Цинк химический элемент как пишется

Цинк (химич. элемент)

Цинк / Zinc (Zn)150px dsc04697
Атомный номер 30
Внешний вид простого вещества вязкий металл
голубовато-серого цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
65,39 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 138 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
905,8(9,39) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d 10 4s 2
Химические свойства
Ковалентный радиус 125 пм
Радиус иона (+2e) 74 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,65
Электродный потенциал -0,763
Степени окисления 2
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 7,133 г/см³
Удельная теплоёмкость 25,470 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 116 Вт/(м·K)
Температура плавления 692,73 K
Теплота плавления 7,28 кДж/моль
Температура кипения 1180 K
Теплота испарения 114,8 кДж/моль
Молярный объём 9,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Период решётки 2,660 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 234,00 K

Запрос Цинк перенаправляется сюда, если вы имели в виду венгерскую теннисистку см. статью Цинк, Мелинда

Содержание

История

Сплав цинка с медью — латунь — был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его окиси с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.

Происхождение названия

150px electron shell 030 zinc.svg

Латинское zincum переводится как «белый налет». Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского «ченг», хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово «цинк» встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16—17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому «цинко» — налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название «цинк» стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе

Наиболее распространенный минерал цинка — сфалерит, или цинковая обманка ZnS. Разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Получение

Цинк в природе как самородный метал не проявляется. 3.

Физические свойства

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами а = 0,26649 нм, с = 0,49468 нм. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150°C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка.

Химические свойства

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал −0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа.

На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:

Оксид цинка реагирует как с растворами кислот:

Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:

и растворами щелочей:

образуя гидроксоцинкаты. С растворами кислот и щелочей очень чистый цинк не реагирует. Взаимодействие начинается при добавлении нескольких капель раствора сульфата меди CuSO4.

При нагревании цинк реагирует с галогенами с образованием галогенидов ZnHal2. С фосфором цинк образует фосфиды Zn3P2 и ZnP2. С серой и ее аналогами — селеном и теллуром — различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe2 и ZnTe.

С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn3N2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550—600°C.

Применение

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота и др. Из чернового свинца в виде так называемой «серебристой пены» интерметаллидов цинка с серебром и золотом, и обрабатываемых обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка, которая хорошо известна всем, кто видел оцинкованное ведро, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконтрукций). Также 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, йодатно-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, в последние годы интенсивно разрабатываются на основе системы цинк-воздух — аккумуляторы для компьютеров (ноутбуки) и в этой области достигнут значительный успех (большая, чем у литиевых батарей энергия, ресурс и они дешевле в 3 раза), так же эта система очень перспективна для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км). Входит в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления. Цинк — важный компонент латуни. Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

Список стран по производству цинка в 2006 году (на основе «Геологического обзора Соединенных Штатов») [1] :

Место Страна Производительность (тонн)
22px map projection eckert ivПланета 10,000,000
1 522d6d506a6c21bcf0de28157c44a066Китай 2,600,000 [2]
2 22px flag of australia.svgАвстралия 1,380,000
3 22px flag of peru.svgПеру 1,201,794
4 22px flag of the united states.svgСША 727,000
5 22px flag of canada.svgКанада 710,000
6 22pxМексика 480,000 [2]
7 22px flag of ireland.svg Ирландия 425,700
8 22px flag of india.svgИндия 420,800
9 22px flag of kazakhstan.svgКазахстан 400,000 [2]
10 22px flag of sweden.svgШвеция 192,400
11 22px flag of russia.svgРоссия 190,000 [2]
12 22px flag of brazil.svgБразилия 176,000 [2]
13 22px flag of bolivia.svgБоливия 175,000 [2]
14 22px flag of poland.svgПольша 135,600
15 22px flag of iran.svgИран 130,000 [2]
16 22px flag of morocco.svgМарокко 73,000 [2]
17 22px flag of namibia.svgНамибия 68,000 [2] [3]
18 22px flag of north korea.svgСеверная Корея 67,000 [2]
19 22px flag of turkey.svgТурция 50,000 [2]
20 22px flag of vietnam.svgВьетнам 48,000 [2]
21 22px flag of thailand.svgТаиланд 45,000 [2]
22 22px flag of honduras.svgГондурас 37,646
23 22px flag of finland.svgФинляндия 35,700
24 22px flag of south africa.svgЮАР 34,444
25 22px flag of chile.svgЧили 31,725
26 22px flag of argentina.svgАргентина 30,300 [2]
27 22px flag of bulgaria.svgБолгария 17,300 [2]
28 22px flag of romania.svgРумыния 9,600 [2]
29 22px flag of japan.svgЯпония 7,169
30 22px flag of algeria.svgАлжир 5,000 [2]
31 22px flag of saudi arabia.svgСаудовская Аравия 1,500 [2]
32 22px flag of georgia.svgГрузия 400 [2]
33 22px flag of bosnia and herzegovina.svgБосния и Герцеговина 300 [2]
34 22px flag of myanmar.svgМьянма 100 [2]

Биологическая роль

Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах. Однако в тыквенных семечках содержится всего на 26 % меньше цинка, чем в устрицах. Например, съев 45 грамм устриц, человек получит столько же цинка, сколько содержится в 60 граммах тыквенных семечек.

Источник

Цинк. Химия цинка и его соединений

Положение в периодической системе химических элементов

Цинк расположены в побочной подгруппе II группы (или в 12 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение цинка и свойства

Электронная конфигурация цинка в основном состоянии :

+30Zn 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2

3s 1s %D0%BE%D1%80%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C 3p p %D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%8C 6 3d 3d10

Характерная степень окисления цинка в соединениях +2.

Физические свойства

Цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (быстро тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA

%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0

Нахождение в природе

800px Sfalerit

Цинк играет важную роль в процессах, протекающих в живых организмах.

В природе цинк как самородный металл не встречается.

Способы получения

Цинк получают из сульфидной руды. На первом этапе руду обогащают, повышая концентрацию сульфидов металлов. Сульфид цинка обжигают в печи кипящего слоя:

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

Чистый цинк из оксида получают двумя способами.

ZnO + С → Zn + CO

Далее цинк очищают от примесей.

При это получаемый раствор сульфата цинка очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу.

При электролизе чистый цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его удаляют и подвергают плавлению в индукционных печах. Таким образом можно получить цинк с высокой чистотой (до 99,95 %).

Качественные реакции

%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4 %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0

ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl

%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8C %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0 %D1%81 %D1%89%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%87%D1%8C%D1%8E

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид цинка растворяется с образованием комплексной соли тетрагидроксоцинката:

%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4%D0%B0 %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0

%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8C %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0 %D1%81 %D0%B8%D0%B7%D0%B1%D1%8B%D1%82%D0%BA%D0%BE%D0%BC %D1%89%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%87%D0%B8 1

Химические свойства

1.1. Цинк реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

Реакция цинка с иодом при добавлении воды:

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA %D1%81 %D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BC

1.2. Цинк реагирует с серой с образованием сульфидов:

Zn + S → ZnS

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA %D1%81

1.4. С азотом цинк непосредственно не реагирует.

1.5. Цинк непосредственно не реагирует с водородом, углеродом, кремнием и бором.

1.6. Цинк взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

2Zn + O2 → 2ZnO

%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0

2. Цинк взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Цинк реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:

Zn 0 + H2 + O → Zn +2 O + H2 0

2.2. Цинк взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA %D1%81 %D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D0%BD%D0%BE%D0%B9 %D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B9

Демонстрация количества выделения водорода при реакции цинка с кислотой:

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA %D1%81 %D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D0%BD%D0%BE%D0%B9 %D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B9 2

Цинк реагирует с разбавленной серной кислотой:

Порошковый цинк реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода, сульфата цинка и воды:

2.5. Цинк – амфотерный металл, он взаимодействует с щелочами. При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

Zn + 2KOH + 2H2O = K2[Zn(OH)4] + H2

%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%BA %D1%81 %D1%89%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%87%D1%8C%D1%8E

Цинк реагирует с расплавом щелочи с образованием цинката и водорода:

В отличие от алюминия, цинк растворяется и в водном растворе аммиака:

Zn + CuO → Cu + ZnO

Еще пример : цинк восстанавливает медь из раствора сульфата меди (II):

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

И свинец из раствора нитрата свинца (II):

Восстановительные свойства цинка также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: нитратами и сульфитами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

Оксид цинка

Способы получения

Оксид цинка можно получить различными методами :

1. Окислением цинка кислородом:

2Zn + O2 → 2ZnO

2. Разложением гидроксида цинка при нагревании:

3. Оксид цинка можно получить разложением нитрата цинка :

Химические свойства

1. При взаимодействии оксида цинка с основными оксидами образуются соли-цинкаты.

Оксид цинка растворяется в избытке раствора щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:

3. Оксид цинка не взаимодействует с водой.

ZnO + H2O ≠

5. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием солей.

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

ZnO + С(кокс) → Zn + СО

ZnO + СО → Zn + СО2

7. Оксид цинка — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Гидроксид цинка

Способы получения

1. Гидроксид цинка можно получить пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоцинката натрия:

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить исходное вещество Na2[Zn(OH)4] на составные части: NaOH и Zn(OH)2. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Zn(OH)2 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Zn(OH)2 без изменения.

2. Гидроксид цинка можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли цинка.

Химические свойства

Гидроксид цинка растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:

4. Г идроксид цинка разлагается при нагревании :

Соли цинка

Нитрат и сульфат цинка

Нитрат цинка при нагревании разлагается на оксид цинка, оксид азота (IV) и кислород:

Сульфат цинка при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид цинка, сернистый газ и кислород:

Комплексные соли цинка

Для описания свойств комплексных солей цинка — гидроксоцинкатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоцинкат на две отдельные частицы — гидроксид цинка и гидроксид щелочного металла.

Na2[Zn(OH)4] разбиваем на NaOH и Zn(OH)2

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Аналогично тетрагидроксоцинкат калия реагирует с углекислым газом:

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид цинка реагирует с сильными кислотами.

Правда, под действием небольшого количества ( недостатка ) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида цинка кислоты не будет хватать:

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид цинка:

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-цинкат:

Гидролиз солей цинка

Растворимые соли цинка и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Zn 2+ + H2O = ZnOH + + H +

II ступень: ZnOH + + H2O = Zn(OH )2 + H +

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Цинкаты

Соли, в которых цинк образует кислотный остаток (цинкаты) — образуются из оксида цинка при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Для понимания свойств цинкатов их также можно мысленно разбить на два отдельных вещества.

Например, цинкат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид цинка и оксид натрия.

Na2ZnO2 разбиваем на Na2O и ZnO

Тогда нам станет очевидно, что цинкаты реагируют с кислотами с образованием солей цинка :

Под действием избытка воды цинкаты переходят в комплексные соли:

Сульфид цинка

Сульфид цинка — так называемый «белый сульфид». В воде сульфид цинка нерастворим, зато минеральные кислоты вытесняют из сульфида цинка сероводород (например, соляная кислота):

ZnS + 2HCl → ZnCl2 + H2S

Под действием азотной кислоты сульфид цинка окисляется до сульфата:

(в продуктах также можно записать нитрат цинка и серную кислоту).

Концентрированная серная кислота также окисляет сульфид цинка:

При окислении сульфида цинка сильными окислителями в щелочной среде образуется комплексная соль:

Z nS + 4NaOH + Br2 = Na2[Zn(OH)4] + S + 2NaBr

Упражнения типа «мысленный эксперимент» по химии цинка (тренажер задания 32 ЕГЭ по химии)

Источник

Adblock
detector