Kolor Zno. Świat nowoczesnych materiałów - Tlenek Cynku ZnO

Tlenek cynku stosowany jest w medycynie od wieków. Wzmianki o niej można znaleźć w starożytnym indyjskim tekście medycznym „Charaka Samhita”. Również zastosowanie tlenku cynku do celów medycznych opisał grecki lekarz Dioscorides. Dziś substancja ta znajduje różnorodne zastosowania zarówno w farmakologii, jak i przemyśle.

Tlenek cynku to związek nieorganiczny występujący w skorupie ziemskiej w postaci minerału zwanego cynkytem. Aby jednak zaspokoić większość komercyjnego zapotrzebowania na ten związek, jest on również syntetyzowany sztucznie. Wzór chemiczny tlenku cynku ZnO. Jest to biała, sypka substancja, nierozpuszczalna w wodzie i alkoholu, ale rozpuszczalna w większości kwasów, w tym w kwasie solnym (HCl).

Spalanie cynku w powietrzu w celu wytworzenia tlenku cynku było powszechną praktyką wśród alchemików. Otrzymana w ten sposób substancja wygląda bardzo luźno i przypomina białe kępki wełny, dlatego nazywana jest „wełną filozoficzną”.

Cynk mineralny może mieć lekko żółtawy lub różowawy kolor ze względu na obecność manganu i innych zanieczyszczeń. Wiadomo, że tlenek cynku silnie reaguje z proszkiem aluminium i magnezu. Kolejną interesującą właściwością tego związku nieorganicznego jest to, że może on absorbować promieniowanie ultrafioletowe. Ponadto tlenek cynku znany jest ze swoich właściwości, takich jak wysoka przewodność cieplna i zdolność do działania antybakteryjnego.

Zastosowanie tlenku cynku w medycynie

  • Tlenek cynku ma właściwości antybakteryjne, dlatego jest szeroko stosowany w leczeniu wielu chorób skóry. Stosuje się go zewnętrznie w celu łagodzenia podrażnień skóry oraz leczenia drobnych oparzeń i skaleczeń. Substancję tę można stosować także jako remedium na suchą i zrogowaciałą skórę.

Tlenek cynku stosowany jest w opiece nad noworodkami

Tlenek cynku jest najczęściej stosowanym produktem w leczeniu i zapobieganiu odparzeniom pieluszkowym.
Zasadniczo tworzy barierę ochronną pomiędzy skórą a pieluchą,
zapobiegając w ten sposób pojawianiu się wysypek.

  • Ze względu na swoje właściwości lecznicze dodaje się go do pudrów dla dzieci, szamponów przeciwłupieżowych, kremów antyseptycznych i plastrów chirurgicznych. Razem z tlenkiem żelaza związek ten wykorzystywany jest do sporządzania płynu na oparzenia słoneczne (balsam kalaminowy).
  • Tlenek cynku miesza się z eugenolem, uzyskując tlenek cynku z eugenolem, który znajduje zastosowanie w stomatologii do protetyki i odbudowy zębów.
  • Zdolność do łagodzenia swędzenia i podrażnienia skóry sprawia, że ​​tlenek cynku jest ważnym składnikiem wielu czopków doodbytniczych, stosowanych w celu łagodzenia podrażnień i dyskomfortu wywołanego hemoroidami.
  • Substancja ta służy również jako źródło mineralnego cynku, który jest niezbędny do szerokiego zakresu reakcji w organizmie. Dlatego dodaje się go do żywności lub suplementów witaminowych. Jako suplement diety tlenek cynku można znaleźć także w płatkach śniadaniowych wzbogaconych witaminami i minerałami. Ze względu na działanie grzybostatyczne stosowany jest do produkcji materiałów opakowaniowych do mięsa, ryb i warzyw.

Zastosowanie tlenku cynku w kosmetologii

  • Tlenek cynku jest w stanie absorbować promieniowanie ultrafioletowe ze słońca, chroniąc w ten sposób skórę przed poparzeniem słonecznym i innymi uszkodzeniami wywołanymi promieniami UV.

  • Tlenek cynku to jeden z najważniejszych składników kosmetyków mineralnych. Ponieważ skóra go nie wchłania, nie powoduje u nikogo podrażnień. Ponadto jego stosowanie nie powoduje trądziku i nie powoduje alergii.
  • Tlenek cynku wykorzystywany jest między innymi do produkcji dezodorantów i mydeł. Pomaga wyeliminować nieprzyjemny zapach ciała i zapobiega rozwojowi bakterii. Tlenek cynku działa również kojąco na skórę i chroni ją przed podrażnieniami.

Należy jednak zachować ostrożność stosując tlenek cynku lub produkty zawierające go zewnętrznie. Nie należy go stosować w leczeniu ciężkich oparzeń lub ran. Ważne jest, aby unikać dostania się tlenku cynku do oczu i ust. Narażenie na opary tlenku cynku może podrażniać płuca i powodować gorączkę odlewniczą, która ma objawy grypopodobne. Zatem wdychanie oparów tlenku cynku jest niebezpieczne, podczas gdy sam tlenek cynku nie jest toksyczny.

Temat 28

Pierwiastki z grupy IIB: cynk, kadm, rtęć

Ogólna charakterystyka.

Elementy tej podgrupy są względem siebie kompletnymi elektronicznymi analogami, każdy w swoim okresie jest ostatnim elementem rodziny d, mają pełną konfigurację d-elektronów, elektrony walencyjne (n-1)d 10 ns 2. Zewnętrzna powłoka elektronowa zawiera 2 elektrony i 18 elektronów w poprzedniej powłoce. Cynk i jego analogi różnią się od pierwiastków d i są bardziej podobne do pierwiastków p o dłuższych okresach.

W atomach cynku, kadmu i rtęci, a także w atomach miedzi podpoziom (n-1)d jest całkowicie wypełniony i całkowicie stabilny. Usunięcie z niego elektronów wymaga bardzo dużego nakładu energii. Dlatego też omawiane pierwiastki wykazują w swoich związkach maksymalny stopień utlenienia +2. Tylko rtęć tworzy związki, których stopień utlenienia wynosi +1.

Cechą charakterystyczną pierwiastków jest skłonność do tworzenia kompleksów (liczba = 4; 6).

W przeciwieństwie do pierwiastków głównych podgrup, pierwiastki podgrupy cynku są trudniejsze do utlenienia, wykazują mniejszą reaktywność i wykazują słabsze właściwości metaliczne.

W podgrupie od góry do dołu: wzrasta promień atomowy, zmniejszają się temperatury topnienia i wrzenia, wzrasta elektroujemność i potencjał elektrody. Minimalną energię jonizacji obserwuje się dla kadmu (8,99 eV), ponieważ Na właściwości rtęci wpływa kompresja lantanowców, w wyniku której jej energia jonizacji wzrasta do 10,43 eV (dla cynku 9,39 eV).

Obfitość i główne minerały.

ZnS – mieszanka cynku,

HgS – cynober,

ZnCO 3 – galmey,

CdS – greenockit.

Naturalne związki cynku wchodzą w skład rud siarczkowych polimetali, które zawierają piryt FeS 2, galenę PbS, chalkopiryt CuFeS 2 iw mniejszym stopniu ZnS. Rtęć jest pierwiastkiem rzadkim i występuje w stanie natywnym.

Cynk metaliczny, jego otrzymywanie, właściwości i zastosowanie.

Srebrzystobiały miękki metal, który pod wpływem powietrza pokrywa się warstwą tlenku. Nie posiada modyfikacji polimorficznych, jest diamagnetyczny. Zewnętrzna konfiguracja elektronowa atomu Zn to 3d 10 4s 2. Stopień utlenienia związków wynosi +2. Normalny potencjał redoks wynoszący 0,76 V charakteryzuje cynk jako aktywny metal i energetyczny środek redukujący.



W celu wyizolowania cynku koncentrat ZnS otrzymany po wzbogaceniu poddaje się prażeniu, a powstały tlenek redukuje się węglem:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C = Zn + CO

Inną metodą jest prażenie rudy zawierającej ZnS, a następnie traktowanie jej rozcieńczonym kwasem siarkowym:

ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O

Powstały roztwór siarczanu cynku poddaje się elektrolizie.

Pod względem aktywności chemicznej podgrupa cynku jest gorsza od metali ziem alkalicznych. W podgrupie wraz ze wzrostem masy atomowej aktywność chemiczna metali maleje, o czym świadczą wartości standardowych potencjałów elektrod (patrz wyżej). Cynk jest metalem aktywnym chemicznie, łatwo rozpuszczalnym w kwasach, a po podgrzaniu w zasadach:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 Zn + H 2 SO 4 (roztwór) = ZnSO 4 + H 2

Reakcje te zachodzą powoli, ponieważ... powstały wodór atomowy pokrywa powierzchnię cynku.

Zn + 2H 2 SO 4 (stęż.) = ZnSO 4 + SO 2 + H 2 O

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4NO 3 + 3H 2 O

Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

Cynk metaliczny wypiera mniej aktywne metale i redukuje sole H2CrO4, HMnO4, żelaza (III) i cyny (IV):

5Zn + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 (p - p) = 2MnSO 4 + 5ZnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu

Zastosowania cynku są różnorodne. Cynk służy do wytwarzania stopu aluminium, miedzi i magnezu, które mają znaczenie przemysłowe. Znaczną część cynku stosuje się do powlekania wyrobów żelaznych i stalowych, które chronią metal nieszlachetny przed korozją.

Tlenek i wodorotlenek cynku.

Tlenek cynku- sypki biały proszek, który po podgrzaniu zmienia kolor na żółty, a po ochłodzeniu ponownie staje się biały, półprzewodnik. Tlenek cynku jest amfoteryczny - reaguje z kwasami tworząc sole, wchodząc w interakcję z roztworami alkalicznymi tworzy złożone tritetra- i heksahydroksycyniany (Na 2, Ba 2):

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2

ZnO + 2NaOH + 2H 2O Na 2 + H 2

Tlenek cynku rozpuszcza się w wodnym roztworze amoniaku, tworząc złożony amoniak:

ZnO + 4NH 3 + H 2 O - (OH) 2

Po stopieniu z zasadami i tlenkami metali tlenek cynku tworzy cynkany:

ZnO + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + H 2 O

ZnO + CoO CoZnO 2

Po stopieniu z tlenkami boru i krzemu tlenek cynku tworzy szkliste borany i krzemiany:

ZnO + B 2 O 3 Zn(BO 2) 2

ZnO + SiO 2 ZnSiO 3

W temperaturach powyżej 1000°C ulega redukcji do metalicznego cynku za pomocą węgla, tlenku węgla i wodoru:

ZnO + C = Zn + CO

ZnO + CO = Zn + CO2

ZnO + H 2 = Zn + H 2 O

Nie reaguje z wodą. Podczas interakcji z tlenkami niemetali tworzy sole, w których jest kationem:

2ZnO + SiO 2 = Zn 2 SiO 4

ZnO + B 2 O 3 = Zn(BO 2) 2

Otrzymuje się go przez spalanie cynku metalicznego:

2Zn + O2 = 2ZnO

podczas termicznego rozkładu soli:

ZnCO3 = ZnO + CO2

Tlenek cynku stosowany jest do produkcji białej farby olejnej (bieli cynkowej), w medycynie i kosmetyce (do produkcji różnych maści); Znaczna część tlenku cynku stosowana jest jako wypełniacz gumowy.

Wodorotlenek cynku– bezbarwna substancja krystaliczna lub amorficzna. W temperaturach powyżej 125°C rozkłada się:

Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O

Wodorotlenek cynku wykazuje właściwości amfoteryczne i jest łatwo rozpuszczalny w kwasach i zasadach:

Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 (stęż.) = ZnSO 4 + 2H 2 O

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2

łatwo rozpuszcza się również w wodnym roztworze amoniaku, tworząc wodorotlenek tetraaminiowo-cynkowy:

Zn(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2

Otrzymuje się go w postaci białego osadu, gdy sole cynku reagują z zasadami:

ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaCl

Substancja nieorganiczna poszukiwana w różnych obszarach produkcji, medycynie i życiu codziennym. Formuła ZnO. Występuje naturalnie jako minerał cynkyt.

Nieruchomości

Biały drobnokrystaliczny proszek, nierozpuszczalny w wodzie. Sublimuje w t +1800°C, topi się w 2000°C. Ma właściwości półprzewodnikowe, niską przewodność cieplną i pochłania promieniowanie ultrafioletowe. Cienkie folie mają właściwości piezoelektryczne. Po podgrzaniu zmienia kolor na żółty, po ochłodzeniu ponownie staje się biały. Nie pali się. W kontakcie ze skórą nie powoduje podrażnień, wręcz przeciwnie, działa przeciwzapalnie i dezynfekująco.

Tlenek cynku jest tlenkiem amfoterycznym, który reaguje zarówno z kwasami, jak i zasadami. Reakcja z kwasami prowadzi do wytworzenia soli, a z zasadami - złożonych związków hydroksycynianów. Oddziałuje z wodorem, węglem, roztworem amoniaku, tlenkiem węgla, metanem, węglikiem wapnia, żelazokrzemem. W wyniku stopienia z tlenkami i wodorotlenkami metali otrzymuje się cynkany, a w przypadku stopienia reagenta z tlenkiem boru lub tlenkiem krzemu powstają boran cynku i krzemian.

Środki ostrożności

Tlenek cynku jest substancją o niskim ryzyku i niskiej toksyczności, niepalną i niewybuchową, IV klasa zagrożenia. Ale pył, zawiesina i aerozol tlenku cynku powodują podrażnienie dróg oddechowych i „gorączkę odlewniczą”. Spożycie prowadzi do chorób żołądkowo-jelitowych. W branżach, które zajmują się dużymi ilościami odczynników luzem i wypalaniem mosiądzu, pracownicy muszą używać respiratorów, okularów ochronnych, rękawic i obuwia ochronnego.

Odczynnik należy przechowywać w szczelnie zamkniętych pojemnikach (torby lub opakowania plastikowe i papierowe; beczki i pojemniki stalowe, kartonowe, ze sklejki), ponieważ dostęp dwutlenku węgla i wilgoci z powietrza może prowadzić do rekrystalizacji do węglanu cynku. Jeżeli w wyniku długotrwałego niewłaściwego przechowywania tlenek cynku mimo wszystko przekształcił się w węglan cynku, można mu przywrócić pierwotne właściwości poprzez kalcynację. Tlenek cynku magazynowany jest w zadaszonych, suchych magazynach bez dostępu światła słonecznego. Dopuszczalny zakres temperatur przechowywania wynosi od -40 do +40°C.

Zastosowania tlenku cynku

Wypełniacz i barwnik do gumy, polimerów, papieru; środek wulkanizujący dla niektórych rodzajów gum; katalizator do produkcji metanolu; pigment dla przemysłu farb i lakierów (biel cynkowa).
- Stosowany do produkcji szkła i farb na bazie płynnego szkła; związki konwertujące rdzę; fotokatalityczne powłoki dezynfekcyjne ścian i sufitów w szpitalach; sztuczna skóra, gumowa podeszwa.
- Wypełniacz do kremów, maści, pudrów i pudrów w kosmetologii i farmacji. Składnik kremów do opalania i past do zębów.
- Dodatek mineralny do pasz dla zwierząt.
- Surowce w przemyśle szklarskim i ceramicznym.
- W przemyśle elektronicznym warystory (elementy półprzewodnikowe, których przewodność zależy od napięcia), luminofory, niebieskie diody LED, lasery proszkowe i cienkie warstwy do czujników są wykonane z tlenku cynku.
- W metalurgii - do produkcji kabli elektrycznych.
- W medycynie stosowana jest jako substancja antyseptyczna, wysuszająca, ściągająca i adsorbująca. Jest dodawany do wielu zewnętrznych produktów dermatologicznych do leczenia egzemy, odleżyn, gorączki dziecięcej, opryszczki pospolitej, ran, skaleczeń, oparzeń, wrzodów.
- W stomatologii materiały ścierne są wytwarzane i dodawane do cementu dentystycznego. W chirurgii stosuje się wyroby gumowe na bazie tlenku cynku.

W naszym sklepie internetowym możesz kupić wysokiej jakości tlenek cynku w przystępnej cenie. Dostępna jest dostawa i odbiór. Kupowanie u nas jest wygodne i opłacalne!

  • Oznaczenie - Zn (cynk);
  • Okres - IV;
  • Grupa - 12 (IIb);
  • Masa atomowa - 65,39;
  • Liczba atomowa - 30;
  • Promień atomowy = 138 pm;
  • Promień kowalencyjny = 125 pm;
  • Rozkład elektronów - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ;
  • temperatura topnienia = 419,88°C;
  • temperatura wrzenia = 907°C;
  • Elektroujemność (wg Paulinga/wg Alpreda i Rochowa) = 1,65/1,66;
  • Stan utlenienia: +2,0;
  • Gęstość (nr.) = 7,13 g/cm3;
  • Objętość molowa = 9,2 cm3/mol.

Cynk stosowano już przed naszą erą w postaci jego stopu z miedzią – mosiądzem. Po raz pierwszy czysty cynk wyizolował Anglik William Champion w XVIII wieku.

Skorupa ziemska zawiera 8,3·10 -3% masowych cynku. Dużo cynku zawarte jest w źródłach termalnych, z których następuje wytrącanie się siarczków cynku o znaczeniu przemysłowym. Cynk odgrywa aktywną rolę w życiu zwierząt i roślin, będąc ważnym mikroelementem biogennym.


Ryż. Struktura atomu cynku.

Konfiguracja elektronowa atomu cynku to 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 (patrz Struktura elektronowa atomów). Przedostatnia warstwa elektronowa atomu cynku jest całkowicie wypełniona, a na warstwie zewnętrznej znajdują się dwa s-elektrony, które oddziałują z innymi pierwiastkami, dlatego w związkach cynku występuje stopień utlenienia +2. (patrz Walencja). Cynk ma wysoką aktywność chemiczną.

Właściwości fizyczne cynku:

  • niebieskawo-biały metal;
  • kruchy, gdy n. y.;
  • po podgrzaniu powyżej 100°C jest dobrze kuty i walcowany;
  • ma dobrą przewodność cieplną i elektryczną.

Właściwości chemiczne cynku:

  • na powietrzu szybko się utlenia, pokrywając się cienką warstwą tlenku cynku, która chroni metal przed dalszą reakcją;
  • po podgrzaniu reaguje z tlenem, chlorem, siarką, tworząc odpowiednio tlenki, chlorki, siarczki:
    2Zn + O2 = 2ZnO; Zn + Cl2 = ZnCl2; Zn + S = ZnS.
  • reaguje z rozcieńczonym kwasem siarkowym i roztworami kwasów nieutleniających, wypierając z nich wodór:
    Zn + H2SO4 (rzb.) = ZnSO4 + H2; Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;
  • reaguje z kwasem azotowym i stężonym kwasem siarkowym, redukując odpowiednio azot lub siarkę:
    Zn + H 2 SO 4 (stęż.) = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
  • reaguje po podgrzaniu z roztworami alkalicznymi, tworząc hydrocynki: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 ;
  • wypiera metale mniej aktywne (patrz szereg elektrochemiczny napięć metali) z roztworów ich soli: Zn + CuCl 2 = ZnCl 2 + Cu.

Uzyskiwanie cynku:

  • czysty cynk otrzymuje się przez elektrolizę jego soli;
  • Przemysłowo cynk otrzymuje się z rud siarczkowych:
    • w pierwszym etapie tlenek cynku otrzymuje się poprzez poddanie rudy prażeniu utleniającemu: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2;
    • w drugim etapie tlenek cynku jest redukowany węglem w wysokiej temperaturze: ZnO + C = Zn + CO.

Zastosowania cynku:

  • jako powłoka antykorozyjna wyrobów metalowych (cynkowanie);
  • do produkcji stopów szeroko stosowanych w budowie maszyn;
  • w bateriach i ogniwach suchych;
  • w przemyśle farb i lakierów (produkcja bieli cynkowej);
  • jako reduktor w reakcjach syntezy organicznej.

Cynk jest typowym przedstawicielem grupy pierwiastków metalicznych i posiada pełen zakres ich właściwości: połysk metaliczny, ciągliwość, przewodność elektryczną i cieplną. Jednakże właściwości chemiczne cynku różnią się nieco od podstawowych reakcji zachodzących w większości metali. Pierwiastek może w pewnych warunkach zachowywać się jak niemetal, na przykład reagować z zasadami. Zjawisko to nazywa się amfoterycznością. W naszym artykule zbadamy właściwości fizyczne cynku, a także rozważymy typowe reakcje charakterystyczne dla metalu i jego związków.

Pozycja pierwiastka w układzie okresowym i rozkład w przyrodzie

Metal znajduje się w podgrupie wtórnej drugiej grupy układu okresowego. Oprócz cynku zawiera kadm i rtęć. Cynk należy do pierwiastków D i znajduje się w czwartym okresie. W reakcjach chemicznych jego atomy zawsze oddają elektrony ostatniego poziomu energetycznego, dlatego w takich związkach pierwiastka jak tlenek, sole pośrednie i wodorotlenek metal wykazuje stopień utlenienia +2. Budowa atomu wyjaśnia wszystkie właściwości fizyczne i chemiczne cynku i jego związków. Całkowita zawartość metali w glebie wynosi około 0,01% wag. %. Występuje w minerałach takich jak galmea i mieszanka cynku. Ponieważ zawartość cynku w nich jest niska, skały poddawane są najpierw wzbogacaniu, które odbywa się w piecach szybowych. Większość minerałów zawierających cynk to siarczki, węglany i siarczany. Są to sole cynku, których właściwości chemiczne leżą u podstaw procesów ich przetwarzania, takich jak prażenie.

Produkcja metalu

W wyniku silnej reakcji utleniania węglanu lub siarczku cynku powstaje jego tlenek. Proces odbywa się w złożu fluidalnym. Jest to specjalna metoda polegająca na bliskim kontakcie drobno zmielonego minerału i poruszającego się z dużą prędkością strumienia gorącego powietrza. Następnie tlenek cynku ZnO redukuje się koksem, a powstałe pary metali usuwa się ze sfery reakcyjnej. Inną metodą wytwarzania metalu, bazującą na właściwościach chemicznych cynku i jego związków, jest elektroliza roztworu siarczanu cynku. Jest to reakcja redoks zachodząca pod wpływem prądu elektrycznego. Na elektrodzie osadza się metal o wysokiej czystości.

Charakterystyka fizyczna

Niebiesko-srebrny, kruchy metal w normalnych warunkach. W zakresie temperatur od 100° do 150° cynk staje się elastyczny i daje się zwijać w arkusze. Po podgrzaniu powyżej 200° metal staje się niezwykle kruchy. Pod wpływem tlenu atmosferycznego kawałki cynku pokrywają się cienką warstwą tlenku, który po dalszym utlenieniu zamienia się w hydroksywęglan, który pełni rolę ochronną i zapobiega dalszej interakcji metalu z tlenem atmosferycznym. Właściwości fizyczne i chemiczne cynku są ze sobą powiązane. Rozważmy to na przykładzie interakcji metalu z wodą i tlenem.

Silne utlenianie i reakcja z wodą

Po silnym podgrzaniu na powietrzu opiłki cynku spalają się niebieskim płomieniem, tworząc tlenek cynku.

Wykazuje właściwości amfoteryczne. W parze wodnej podgrzanej do czerwoności metal wypiera wodór z cząsteczek H 2 O, ponadto powstaje tlenek cynku. Właściwości chemiczne substancji świadczą o jej zdolności do interakcji zarówno z kwasami, jak i zasadami.

Reakcje redoks z udziałem cynku

Ponieważ pierwiastek w szeregu aktywności metali występuje przed wodorem, jest w stanie wyprzeć go z cząsteczek kwasu.

Produkty reakcji cynku z kwasami będą zależeć od dwóch czynników:

  • rodzaj kwasu
  • jego stężenie

Tlenek cynku

Biały porowaty proszek, który zmienia kolor na żółty po podgrzaniu i powraca do pierwotnego koloru po ochłodzeniu, to tlenek metalu. Właściwości chemiczne tlenku cynku i równania reakcji jego oddziaływania z kwasami i zasadami potwierdzają amfoteryczny charakter związku. Zatem substancja nie może reagować z wodą, ale oddziałuje zarówno z kwasami, jak i zasadami. Produktami reakcji będą średnie sole (w przypadku interakcji z kwasami) lub związki złożone - tetrahydroksycyniany.

Tlenek cynku wykorzystywany jest do produkcji białej farby, zwanej bielą cynkową. W dermatologii substancja wchodzi w skład maści, pudrów i past, które działają przeciwzapalnie i wysuszająco na skórę. Większość wytwarzanego tlenku cynku wykorzystywana jest jako wypełniacz do gumy. Kontynuując badanie właściwości chemicznych cynku i jego związków, rozważmy wodorotlenek Zn(OH) 2.

Amfoteryczny charakter wodorotlenku cynku

Podstawą cynku jest biały osad, który wytrąca się pod wpływem zasad na roztwory soli metali. Związek szybko rozpuszcza się pod wpływem kwasów lub zasad. Pierwszy rodzaj reakcji kończy się utworzeniem średnich soli, drugi - cynkanów. Sole złożone – hydroksycyniany – wyodrębnia się w postaci stałej. Szczególną cechą wodorotlenku cynku jest jego zdolność do rozpuszczania się w wodnym roztworze amoniaku, tworząc wodorotlenek tetraaminiowo-cynkowy i wodę. Zasada cynkowa jest słabym elektrolitem, dlatego zarówno jego przeciętne sole, jak i cynkany w roztworach wodnych ulegają hydrolizie, to znaczy ich jony reagują z wodą i tworzą cząsteczki wodorotlenku cynku. Roztwory soli metali, takich jak chlorki lub azotany, będą miały odczyn kwaśny z powodu gromadzenia się nadmiaru jonów wodorowych.

Charakterystyka siarczanu cynku

Badane wcześniej właściwości chemiczne cynku, w szczególności jego reakcje z rozcieńczonym kwasem siarczanowym, potwierdzają powstawanie przeciętnej soli - siarczanu cynku. Są to bezbarwne kryształy, które po podgrzaniu do temperatury 600° i wyższej mogą wytwarzać oksosiarczany i trójtlenek siarki. Podczas dalszego ogrzewania siarczan cynku przekształca się w tlenek cynku. Sól jest rozpuszczalna w wodzie i glicerynie. Substancja wydziela się z roztworu w temperaturze do 39°C w postaci krystalicznego hydratu o wzorze ZnSO 4 × 7H 2 O. W tej postaci nazywana jest siarczanem cynku.

W zakresie temperatur 39°-70° otrzymuje się sól sześciohydratową, a powyżej 70° w krystalicznym hydracie pozostaje tylko jedna cząsteczka wody. Właściwości fizykochemiczne siarczanu cynku pozwalają na zastosowanie go jako wybielacza w produkcji papieru, jako nawozu mineralnego w produkcji roślinnej oraz jako nawóz w diecie zwierząt domowych i drobiu. W przemyśle tekstylnym związek ten wykorzystuje się do produkcji tkanin wiskozowych oraz do barwienia perkalu.

Siarczan cynku wchodzi także w skład roztworu elektrolitu stosowanego w procesie galwanicznego pokrywania wyrobów żelaznych lub stalowych warstwą cynku metodą dyfuzyjną lub metodą cynkowania ogniowego. Warstwa cynku na długo chroni takie konstrukcje przed korozją. Biorąc pod uwagę właściwości chemiczne cynku należy pamiętać, że w warunkach dużego zasolenia wody, znacznych wahań temperatury i wilgotności powietrza cynkowanie nie daje pożądanego efektu. Dlatego stopy metali z miedzią, magnezem i aluminium są szeroko stosowane w przemyśle.

Zastosowanie stopów zawierających cynk

Transport rurociągami wielu substancji chemicznych, takich jak amoniak, wymaga specjalnych wymagań dotyczących składu metalu, z którego wykonane są rury. Wykonane są na bazie stopów żelaza z magnezem, aluminium i cynkiem i posiadają wysoką odporność antykorozyjną na agresywne środowisko chemiczne. Dodatkowo cynk poprawia właściwości mechaniczne stopów oraz neutralizuje szkodliwe działanie zanieczyszczeń takich jak nikiel i miedź. Stopy miedzi i cynku są szeroko stosowane w przemysłowych procesach elektrolizy. Cysterny służą do transportu produktów naftowych. Zbudowane są ze stopów aluminium zawierających oprócz magnezu, chromu i manganu dużą część cynku. Materiały o tym składzie charakteryzują się nie tylko wysokimi właściwościami antykorozyjnymi i zwiększoną wytrzymałością, ale także odpornością kriogeniczną.

Rola cynku w organizmie człowieka

Zawartość Zn w ogniwach wynosi 0,0003%, dlatego zalicza się go do mikroelementów. Właściwości chemiczne i reakcje cynku i jego związków odgrywają ważną rolę w metabolizmie i utrzymaniu prawidłowego poziomu homeostazy, zarówno na poziomie komórki, jak i całego organizmu. Jony metali są częścią ważnych enzymów i innych substancji biologicznie czynnych. Wiadomo na przykład, że cynk ma poważny wpływ na powstawanie i funkcjonowanie męskiego układu rozrodczego. Wchodzi w skład koenzymu hormonu testosteronu, który odpowiada za płodność nasienia i powstawanie wtórnych cech płciowych. Niebiałkowa część innego ważnego hormonu, insuliny, wytwarzana przez komórki beta wysepek Langerhansa w trzustce, również zawiera pierwiastek śladowy. Stan odporności organizmu jest także bezpośrednio powiązany ze stężeniem w komórkach jonów Zn+2, które występują w hormonach grasicy – ​​tymulinie i tymopoetynie. Wysokie stężenie cynku odnotowuje się w strukturach jądrowych - chromosomach zawierających kwas dezoksyrybonukleinowy i uczestniczących w przekazywaniu dziedzicznej informacji komórki.

W naszym artykule badaliśmy funkcje chemiczne cynku i jego związków, a także określiliśmy jego rolę w życiu organizmu człowieka.