Cink

Cink
Opšta svojstva
Ime, simbol	cink, Zn
Izgled	plavičast
U periodnom sistemu
bakar ← cink → galijum	‍
Atomski broj (Z)	30
Grupa, perioda	grupa 12, perioda 4
Blok	d-blok
Kategorija	postprelazni metal, alternativno se smatra prelaznim metalom
Rel. at. masa (Ar)	65,38(2)
El. konfiguracija	[Ar] 3d10 4s2
po ljuskama	2, 8, 18, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanje	čvrst
Tačka topljenja	692,68 K (419,53 °‍C, 787,15 °F)
Tačka ključanja	1180 K (907 °‍C, 1665 °F)
Gustina pri s.t.	7,14 g/cm3
tečno st., na t.t.	6,57 g/cm3
Toplota fuzije	7,32 kJ/mol
Toplota isparavanja	115 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet	25,470 J/(mol·K)
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja	−2, 0, +1, +2 (amfoterni oksid)
Elektronegativnost	1,65
Energije jonizacije	1: 906,4 kJ/mol ; 2: 1733,3 kJ/mol ; 3: 3833 kJ/mol ; (ostale)
Atomski radijus	134 pm
Kovalentni radijus	122±4 pm
Valsov radijus	139 pm
	Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura	zbijena heksagonalna (HCP)
Brzina zvuka tanak štap	3850 m/s (na s.t.) (rolled)
Topl. širenje	30,2 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost	116 W/(m·K)
Električna otpornost	59,0 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni raspored	dijamagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)	−11,4·10−6 cm3/mol (298 K)
Jangov modul	108 GPa
Modul smicanja	43 GPa
Modul stišljivosti	70 GPa
Poasonov koeficijent	0,25
Mosova tvrdoća	2,5
Brinelova tvrdoća	327–412 MPa
CAS broj	7440-66-6
Istorija
Otkriće	indijski metalurzi (pre 1000 god. p. n. e.)
Prva izolacija	Andreas Sigismund Margraf (1746)
Prepoznat kao jedinstveni metal zaslugom	Rasaratne Samukaje (800)
Glavni izotopi
γ	–
	reference • Vikipodaci

Cink (Zn, lat. zincum) hemijski element je iz grupe IIB,^[3] sa atomskim brojem 30. Po nekim aspektima cink je hemijski sličan magnezijumu: oba elementa imaju samo jedno oksidaciono stanje (+2), i joni Zn²⁺ i Mg²⁺ su slične veličine. Cink je 24. najzastupljeniji element u Zemljinoj kori i ima pet stabilnih izotopa. Najizobilnija ruda cinka je sfalerit, mineral cink sulfida. Najveća nalazišta cinka su u Australiji, Aziji i Sjedinjenim Državama. Cink se rafinira putem flotacije rude penom, topljenja, i finalne ekstrakcije koristeći električnu struju.

Mesing, legura bakra i cinka u raznim proporcijama, je korištena još od trećeg milenijuma p. n. e. u Egejskoj oblasti, Iraku, Ujedinjenim Arapskim Emiratima, Kalmikiji, Turkmenistanu i Gruziji, i u drugom milenijumu p. n. e. u Zapadnoj Indiji, Uzbekistanu, Iranu, Siriji, Iraku, i Izraelu/Palestini.^[4]^[5]^[6] Metalni cink nije proizvođen u velikim količinama do 12. veka u Indiji, mada je bio poznat antičkim Rimljanima i Grcima.^[7] Rudnici u Radžastanu su pružili definitivne dokaze o produkciji cinka koja datira unazad do 6. veka p. n. e..^[8] Trenutno najstariji dokazi o postojanju čistog cinka potiču iz Zavara u Radžastanu, iz ranog 9. veka kada je korišten proces destilacije za dobijanje čistog cinka.^[9] Alhemičari su spaljivali cink u vazduhu da bi formirali ono što su oni nazivali „filozofskom vunom” ili „snežno belo”.

Istorija uredi

Sfalerit, najčešća ruda cinka

Još u starom veku cink je bio osnovni materijal za proizvodnju legure mesinga. Kao samostalan metal, otkriven je u Indiji ili Kini pre 1500. p. n. e., a u Evropu je donet krajem 16. veka.^[10]^[11] Već 1679. godine kod nemačkog grada Kasela otvara se prva radionica za proizvodnju mesinga.

Smatra se da je flamanski metalurg P.M. de Respur prvi ekstrahovao metalni cink iz cink-oksida 1668. godine.^[12] Već početkom 18. veka, Etjen Fransoa Žofroj opisuje kako se cink-oksid kondenzuje u žute kristale na željeznim šipkama koje su stavljene iznad cinkove rude pri topljenju.^[12] U Britaniji, metalurg Džon Lejn je izveo eksperiment da istapanja cinka 1726. godine.^[13] Godine 1738. britanski metalurg Vilijam Čampion je patentirao proces ekstrakcije cinka iz kalamina u vertikalnoj topionici.^[13] Njegova tehnologija je donekle slična onoj koju su koristili u cinkovim rudnicima Zavar u Radžastanu, međutim nema dokaza da je on posetio Indiju.^[14] Čampionov proces se koristio sve do 1851. godine.

Osobine uredi

Fizičke uredi

Metalni cink je bleštavobeo, neplemeniti metal, koji je na sobnoj temperaturi i iznad 200 °C dosta krhak. Na temperaturama između 100 i 200 °C je dosta duktilan i lako se može deformisati. Njegov prelom je srebreno beo. Cink se kristalizuje u heksagonskom kuglastom kristalnom sistemu. On se zapravo prostire vertikalno po slojevima kugle, a razmaci između atoma cinka se međusobno neznatno razlikuju, unutar sloja 264,4 pm, a između slojeva 291,2 pm^[15].

Hemijske uredi

Stajanjem na vazduhu na površini cinka se formira otporni zaštitni sloj sastavljen iz cink-oksida i cink-karbonata (Zn₅(OH)₆(CO₃)₂). Zbog toga se cink, i pored svojih neplemenitih osobina koristi za zaštitu od korozije (pocinkavanje čeličnih predmeta i slično). Cink se rastvara u kiselinama dajući cinkove dvovalentne soli a u bazama daje cinkate [Zn(OH)₄]²⁻. Jedan izuzetak je cink visoke čistoće (99,999%), koji ne reaguje sa kiselinama. Cink se u svojim spojevima javlja gotovo isključivo sa oksidacionim brojem +2 (dvovalentan).

Hemijski, cink se ubraja u neplemenite metale (redoks potencijal -0,763 volta). Ovo se može iskoristiti na primjer, da bi se plemeniti i drugi metali izdvojili u elementarnom stanju iz svojih soli putem redukcije, kao što je ova zamena bakra cinkom iz soli bakra:

\mathrm {Cu^{2+}+\ Zn\rightarrow Cu\downarrow +\ Zn^{2+}}

Izotopi uredi

Poznato je ukupno 29 izotopa cinka od ⁵⁴Zn do ⁸³Zn te još dodatnih deset nuklearnih izomera.^[16] Od njih, pet izotopa je stabilno ⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁷Zn, ⁶⁸Zn i ⁷⁰Zn i mogu se naći u prirodi. Ne postoje prirodni radioaktivni izotopi cinka. Najčešći izotop je ⁶⁴Zn sa 48,63% udela u prirodnom odnosu izotopa. Nakon njega slede ⁶⁶Zn sa 27,90%, ⁶⁸Zn sa 18,75%, ⁶⁷Zn sa 4,10%, i kao najređi prirodni izotop je ⁷⁰Zn sa udelom 0,62%.^[16] Najstabilniji veštački izotop je beta i gama radijacijski izotop ⁶⁵Zn sa vremenom poluraspada od 244 dana. Ovaj i nuklearni izomer ^69m služe kao sredstvo za praćenje (traser) u nuklearnoj medicini. Kao jedini prirodni izotop ⁶⁷Zn se može dokazati putem NMR spektroskopije.

Zastupljenost uredi

Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 75 ppm u obliku minerala - uglavnom ZnS, ZnO i smitsonita. Namirnice koje su bogate cinkom su: ostrige, posno meso i ribe, a ima ga ima i u zrnastom hlebu.

Fizičke i hemijske osobine uredi

Metalni cink je bleštavo beo, krhak metal. Na vazduhu podleže oksidaciji slično aluminijumu, ali ga sloj oksida štiti od dalje korozije. Cink je vrlo reaktivan, kako u kiseloj, tako i u baznoj sredini.

Jedinjenja uredi

Najpoznatije jedinjenje cinka je njegov oksid ZnO, koji se koristi kao dodatak za boje i lakove.^[17]

Primena uredi

Od mnogih primena cinka, izdvajamo sledeće:

Prevlačenje lima u cilju zaštite od korozije
Kao sastojak mnogih legura, posebno sa bakrom
Za električne peći
Za zaprašivanje biljnih kultura u baštama, jer ima insekticidno dejstvo.

Biološki značaj uredi

Cink je jedan od mikroelemenata i nalazi se u mnogim enzimima. Između ostalog ima udela i u mineralizaciji kostiju, sintezi belančevina, zarastanju rana, utiče na rad imunološkog sistema, pravilnu raspodelu insulina i štednju holesterola i vitamina A. Ima udela i u regulaciji krvnog pritiska i srčanog ritma.

Odrasle osobe dnevno treba da ga unose u organizam najmanje 5 miligrama, a preporučuje se oko 15-20 miligrama.

Nedostatak cinka uzrokuje: malokrvnost, usporavanje tempa rasta, sporo zarastanje rana, zapaljenja kože... Nedostatak cinka kod dece izaziva niži rast i sporiji umni razvoj.

Cink deluje kao lek za bolesti želuca, reumatizam, kožne bolesti ...

Sistematsko uzimanje nekih lekova i alkohola utiče na smanjenje količine cinka u čovekovom organizmu.

Soli cink (II) izazivaju rak ukoliko se unose u velikim količinama.

Galerija uredi

Uzorak cinka.
Cink se na vazduhu prevlači slojem oksida.
Sagorevanje cinka.
Nemački novac iz 1921. godine, napravljen samo od cinka.
Grumeni cinka
Cink
Hemijski jež
Olovo-cinkova ruda
Cinkana folija
Mesingana kocka

Reference uredi

^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
^ Thornton, C. P. (2007). Of brass and bronze in prehistoric Southwest Asia (PDF). Papers and Lectures Online. Archetype Publications. ISBN 978-1-904982-19-7. Arhivirano (PDF) iz originala 24. 9. 2015. g.
^ Greenwood 1997, str. 1201
^ Craddock, Paul T. (1978). „The composition of copper alloys used by the Greek, Etruscan and Roman civilizations. The origins and early use of brass”. Journal of Archaeological Science. 5 (1): 1—16. doi:10.1016/0305-4403(78)90015-8.
^ „Royal Society Of Chemistry”. Arhivirano iz originala 11. 7. 2017. g.
^ „India Was the First to Smelt Zinc by Distillation Process”. Infinityfoundation.com. Arhivirano iz originala 16. 05. 2016. g. Pristupljeno 25. 4. 2014.
^ Kharakwal, J. S. & Gurjar, L. K. (1. 12. 2006). „Zinc and Brass in Archaeological Perspective”. Ancient Asia. 1: 139—159. doi:10.5334/aa.06112.
^ Cink, na stranici Industrialmetalcastings, pristupljeno 5. septembra 2017.
^ Geneviève Lüscher: NZZ online – Rana proizvodnja mesinga u Indiji Arhivirano na sajtu Wayback Machine (23. februar 2008), Univerzitet Lehigh, Bethlehem (SAD), pristupljeno 5. septembra 2017.
^ ^a ^b Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. str. 499—505. ISBN 978-0-19-850340-8.
^ ^a ^b Comyns, Alan E. (2007). Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technology (3. izd.). CRC Press. str. 71. ISBN 978-0-8493-9163-7.
^ Jenkins, Rhys (1945). „The Zinc Industry in England: the early years up to 1850”. Transactions of the Newcomen Society. 25: 41—52.
^ Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin: de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1.
^ ^a ^b G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. jul 2013)
^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.

Literatura uredi

Chambers, William and Robert (1901). Chambers's Encyclopaedia: A Dictionary of Universal Knowledge (Revised izd.). London and Edinburgh: J. B. Lippincott Company.
Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th izd.). New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19957-1.
contributors, CRC (2006). David R. Lide, ur. Handbook of Chemistry and Physics (87th izd.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3.
Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. str. 499—505. ISBN 978-0-19-850340-8.
Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
Heiserman, David L. (1992). „Element 30: Zinc”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
Lehto, R. S. (1968). „Zinc”. Ur.: Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. str. 822–830. ISBN 978-0-442-15598-8. LCCN 68-29938.
United States National Research Council, Institute of Medicine (2000). Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc. National Academies Press. str. 442—455.
Stwertka, Albert (1998). „Zinc”. Guide to the Elements (Revised izd.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-508083-4.
Weeks, Mary Elvira (1933). „III. Some Eighteenth-Century Metals”. The Discovery of the Elements. Easton, PA: Journal of Chemical Education. ISBN 978-0-7661-3872-8.

Spoljašnje veze uredi

Zinc Fact Sheet from the U.S. National Institutes of Health
History & Etymology of Zinc
Statistics and Information from the U.S. Geological Survey
Reducing Agents > Zinc
American Zinc Association Information about the uses and properties of zinc.
ISZB International Society for Zinc Biology, founded in 2008. An international, nonprofit organization bringing together scientists working on the biological actions of zinc.
Zinc-UK Founded in 2010 to bring together scientists in the United Kingdom working on zinc.
Zinc at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
ZincBind Arhivirano na sajtu Wayback Machine (26. februar 2019) - a database of biological zinc binding sites.

[CIAAW2016-1] Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.

[Housecroft3rd-3] Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.

[4] Thornton, C. P. (2007). Of brass and bronze in prehistoric Southwest Asia (PDF). Papers and Lectures Online. Archetype Publications. ISBN 978-1-904982-19-7. Arhivirano (PDF) iz originala 24. 9. 2015. g.

[Greenwood1997p1201-5] Greenwood 1997, str. 1201

[jas5-6] Craddock, Paul T. (1978). „The composition of copper alloys used by the Greek, Etruscan and Roman civilizations. The origins and early use of brass”. Journal of Archaeological Science. 5 (1): 1—16. doi:10.1016/0305-4403(78)90015-8.

[7] „Royal Society Of Chemistry”. Arhivirano iz originala 11. 7. 2017. g.

[8] „India Was the First to Smelt Zinc by Distillation Process”. Infinityfoundation.com. Arhivirano iz originala 16. 05. 2016. g. Pristupljeno 25. 4. 2014.

[9] Kharakwal, J. S. & Gurjar, L. K. (1. 12. 2006). „Zinc and Brass in Archaeological Perspective”. Ancient Asia. 1: 139—159. doi:10.5334/aa.06112.

[metalind-10] Cink, na stranici Industrialmetalcastings, pristupljeno 5. septembra 2017.

[nzzch-11] Geneviève Lüscher: NZZ online – Rana proizvodnja mesinga u Indiji Arhivirano na sajtu Wayback Machine (23. februar 2008), Univerzitet Lehigh, Bethlehem (SAD), pristupljeno 5. septembra 2017.

[Emsley-12] Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. str. 499—505. ISBN 978-0-19-850340-8.

[EDNPCT-13] Comyns, Alan E. (2007). Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technology (3. izd.). CRC Press. str. 71. ISBN 978-0-8493-9163-7.

[sanela-14] Jenkins, Rhys (1945). „The Zinc Industry in England: the early years up to 1850”. Transactions of the Newcomen Society. 25: 41—52.

[HoWi-15] Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin: de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1.

[nubase-16] G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. jul 2013)

[ParkesNeorganskaHemija-17] Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.

[3]

[1]

[2]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]