теряют СО 2 и Н 2 О при 400°С, пустая порода - между 300-800°С. При кальцинировании окисных руд теряется 20-30% от общего веса. Для кальцинации применяются шахтные печи для кусковой руды с содержанием мелочи не более 15- 20% и отражательные печи для мелкой руды. Отражательные печи бывают: 1) с горизонтальным подом, одно- или двухподовые; 2) с наклонным подом, под углом в 18°; 3) вращающиеся цилиндрические печи. Топки к печам: прямые колосниковые и газогенераторные. Для уменьшения стоимости перевозки руды кальцинирование обычно производится на местах добычи руды.

Обжиг цинковой обманки . Цинковые концентраты представляют собой смесь сернистого цинка с различными количествами свинцового блеска и пирита. Кроме того там содержатся кварц, карбонаты кальция и магния, в незначительном количестве сернистые соединения мышьяка, сурьмы, серебра, меди, кадмия. Очень часто цинковая обманка содержит фтор , плавиковый шпат и барит, а иногда киноварь. Основная реакция при процессе обжига ZnS+3О = ZnO+SO 2 (+114,5 cal). Чем мельче зерно, тем скорее обжиг. Температура обжига 800-900°С. При этой температуре полностью разлагается сульфат цинка. При обжиге окись цинка, реагируя с окислами других металлов, может образовать двойные окислы. Потеря веса при обжиге составляет 10-20%. Обжиг производится преимущественно в муфельных печах с механическим перегребанием. За последнее время широкое применение находит обжиг со спеканием на машинах системы Дуайт Ллойд. Обжиг имеет целью перевести сернистый цинк в окись, а получаемые сернистые газы использовать для производства серной кислоты. Из механических печей широкое распространение в Европе нашли круглые печи системы Спирле и Веджа печи.

Обжиг со спеканием . Затруднения при обжиге и восстановлении флотационных концентратов, вызываемые чрезвычайной измельченностью продукта, обусловили введение обжига со спеканием. Процесс обжига со спеканием ведется трояко: а) Концентрат обжигается в механических печах до содержания 9-10% серы, затем подвергается окончательному агломерирующему обжигу (способ Ригга). б) Предварительный обжиг в печах производится до содержания 3-4% серы, затем обожженный концентрат смешивается с 2-3% угля и подвергается окончательному обжигу со спеканием (способ Vieille-Montagne). в) Как предварительный, так и окончательный обжиг производится на спекательных машинах. Обжиг цинковых концентратов во взвешенном состоянии заключается во вдувании флотационных концентратов в печь. Одновременно в печь подается нагретый воздух. В настоящее время этот способ начинает внедряться в промышленность.

Восстановление (дистилляция) . Обожженная цинковая руда имеет сложный состав. Соединения цинка в ней находятся в виде: ZnO, ZnS, ZnSО 4 , ферритов, силикатов и алюминатов Цинковая руда смешивается с углем и подвергается действию высокой температуры, достигающей 1200-1300°С. Восстановление окиси цинка углеродом начинается при 910-920°С и доходит до конца лишь при температуре в 1300°С: ZnO+C = Zn+СО (-56,43 cal); восстановление ZnO окисью углерода начинается при 600°С по реакции: ZnO+COZn+СО 2 (-17,44 cal); восстановление этой окиси водородом начинается при 454°С по реакции: ZnO+H2Zn+Н 2 О; феррит цинка ZnO·Fe 2 О 3 восстанавливается при 1100°С; сернистый цинк при белом калении от 1200°С до 1450°С с углеродом разлагается по реакции: 2ZnS+C = Zn 2 +CS 2 . ZnS разлагается железом и известью при 1250°С. Сульфат цинка ZnSО 4 при нагревании в присутствии углерода разлагается при 528°С по реакции: 2ZnSО 4 +С = 2ZnO+2SО 2 +СО 2 . Присутствие СаО способствует разложению. Температура в печи, необходимая для процесса восстановления, колеблется в пределах от 1400 до 1500°С.

Процесс восстановления ведется в так называемых цинко-дистилляционных ретортных печах. Обожженная цинковая руда в смеси с восстановителем (обычно антрацитовый штыб в количестве 40-50%), иногда с добавкой коксовой мелочи загружается в реторты (фиг. 1, где А, Б, В, Г и Д - различные формы сечений реторт для цинко-дистилляционных печей), устанавливаемые в 1 или несколько рядов по высоте в печь. В Европе распространены преимущественно трехрядные печи, в Америке - многорядные (5, 6, а иногда 8) печи с числом реторт, доходящим до 1000. В зависимости от величины реторт и числа их рядов различают три типа печей: 1) Бельгийские печи, имеющие до 400 реторт, расположенных в 4-7 рядов (в печах Маттисена и Хегелера число реторт доходит до 1000). Топлива расходуется 120-135% от веса руды. 2) Силезские печи с 48-72 ретортами; расход топлива для галмея составляет 140%, для цинковой обманки 180% от веса руды. 3) Рейнские печи с 120-252 ретортами, расположенными в три ряда. Расход топлива 110-135%. Печи отапливаются гл. обр. генераторным газом. По способу подачи газа и воздуха и по движению пламени цинко-дистилляционные печи можно разбить на 3 типа: 1) воздух и газ подаются через отверстия в поду печи под нижним рядом реторт через регенераторы, расположенные под печью; это наиболее распространенный тип печи (например, печь Сименса); 2) воздух и газ подаются через свод печи (печь Дорра, фиг. 2).

Регенераторы составляют продолжение печи; печь Дорра установлена на Беловском заводе (Кузбасс); 3) воздух и газ подаются в головной части печи с зигзагообразным продольным движением пламени (печь Танье, фиг. 3); эта печь установлена на Константиновском заводе (Донбасс). Цинко-дистилляционные печи служат 18-24 месяца.

Для конденсации паров цинка к реторте снаружи печи приставляется конденсатор - глиняная труба в виде усеченного конуса. Температура в конденсаторе д. б. не ниже 450-500°С. Цинк выгребается 3-4 раза в сутки. Выход цинка составляет в среднем 86-89%. Потери цинка (в %) распределяются так: потери на улетучивание 3,3- 5,75, потери в раймовке 5,5-7,00 и потери в ретортах и конденсаторах 2,2-3,25. Шихта д. б. составлена т. о., чтобы раймовка (остатки) была сухой и легко выгружалась из реторт. Жидкая раймовка разрушает стенки реторт и уменьшает выход металла. Для перемешивания шихты применяются механические смесители, например, периодически действующая мешалка Рапса. Перед загрузкой в реторты шихта смачивается (до 10% влаги). Раймовка получается 50-70% от веса шихты с содержанием цинка в 5-7%. Раймовка часто содержит свинец и серебро и подвергается переработке (по преимуществу вельц-процессом), как свинцовая руда. Раймовка загружается в вращающуюся цилиндрическую печь. При температуре 1200°С происходит восстановление ZnO и Рb при одновременном их окислении. Получаемые окислы металлов улавливаются в пылеуловителях. Сырой цинк содержит 98-98,5% Zn; 1-1,5% Рb; 0,3-0,4% Fe. При дистилляции цинка в ретортных печах в процессе конденсации часть цинка получается в виде цинковой пыли (пуссьеры). Получение цинковой пуссьеры объясняется образованием пленки ZnO, которая обволакивает мельчайшие капельки цинка, препятствуя их слиянию. Влага и воздух, попадающие в реторты вместе с шихтой, способствуют окислению цинка и образованию пуссьеры. Для улавливания пуссьеры на конденсаторы надеваются металлические алонжи, изготовляемые из жести (фиг. 4). Количество цинка, улавливаемое в алонжах в виде пыли, составляет 2,2- 2,5% от веса загружаемого цинка.

Рафинирование цинка . Сырой цинк в том виде, в каком он выгребается из конденсаторов, содержит значительное количество примесей, гл. обр. свинец и железо . Для удаления свинца и железа цинк переплавляется при низких температурах в отражательной печи емкостью 20-150 тонн при восстановительной атмосфере. Свинец отделяется ликвацией до содержания, определяемого растворимостью его в цинке при данной температуре. Отделяющийся при этой операции свинец увлекает за собой часть цинка, так что на дне ванны получаются богатые свинцовые сплавы, содержащие 5-6% Zn, до 0,12% Fe и 0,03% Cd. Железо концентрируется в виде сплава с цинком тонким слоем, покрывающим нижележащий свинец. Этот железистый продукт носит название твердого цинка и содержит 5-6% Fe. После 24- или 36-часовой выдержки вычерпывается треть металла и печь догружается свежим материалом. Расход топлива составляет 8-10% от веса рафинированного цинка. Количество шлака составляет 1,25% от веса цинка.

Редистилляция (вторичная перегонка) цинка применяется для получения высокосортного цинка, т. к. зейгерованием удается получить цинк, годный лишь для прокатки, а иногда для торговых сортов латуни . Для редистилляции могут служить обыкновенные трех- или четырехрядные печи. Ретортам придают наклон спереди назад. Конденсаторы не отличаются от обыкновенных. Редистиллированный цинк содержит 0,1% Рb; 0,01% Fe; 0,04% Cd; 99,85% Zn. Выход цинка составляет 88%, остальное - полупродукты и потери. Заслуживает внимания редистилляция по способу Митке при вакууме в электротермических печах с поверхностным испарением металла.

Электротермический способ получения цинка . Цинковые концентраты обжигают, смешивают с углем и флюсами и смесь подвергают нагреву в специальных печах электрическим током. Восстановление окиси цинка протекает очень быстро, т. ч. СО 2 не успевает полностью восстановиться в СО. Высокое содержание СО 2 в газовой смеси способствует образованию значительного количества пыли (до 50% всего цинка). Существуют следующие способы конденсации: 1) конденсация всего цинка в жидкий металл (прямая конденсация); 2) конденсация всего цинка в виде пыли и дальнейшая ее переработка; 3) конденсация части цинка в жидкий металл и другой части - в виде окиси (наиболее распространенный способ). Для процесса применяются дуговые печи и печи сопротивления. Загрузка бывает периодическая и непрерывная. Процесс ведется или насухо или с расплавлением шихты. Исходным материалом для электротермического способа являются окисные или обожженные руды (восстановительная плавка). Можно также переработать и сернистые руды (реакционная плавка).

Гидрометаллургия и электроосаждение цинка . При сухом способе переработки цинковых концентратов с высоким содержанием свинца, меди и благородных металлов извлечение этих металлов (при дальнейшей обработке цинковой раймовки) не превышает 60-70%. Электролитный же процесс обеспечивает почти полный переход свинца, меди и благородных металлов в кэки (остатки). Обработка кэков и извлечение из них металлов проще и обходятся дешевле, нежели обработка раймовки. В настоящее время гидрометаллургический способ вытесняет старый способ, т. к. при первом получается цинк высокой чистоты. Гидро-электрометаллургический способ получения цинка состоит из нескольких операций. Обжиг . Цель обжига - удаление серы и окисление цинка при минимальном образовании ферритов и силикатов. Для уменьшения расхода серной кислоты желателен перевод при обжиге части цинка в сульфатное состояние. Температура обжига 550-650°С. В обожженном продукте остается 3-5% серы, из которой 0,5% сульфидной. Обжиг обыкновенно производится в стандартных многоподовых печах Веджа с подогревом. Расход топлива составляет 5-10% от веса концентратов.

Выщелачивание . Цель выщелачивания - перевести все окислы и сульфаты цинка, содержащиеся в обожженном продукте, в сернокислый раствор. Вместе с цинком при этом частично растворяются Fe, As, Sb, Si, Al, Cu, Cd и др. Так как цинк более электроположителен, чем As, Sb, Си, Cd, Со, Ni, Fe, Мn, все перечисленные элементы д. б. удалены из электролита. Большая часть примесей осаждается в процессе выщелачивания при нейтрализации раствора. Существуют два способа выщелачивания: простое и двойное выщелачивание. При первом способе обожженный материал постепенно добавляется в отработанный электролит до получения раствора, содержащего 0,3-0,5% H2SО 4 . При добавлении молотого известняка из нейтрализованного раствора осаждаются: Fe, Si, Al, As, Sb. Двойное выщелачивание состоит из двух операций: первого - нейтрального и второго - кислого выщелачивания. В осветленный раствор после кислого выщелачивания, смешанный с отработанным электролитом, добавляется обожженный продукт до полной нейтрализации кислоты. К раствору, идущему на нейтральное выщелачивание, прибавляются все фильтраты и промывные воды, кислотность которых составляет от 0,3 до 0,5% H2SО 4 . Общая кислотность раствора колеблется между 3 и 4% H2SО 4 . Выщелачивание происходит в пневматических мешалках типа Пачука, расположенных серийно, по 7 шт. в серии. При нейтрализации раствора осаждается железо, которое увлекает часть As и Sb и около 60% Сu. Нейтральная пульпа из чанов поступает в классификатор Дорра для отделения песков от мелких частиц шламов; последние поступают в уплотнитель Дорра, где происходит отделение сгущенного осадка от осветленной пульпы, идущей на очистку, а затем на электролиз. Пески поступают на кислое выщелачивание. Отношение в песках жидкого к твердому равно 3; в шламах 35-40. Осветленная пульпа после сгустителя содержит 2-3 г твердого на 1 л. Сгущенная пульпа содержит 20-25% твердого. При этом выщелачивании извлекается 50-60% цинка. Средняя температура процессов при выщелачивании 45°С. Сгущенная пульпа от нейтрального выщелачивания поступает с помощью насосов Дорка на кислое выщелачивание во вторую серию чанов Пачука. Сюда же поступает отработанный электролит. Пульпа от кислого выщелачивания поступает во второй уплотнитель Дорра, где получается уплотненная пульпа, идущая на фильтр, и осветленный раствор, поступающий в нейтральное выщелачивание. Уплотненная пульпа промывается водой и поступает на второй фильтр. Твердые кэки высушиваются и поступают на свинцовый завод. Отработанный электролит содержит 9-11,5% H2SО 4 и 2,5% Zn; осветленный раствор кислого выщелачивания содержит 0,5% H2SО 4 и 10,0% Zn. До нейтрального выщелачивания прибавлением МnO 2 переводят сульфат закиси железа в сульфат окиси. При добавлении обожженного материала сульфат окиси переходит в гидроокись железа, нерастворимую в нейтральном или слабощелочном растворе и образующую с As и Sb нерастворимые соли.

Очистка раствора (пурификация) . Осветленный нейтральный раствор содержит 40-60% меди, имевшейся в обожженной руде, почти весь Cd, а также Ni, Со, As, Sb. Удаление СU и Cd производится прибавлением в раствор цинковой пыли (2-5% от веса полученного цинка). При перемешивании в механических агитаторах происходит осаждение Сu и Cd. Длительность перемешивания 2,5-4 ч. Смесь из агитатора выпускается в сгуститель Дорра, где металлические шламы уплотняются. Слив и уплотненная пульпа поступают на фильтры. Слив содержит 3-4 г твердого на 1 л; сгущенная пульпа 40-50% твердого. При этом кэки перерабатываются на кадмий и медь. As, Ni и Со при прибавлении цинковой пыли полностью осаждаются из нагретого раствора (85°С), содержащего достаточное количество сульфата меди. Кроме того, Со м. б. осажден вместе о железом, для чего необходимо предварительно при помощи озонированного воздуха перевести CoSО 4 в Co 2 (SО 4) 3 . Аналогичным образом освобождается раствор от никеля. Для удаления хлоридов применяется сернокислое серебро. При выщелачивании и очистке применяются уплотнители Дорра, агитаторы Дорра, чаны Пачука. Для фильтрования сгущенных пульп применяют вакуум-фильтры, для осветленных растворов - фильтрпрессы.

Электролиз . Напряжение, необходимое для разложения сернокислого раствора цинка, доходит до 3,5 V в зависимости от сопротивления электролита и электродов. Сопротивление электролита уменьшается с увеличением концентрации раствора цинка, кислотности и температуры. С другой стороны, увеличение кислотности и температуры электролита вызывает повышенную коррозию катодного цинка. Анодами служат свинцовые листы, катодами - алюминиевые. Образование пленки перекиси свинца и марганца на анодах и выделение водорода на катодах увеличивают сопротивление электродов. Выделение водорода на катоде происходит в том случае, если раствор цинка сильно разбавлен или циркуляция раствора недостаточно интенсивна. Плотность тока не превышает 270 А на 1 м 2 при 6-8% концентрации цинкового электролита. При электролизе цинка часто наблюдаются явления получения губчатого или ветвистого осадка и растворения катодного цинка. Получение древовидных осадков является причиной коротких замыканий. Эти ненормальные отложения являются следствием неравномерного распределения тока на катодах. Прибавление коллоида способствует образованию плотного катодного осадка. Объясняется это тем, что коллоиды, будучи плохими проводниками, препятствуют образованию ветвистых кристаллов в тех местах, где плотность тока делается преувеличенной. Присутствие элементов, даже в минимальной пропорции, более электроотрицательных, чем цинк, как то: Сu, Со, Ni, As, Sb, способствует растворению катодного цинка. Кобальт - наиболее вредная примесь. Нескольких мг этого элемента на 1 л электролита достаточно, чтобы вызвать растворение катодного цинка. Присутствие коллоидов несколько парализует его действие. Никель действует аналогично кобальту. Однако он редко встречается в значительных количествах в цинковых рудах. Мышьяк и сурьма способствуют растворению катодного цинка и вызывают образование черного шероховатого осадка. Из этих двух элементов наиболее вредна сурьма. Содержание примесей в электролите не должно превышать следующих пределов (в мг/л): 350 Мn, 50 Сl, 30 Fe, 12 Cd, 10 Сu; Со, Ni, As и Sb по 1. Электролиз производится в ваннах из дерева, выложенных свинцом, или железобетонных, выложенных изнутри слоем толщиной в 25 мм из смеси серы (30%) и песка (70%). Ванны располагаются каскадами для возможности циркуляции раствора; свинцовые аноды и алюминиевые катоды подвешиваются параллельно на расстоянии 5 см друг от друга. Поверхность анода делается меньше поверхности катода для предупреждения образования нитевидных осаждений на катоде, которые могут явиться причиной коротких замыканий. Плотность тока 250-350 А на 1 м 2 . Катоды вынимаются каждые 48 ч. Вес пластинки цинка 7-9 кг. Аноды вынимают каждые 2 месяца для очистки с них осадка МnO 2 и РbO 2 . Температура ванны в 50°С поддерживается змеевиками, через которые протекает вода. Напряжение в ванне 3,2-3,8 V. Каждые 2 ч. на каждую тонну отлагаемого металла прибавляется 28-42 г желатины. Расход энергии на 1 тонну цинка на электролиз 3600 kWh и прочие нужды 400 kWh.

Плавка катодного цинка производится в отражательных печах производительностью в 100-125 т в сутки. Размеры печи: 7,2х5,4х х2,4 м. Глубина ванны 900 мм. Атмосфера в печи восстановительная. Расход топлива 5-6% от веса переплавленного цинка. При плавке образуется 5% шлаков. Потеря цинка при переплавке составляет 0,3%. Состав электролитного цинка следующий: 99,95% Zn; 0,02-0,05% Pb; 0,02% Cd; 0,01% Fe.

Способом Тентона возможно выгодно перерабатывать руды, содержащие много железа. Обжиг ведется при более высокой температуре, чем обычный обжиг, но не превышающей 820°С. Обожженный продукт разделяется на магнитную часть, содержащую ферриты, и немагнитную, называемую «окисью». В чанах, наполненных отработанным электролитом, содержащим около 28% H2SО 4 , кислота сначала нейтрализуется продуктом, богатым ферритами, в количестве, соответствующем половине всей нагрузки. При нейтрализации кислоты этим обожженным продуктом пульпа нагревается до температуры кипения. Т. к. для коагуляции кремнезема нужно, чтобы пульпа была нагрета до окончания реакций, раствор до прибавления обожженного материала подогревается до 60°С. После того как большая часть кислоты нейтрализована, добавляется немагнитный продукт. Конечная пульпа остается слегка кислой. После выщелачивания пульпа направляется непосредственно на фильтр-пресс Бурта. Использование для электролиза цинковых растворов большой кислотности, а также применение тока большой плотности позволяют не так тщательно очищать раствор, как это имеет место при общеупотребительных методах. Очистка производится цинковым порошком. Изменение, введенное Тентоном для электролиза, заключается в применении тока большой плотности. Разность потенциалов в каждой ванне составляет 3,6 V при электролите, содержащем 28% кислоты, и при плотности тока в 1100 А/м 2 . Циркуляция раствора при такой плотности тока очень быстрая. Температура электролита на практике держится между 24 и 37°С. Для получения гладкого и компактного отложения цинка прибавляется в электролит желатин в количестве 1,5 кг на 1 тонну Zn.

Электролиз солянокислого раствора применяется на единичных установках для извлечения цинка из цинкоколчеданных огарков сернокислотного производства (способ Гепфнера). Огарки подвергаются хлорирующему обжигу при низкой температуре (600°С). Обожженный продукт обрабатывается водой. Раствор подогревается и обрабатывается хлорной и углекислой известью, чтобы осадить железо и марганец . Осаждение меди, свинца, мышьяка и др. производится с помощью цинковой пыли. Аноды - угольные, катоды - вращающиеся цинковые диски диаметром 140 мм. Аноды и катоды отделены диафрагмами. Электролит содержит 0,08-0,12% свободной НСl. Плотность тока 100 А /м 2 . Напряжение 3,3-3,8 V.

Применение цинка . Металлический цинк и его соединения находят широкое применение в ряде отраслей промышленности. Самое большое количество цинка расходуется на оцинкование железа для предохранения последнего от коррозии. Следующая область, в которой находит применение цинк, - это сплавы. Цинк сплавляется с медью, серебром, золотом, алюминием, висмутом, никелем, ртутью. Сплавы цинка с медью дают латуни при невысоком содержании меди, томпаки , хризокалы - при высоком. Zn+Сu+Аl образуют алюминиевые бронзы, Zn+Cu+Sn+Sb - баббиты, Zn+Au+Ag - сплавы, легшие в основу обессеребрения свинца по способу Паркеса, Zn+Hg - твердую, хрупкую амальгаму. Значительное количество металла идет на изготовление рольного цинка, применяемого для покрытия кровель, в банно-прачечном деле и т. д. Цинковый порошок (пуссьера) применяется для цементации золота и серебра из циановых растворов, меди и кадмия - из сернокислых растворов при гидрометаллургическом способе производства цинка, для шерардизации и т. д. В лакокрасочной промышленности цинк и его производные идут на изготовление цинковых белил и литопона. Хлористый цинк является противогнилостным средством и применяется для пропитки шпал, телеграфных столбов и вообще деревянных частей, подверженных гниению. Окись цинка находит также применение в резиновом производстве при приготовлении линолеума, стекла, керамиковых изделий, для получения ряда химических и медицинских препаратов.

Производство цинка в дореволюционной России было представлено цинко-дистилляционным заводом во Владикавказе. Алагирский завод во Владикавказе за первое пятилетие был реконструирован и его мощность доведена до 6000 тонн цинка в год. Кроме того за первое пятилетие построены, введены в эксплуатацию и полностью освоены два новых цинко-дистилляционных завода: в Константиновне (Донбасс) и в Белове (Кузбасс) мощностью по 12000 тонн цинка в год каждый. Константиновский завод предположено питать цинковыми концентратами, привозимыми с Приморья (Тетюхе). Беловский завод имеет собственную вблизи расположенную сырьевую базу - Салаирское месторождение. Наряду с этим за первое пятилетие начались строительством два электролитных цинковых завода: один в городе Орджоникидзе (б. Владикавказ), другой в Челябинске, производительностью каждый в 20000 тонн цинка в год. Орджоникидзенский завод введен в эксплуатацию в конце 1933 г. - в начале 1934 г., а Челябинский вводится в половине 1934 г. Т. о. в 1934 г. общая продукция составит: 30000 тонн дистилляционного, 40000 тонн электролитного цинка. Дальнейшее строительство цинковых заводов во втором пятилетии намечается: на базе алтайских концентратов цинкоэлектролитный завод на 50000 тонн на Риддере и Кемеровский завод (Кузбасс) на такую же мощность. На базе Нерчинских цинкосвинцовых месторождений можно развить цинковое производство до 40000 тонн цинка в год с расположением завода в Черемхове и на базе полиметаллических месторождений южного Казахстана (Кара-Тау) и Средней Азии (Кара-Мазар) - строительство цинкового предприятия мощностью 40-50 тыс. тонн.

Без «защиты» их съедает коррозия. Спасает именно цинк . Бело -голубой металл наносят на основу тонкой пленкой.

На слуху прилагательное «оцинкованный ». Его часто подставляют к словам: — ведра, покрытия для крыш, проволока. В таблице химических элементов цинк находится перед .

Это значит, что он более активен, то есть первым вступает в реакции с воздухом.

Коррозия, как известно, вызывается именно соприкосновением влаги из атмосферы с металлом.

Металл цинк первый берет на себя удар, спасая металл, расположенный под ним. Поэтому, ведра именно оцинковывают, а не , покрывают или .

Эти элементы в расположены после железа. Они дождутся, пока этот металл разрушится и, уже потом начнут распадаться сами.

Атомный номер цинка – 30. Это цифра 2-ой группы 4-го периода таблицы химических веществ. Обозначение металла – Zn.

Он составная часть горных руд, минералов, переносится водой и, даже содержится в живых тканях.

Так, к примеру, металл активно накапливают некоторые разновидности фиалок. Но, выделить чистый цинк удалось лишь в 18-ом столетии.

Сделал это немец Андреас Сигизмунд Маргграф. Он прокалил смесь оксида цинка с .

Опыт удался, потому что проводился без доступа воздуха, то есть кислорода. Резервуаром для реакции стал огнеупорный сосуд из .

Полученные металлические пары химик поместил в холодильник. Под воздействием низких температур частицы цинка осели на его стенки.

Месторождения и добыча цинка

Теперь же каждый год в мире добывают около 10-ти миллионов тонн голубоватого металла в чистом виде. Его содержание в земной коре 6-9%.

Проценты эти распределили между собой 50 стран. В лидерах Перу, США, Канада, Узбекистан, , но больше всего месторождений цинка в Австралии и .

На каждую из этих стран приходится примерно 3 десятка миллионов тонн металла с порядковым номером 30.

Однако, в будущем на первое место в рейтинге может встать океан. Основные запасы цинка сосредоточенны в его водах, на его дне.

Разрабатывать, правда, морское месторождение еще не научились. Технологии есть, но они слишком дорогостоящие.

Поэтому практически 3 миллиона тонн цинка так и лежат на дне Красного моря, не говоря уже о запасах Карибского бассейна и Срединно-Атлантического хребта.

Применение цинка

Цинк нужен . Металл добавляют в на основе . Минимальные дозы цинка делают их тягучими, легко поддающимися , послушными в руках мастера.

30-ый элемент также осветляет изделие, поэтому часто используется для создания, так называемого, .

Однако, с цинком главное не переборщить. Даже 3 десятых содержания металла в сделает непрочным, хрупким.

Снижает металл и температуру плавления сплава. Соединения меди с цинком, открытые, еще в древнем Египте, применяют в производстве . Сплав дешевый, легко поддается обработке, привлекательно выглядит.

Из-за невысокой температуры плавления цинк стал «героем» микросхем и всевозможных .

Он, как и олово, легко и прочно соединяет мелкие детали между собой. При низких температурах металл хрупок, но уже при 100-150 градусах становится тягучим, податливым.

Этим физическим свойством цинка и пользуются промышленники и мастера кустарного производства.

Интересно, что при еще большем накале, к примеру, до 500-та градусов, элемент снова превращается в ломкий и ненадежный.

Низкая планка плавления финансово выгодна промышленникам. Топлива надо меньше, переплачивать за дорогостоящее оборудование нет необходимости.

Экономят и на обработке полученных «отливок» из цинка. Их поверхность зачастую даже не требует дополнительной полировки.

Металл активно используют в автомобильной отрасли. Сплавы на основе цинка идут на ручки дверей, кронштейны, декор салона, замки, оформление зеркал, корпуса стеклоочистителей.

В автомобильном сплаве цинка высок процент . Последний, делает соединение более износостойким и прочным.

Окись цинка добавляют в автомобильные покрышки. Без нее резина получается низкого качества.

Ведущую роль в экономике многих стран играют чугун и . Их производство немыслимо без цинка. В латуни его от 30-ти до 50-ти процентов (в зависимости от разновидности сплава).

Латунь идет не только на дверные ручки. Из нее изготавливают и посуду, для , смесителей и высокотехнического оборудования для заводов разных профилей.

Широко используют и цинковые листы . Они – основа печатных форм в полиграфии.

Листы идут на изготовление источников тока, труб, покрытий для крыш и желобов для сточных вод.

Цинк – составная часть многих красителей. Так, окись цинка используют как белую краску. Кстати, именно такое покрытие используют в космонавтике.

Для ракет, спутников необходимы красители отражающие свет, а это лучше всего делают составы на основе цинка.

Он незаменим и в деле борьбы с радиацией. Под ее лучами сульфид металла вспыхивает, выдавая присутствие опасных частиц.

Позарились на элемент цинк и фармацевты. Цинк – антисептик . Его добавляют в мази для новорожденных, заживляющие составы.

Более того, некоторые медики уверены, что цинк, вернее, его недостаток, вызывает шизофрению.

Поэтому, заклинают врачи, обязательно надо употреблять продукты, содержащие металл.

Больше всего цинка в морепродуктах. Не зря же залежи металла хранятся в океанских глубинах.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Цинк - тридцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Zn от латинского «zincum». Расположен в четвертом периоде, IIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 30.

Главные природные соединения цинка, из которых его добывают, — минералы галмей ZnCO 3 и цинковая обманка ZnS. Общее содержание цинка в земной коре составляет приблизительно 0,01% (масс.).

Цинк - голубовато-серебристый металл (рис. 1). При комнатной температуре он довольно хрупок, но при 100-150 o С он хорошо гнется и прокатывается в листы. При нагревании выше 200 o С цинк становится очень хрупким. На воздухе он покрывается тонким слоем оксида или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк.

Рис. 1. Цинк. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса цинка

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 65,38.

Изотопы цинка

Известно, что в природе хром может находиться в виде пяти стабильных изотопов 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn и 70 Zn. Их массовые числа равны 64, 66, 67, 68 и 70 соответственно. Ядро атома изотопа цинка 64 Zn содержит тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десять изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим изотопом является 65 Zn с периодом полураспада равным 243,66 суток.

Ионы цинка

На внешнем энергетическом уровне атома цинка имеется два электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

В результате химического взаимодействия цинк отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

Молекула и атом цинка

В свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу цинка:

Сплавы цинка

Широкое промышленное значение имеют сплавы цинка с алюминием, медью и магнием. С медью цинк образует важную группу сплавов - латуни. Латуни содержат до 45% цинка. Различают простые и специальные латуни. В состав последних входят другие элементы, например железо, алюминий, олово, кремний.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30. Он находится в четвертом периоде второй группы. Атомный вес - 65,37. Распределение электронов по слоям 2-8-18-2.

30 элемент таблицы Менделеева Цинк представляет собой синевато - белый металл, плавящийся при 419(С, а при 913 (С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см3. При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110(С он хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк, хотя он и стоит в ряду напряжений значительно левее водорода. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности цинка при взаимодействии его с водой гидроокись практически нерастворима и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных же кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Кроме того, цинк подобно бериллию и другим металлам, образующим амфотерные гидроокиси, растворяется в щелочах. Если нагреть цинк на воздухе до температуры кипения, то пары его воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем, образуя окись цинка.

Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10-2%), чем в кислых (6·10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.
Цинк — важный биогенный элемент, в живых организмах содержится в среднем 5·10-4% цинка. Но есть и исключения — так называемые организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).

Месторождения цинка

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»

Получение цинка

Цинк в природе как самородный металл не встречается.
Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50-60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. Чистый цинк из оксида ZnO получают двумя способами. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °C: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.

Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учете переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

Биологическая роль

В организме взрослого человека содержится в среднем около 2г цинка, который концентрируется преимущественно в мышцах, печени и поджелудочной железе. Более 400 ферментов содержат цинк. Среди них ферменты, катализирующие гидролиз пептидов, белков и сложных эфиров, образование альдегидов, полимеризацию ДНК и РНК. Ионы Zn2+ в составе ферментов вызывают поляризацию молекул воды и органических веществ, содействуя их депротонированию по реакции:

Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+
Наиболее изучен фермент карбоангидраза - белок, содержащий цинк и состоящий примерно из 260 аминокислотных остатков. Этот фермент содержится в эритроцитах крови и способствует превращению углекислого газа, образующегося в тканях в процессе их жизнедеятельности, в гидрокарбонат-ионы и угольную кислоту, которая кровью переносится в легкие, где выводится из организма в виде углекислого газа. В отсутствие фермента превращение СО2 в анион HCO3- протекает с очень низкой скоростью. В молекуле карбоангидразы атом цинка связан с тремя имидазольными группами остатков аминокислоты гистидина и молекулой воды, которая легко депротонируется, превращаясь в координированный гидроксид. Атом углерода молекулы углекислого газа, на котором находится частичный положительный заряд, вступает во взаимодействие с атомом кислорода гидроксильной группы. Таким образом, координированная молекула СО2 превращается в гидрокарбонат-анион, который покидает активный центр фермента, замещаясь на молекулу воды. Фермент ускоряет эту реакцию гидролиза в 10 миллионов раз.

Применение цинка

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.
Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).
Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, иодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Пластины цинка широко используется в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.
Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.
Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.
Сульфид цинка используется при изготовлении люминофоров краткого послесвечения и других люминесцирующих составов, обычно, это смеси ZnS и CdS, активированные ионами других металлов. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия, также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.
Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.
Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

На разные применения цинка приходится:

цинкование — 45-60 %
медицина (оксид цинка как антисептик) — 10 %
производство сплавов — 10 %
производство резиновых шин — 10 %
масляные краски — 10 %

Цинк является типичным представителем группы металлических элементов и обладает всем спектром их характеристик: металлическим блеском, пластичностью, электро- и теплопроводностью. Однако химические свойства цинка несколько отличаются от основных реакций, присущих большинству металлов. Элемент при определенных условиях может вести себя как неметалл, например, реагировать со щелочами. Такое явление называется амфотерностью. В нашей статье мы изучим физические свойства цинка, а также рассмотрим типичные реакции, характерные для металла и его соединений.

Положение элемента в периодической системе и распространение в природе

Металл располагается в побочной подгруппе второй группы периодической системы. В нее, кроме цинка, входят кадмий и ртуть. Цинк относится к d-элементам и находится в четвертом периоде. В химических реакциях его атомы всегда отдают электроны последнего энергетического уровня, поэтому в таких соединениях элемента, как оксид, средние соли и гидроксид, металл проявляет степень окисления +2. Строением атома объясняются все физико-химические свойства цинка и его соединений. Общее содержание металла в почве составляет примерно 0,01вес. %. Он входит в состав минералов, например, таких как галмей и цинковая обманка. Так как содержание цинка в них невысокое, сначала горные породы подвергаются обогащению, которое проводится в шахтных печах. Большинство цинксодержащих минералов представляют собой сульфиды, карбонаты и сульфаты. Это соли цинка, химические свойства которых лежат в основе процессов их переработки, например, таких как обжиг.

Получение металла

Реакция жесткого окисления карбоната или сульфида цинка приводит к получениюего оксида. Процесс происходит в кипящем слое. Это специальный метод, основанный на тесном контакте мелкоизмельченного минерала и струи горячего воздуха, движущейся с большой скоростью. Далее оксид цинка ZnO восстанавливают коксом и удаляют образовавшиеся пары металла из сферы реакции. Еще один способ получения металла, основанный на химических свойствах цинка и его соединений - это электролиз раствора сульфата цинка. Он представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, проходящую под действием электрического тока. Металл высокой чистоты при этом осаждается на электроде.

Физическая характеристика

Голубовато-серебристый, при обычных условиях хрупкий металл. В интервале температур от 100° до 150° цинк становится гибким и его можно прокатывать в листы. При нагревании выше 200° металл становится необычайно хрупким. Под действием кислорода воздуха куски цинка покрываются тонким слоем оксида, а при дальнейшем окислении он превращается в гидроксокарбонат, который играет роль протектора и препятствует дальнейшему взаимодействию металла с кислородом воздуха. Физические и химические свойства цинка взаимосвязаны. Рассмотрим это на примере взаимодействия металла с водой и кислородом.

Жесткое окисление и реакция с водой

При сильном нагревании на воздухе цинковые стружки сгорают голубым пламенем, при этом образуется оксид цинка.

Он проявляет амфотерные свойства. В парах воды, разогретых до температуры красного каления, металл вытесняет водород из молекул Н 2 О, кроме этого, образуется оксид цинка. Химические свойства вещества доказывают его способность взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.

Окислительно-восстановительные реакции с участием цинка

Так как элемент в ряду активности металлов стоит перед водородом, он способен вытеснять его из молекул кислот.

Продукты реакции между цинком и кислотами будут зависеть от двух факторов:

• вида кислоты
• ее концентрации

Оксид цинка

Белый пористый порошок, желтеющий при нагревании и возвращающий свой первоначальный цвет при охлаждении - это окись металла. Химические свойства оксида цинка, уравнения реакций его взаимодействия с кислотами и щелочами подтверждают амфотерный характер соединения. Так, вещество не может реагировать с водой, но взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами. Продуктами реакций будут средние соли (в случае взаимодействия с кислотами) или комплексные соединения - тетрагидроксоцинкаты.

Оксид цинка применяют в производстве белой краски, которую называют цинковыми белилами. В дерматологии вещество входит в состав мазей, присыпок и паст, оказывающих на кожу противовоспалительное и подсушивающее действие. Большая же часть производимого оксида цинка применяется в качестве наполнителя для резины. Продолжая изучать химические свойства цинка и его соединений, рассмотрим гидроксид Zn(OH) 2 .

Амфотерный характер гидроксида цинка

Белый осадок, выпадающий под действием щелочи на растворы солей металла - это основание цинка. Соединение быстро растворяется под действием кислот или щелочей. Первый тип реакции заканчивается образованием средних солей, второй - цинкатов. В твердом виде выделены комплексные соли - гидроксоцинкаты. Особенностью гидроксида цинка является его способность растворяться в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка и воды. Основание цинка является слабым электролитом, поэтому как его средние соли, так и цинкаты в водных растворах поддаются гидролизу, то есть их ионы взаимодействуют с водой и образуют молекулы гидроксида цинка. Растворы таких солей металла, как хлорид или нитрат, будут иметь кислую реакцию вследствие накопления избытка ионов водорода.

Характеристика сульфата цинка

Рассмотренные нами ранее химические свойства цинка, в частности, его реакции с разбавленной сульфатной кислотой, подтверждают образование средней соли - сернокислого цинка. Это бесцветные кристаллы, нагревая которые до 600° и выше, можно получить оксосульфаты и трехокись серы. При дальнейшем нагревании сернокислый цинк преобразуется в оксид цинка. Соль растворима в воде и глицерине. Вещество выделяют из раствора при температуре до 39°C в виде кристаллогидрата, формула которого ZnSO 4 ×7H 2 O. В этом виде его называют цинковым купоросом.

В интервале температур 39°-70° получают шестиводную соль, а выше 70° в составе кристаллогидрата остается только одна молекула воды. Физико-химические свойства сульфата цинка позволяют применять его в качестве отбеливателя при изготовлении бумаги, в виде минерального удобрения в растениеводстве, как подкормку в рационе домашних животных и птицы. В текстильной промышленности соединение используют в производстве вискозной ткани, в окрашивании ситца.

Сернокислый цинк входит также в состав раствора электролита, применяемого в процессе гальванического покрытия слоем цинка железных или стальных изделий диффузным способом или методом горячего оцинкования. Слой цинка в течение длительного времени защищает такие конструкции от коррозии. Учитывая химические свойства цинка, нужно отметить, что в условиях высокой солености воды, значительных колебаний температуры и влажности воздуха оцинкование не дает желаемого эффекта. Поэтому в промышленности нашли широкое применение сплавы металла с медью, магнием и алюминием.

Применение сплавов, содержащих цинк

Для транспортировки многих химических веществ, например, аммиака, по трубопроводам, необходимы особые требования к составу металла, из которого изготовлены трубы. Они изготавливаются на основе сплавов железа с магнием, алюминием и цинком и обладают высокой антикоррозионной устойчивостью к действию агрессивной химической среды. Кроме этого, цинк улучшает механические свойства сплавов и нивелирует вредное влияние таких примесей, как никель и медь. В процессах промышленного электролиза широкое применение получили сплавы меди и цинка. Для транспортировки продуктов нефтепереработки используют танкеры. Они построены из алюминиевых сплавов, содержащих, кроме магния, хрома и марганца, большую долю цинка. Материалы такого состава обладают не только высокими антикоррозионными свойствами и повышенной прочностью, но еще и криогенной стойкостью.

Роль цинка в организме человека

Содержание Zn в клетках составляет 0,0003%, поэтому его относят к микроэлементам. Химические свойства, реакции цинка и его соединений играют важную роль в обмене веществ и поддержании нормального уровня гомеостаза, как на уровне клетки, так и всего организма в целом. Ионы металла входят в состав важных ферментов и других биологически активных веществ. Например, известно, о серьезном влиянии цинка на формирование и функции мужской половой системы. Он входит в состав кофермента гормона тестостерона, отвечающего за фертильность семенной жидкости и формирование вторичных половых признаков. Небелковая часть еще одного важнейшего гормона - инсулина, вырабатываемого бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, также содержит микроэлемент. Иммунный статус организма тоже напрямую связан с концентрацией в клетках ионов Zn +2 , которые находятся в гормоне тимуса - тимулине и тимопоэтине. Высокая концентрация цинка регистрируется в структурах ядра - хромосомах, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и участвующих в передаче наследственной информации клетки.

В нашей статье мы изучили химические функции цинка и его соединений, а также определили его роль в жизнедеятельности организма человека.