Отворите главни мени

Цинк (Zn, лат. zincum) хемијски елемент је из групе IIB,[3] са атомским бројем 30. По неким аспектима цинк је хемијски сличан магнезијуму: оба елемента имају само једно оксидационо стање (+2), и јони Zn2+ и Mg2+ су сличне величине. Цинк је 24. најзаступљенији елемент у Земљиној кори и има пет стабилних изотопа. Најизобилнија руда цинка је сфалерит, минерал цинк сулфида. Највећа налазишта цинка су у Аустралији, Азији и Сједињеним Државама. Цинк се рафинира путем флотације руде пеном, топљења, и финалне екстракције користећи електричну струју.

Цинк
Zinc fragment sublimed and 1cm3 cube.jpg
Необрађени цинк и коцкица цинка од 1 cm3.
Општа својства
Име, симболцинк, Zn
Изгледплавичаст
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон


Zn

Cd
бакарцинкгалијум
Атомски број (Z)30
Група, периодагрупа 12, периода 4
Блокd-блок
Категорија  постпрелазни метал, алтернативно се сматра прелазним металом
Рел. ат. маса (Ar)65,38(2)[1]
Ел. конфигурација[Ar] 3d10 4s2
по љускама
2, 8, 18, 2
Физичка својства
Агрегатно стањечврст
Тачка топљења692,68 K ​(419,53 °‍C, ​787,15 °F)
Тачка кључања1180 K ​(907 °‍C, ​1665 °F)
Густина при с.т.7,14 g/cm3
течно ст., на т.т.6,57 g/cm3
Топлота фузије7,32 kJ/mol
Топлота испаравања115 kJ/mol
Мол. топл. капацитет25,470 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 610 670 750
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 852 990 1179
Атомска својства
Оксидациона стања−2, 0, +1, +2
(амфотерни оксид)
Електронегативност1,65
Енергије јонизације1: 906,4 kJ/mol
2: 1733,3 kJ/mol
3: 3833 kJ/mol
(остале)
Атомски радијус134 pm
Ковалентни радијус122±4 pm
Валсов радијус139 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структуразбијена хексагонална (HCP)
Hexagonal close packed кристална структура за цинк
Брзина звука танак штап3850 m/s (на с.т.) (rolled)
Топл. ширење30,2 µm/(m·K) (на 25 °‍C)
Топл. водљивост116 W/(m·K)
Електрична отпорност59,0 nΩ·m (на 20 °‍C)
Магнетни распореддијамагнетичан
Магнетна сусцептибилност (χmol)−11,4·10−6 cm3/mol (298 K)[2]
Јангов модул108 GPa
Модул смицања43 GPa
Модул стишљивости70 GPa
Поасонов коефицијент0,25
Мосова тврдоћа2,5
Бринелова тврдоћа327–412 MPa
CAS број7440-66-6
Историја
ОткрићеИндијски металурзи (пре 1000 пне.)
Прва изолацијаАндреас Сигисмунд Марграф (1746)
Препознат као јединствени метал заслугомРасаратне Самукаје (800)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
64Zn 49.2% стабилни
65Zn syn 244 d ε 65Cu
γ
66Zn 27.7% стабилни
67Zn 4.0% стабилни
68Zn 18.5% стабилни
69Zn syn 56 min β 69Ga
69mZn syn 13.8 h β 69Ga
70Zn 0.6% стабилни
71Zn syn 2.4 min β 71Ga
71mZn syn 4 d β 71Ga
72Zn syn 46.5 h β 72Ga
референцеВикиподаци

Месинг, легура бакра и цинка у разним пропорцијама, је кориштена још од трећег миленијума пне у Егејској области, Ираку, Уједињеним Арапским Емиратима, Калмикији, Туркменистану и Грузији, и у другом миленијуму пне у Западној Индији, Узбекистану, Ирану, Сирији, Ираку, и Израелу/Палестини.[4][5][6] Метални цинк није произвођен у великим количинама до 12. века у Индији, мада је био познат античким Римљанима и Грцима.[7] Рудници у Раџастану су пружили дефинитивне доказе о продукцији цинка која датира уназад до 6. века пне.[8] Тренутно најстарији докази о постојању чистог цинка потичу из Завара у Раџастану, из раног 9. века када је кориштен процес дестилације за добијање чистог цинка.[9] Алхемичари су спаљивали цинк у ваздуху да би формирали оно што су они називали „филозофском вуном” или „снежно бело”.

Садржај

ИсторијаУреди

 
Сфалерит, најчешћа руда цинка

Још у старом веку цинк је био основни материјал за производњу легуре месинга. Као самосталан метал, откривен је у Индији или Кини пре 1500. п. н. е., а у Европу је донет крајем 16. века.[10][11] Већ 1679. године код немачког града Касела отвара се прва радионица за производњу месинга.

Сматра се да је фламански металург П.М. де Респур први екстраховао метални цинк из цинк-оксида 1668. године.[12] Већ почетком 18. века, Етјен Франсоа Жофрој описује како се цинк-оксид кондензује у жуте кристале на жељезним шипкама које су стављене изнад цинкове руде при топљењу.[12] У Британији, металург Џон Лејн је извео експеримент да истапања цинка 1726. године.[13] Године 1738. британски металург Вилијам Чампион је патентирао процес екстракције цинка из каламина у вертикалној топионици.[13] Његова технологија је донекле слична оној коју су користили у цинковим рудницима Завар у Раџастану, међутим нема доказа да је он посетио Индију.[14] Чампионов процес се користио све до 1851. године.

ОсобинеУреди

ФизичкеУреди

Метални цинк је блештавобео, неплеменити метал, који је на собној температури и изнад 200 °C доста крхак. На температурама између 100 и 200 °C је доста дуктилан и лако се може деформисати. Његов прелом је сребрено бео. Цинк се кристализује у хексагонском кугластом кристалном систему. Он се заправо простире вертикално по слојевима кугле, а размаци између атома цинка се међусобно незнатно разликују, унутар слоја 264,4 pm, а између слојева 291,2 pm[15].

ХемијскеУреди

Стајањем на ваздуху на површини цинка се формира отпорни заштитни слој састављен из цинк-оксида и цинк-карбоната (Zn5(OH)6(CO3)2). Због тога се цинк, и поред својих неплеменитих особина користи за заштиту од корозије (поцинкавање челичних предмета и слично). Цинк се раствара у киселинама дајући цинкове двовалентне соли а у базама даје цинкате [Zn(OH)4]2−. Један изузетак је цинк високе чистоће (99,999 %), који не реагује са киселинама. Цинк се у својим спојевима јавља готово искључиво са оксидационим бројем +2 (двовалентан).

Хемијски, цинк се убраја у неплемените метале (редокс потенцијал -0,763 волта). Ово се може искористити на примјер, да би се племенити и други метали издвојили у елементарном стању из својих соли путем редукције, као што је ова замена бакра цинком из соли бакра:

 

ИзотопиУреди

Познато је укупно 29 изотопа цинка од 54Zn до 83Zn те још додатних десет нуклеарних изомера.[16] Од њих, пет изотопа је стабилно 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn и могу се наћи у природи. Не постоје природни радиоактивни изотопи цинка. Најчешћи изотоп је 64Zn са 48,63 % удела у природном односу изотопа. Након њега следе 66Zn са 27,90 %, 68Zn са 18,75 %, 67Zn са 4,10 %, и као најређи природни изотоп је 70Zn са уделом 0,62 %.[16] Најстабилнији вештачки изотоп је бета и гама радијацијски изотоп 65Zn са временом полураспада од 244 дана. Овај и нуклеарни изомер 69m служе као средство за праћење (трасер) у нуклеарној медицини. Као једини природни изотоп 67Zn се може доказати путем НМР спектроскопије.

ЗаступљеностУреди

Заступљен је у земљиној кори у количини од 75 ppm у облику минерала - углавном ZnS, ZnO и смитсонита. Намирнице које су богате цинком су: остриге, посно месо и рибе, а има га има и у зрнастом хлебу.

Физичке и хемијске особинеУреди

Метални цинк је блештаво бео, крхак метал. На ваздуху подлеже оксидацији слично алуминијуму, али га слој оксида штити од даље корозије. Цинк је врло реактиван, како у киселој, тако и у базној средини.

ЈедињењаУреди

Најпознатије једињење цинка је његов оксид ZnO, који се користи као додатак за боје и лакове.[17]

ПрименаУреди

Од многих примена цинка, издвајамо следеће:

  • Превлачење лима у циљу заштите од корозије
  • Као састојак многих легура, посебно са бакром
  • За електричне пећи
  • За запрашивање биљних култура у баштама, јер има инсектицидно дејство.

Биолошки значајУреди

Цинк је један од микроелемената и налази се у многим ензимима. Између осталог има удела и у минерализацији костију, синтези беланчевина, зарастању рана, утиче на рад имунолошког система, правилну расподелу инсулина и штедњу холестерола и витамина А. Има удела и у регулацији крвног притиска и срчаног ритма.

Одрасле особе дневно треба да га уносе у организам најмање 5 милиграма, а препоручује се око 15-20 милиграма.

Недостатак цинка узрокује: малокрвност, успоравање темпа раста, споро зарастање рана, запаљења коже... Недостатак цинка код деце изазива нижи раст и спорији умни развој.

Цинк делује као лек за болести желуца, реуматизам, кожне болести ...

Систематско узимање неких лекова и алкохола утиче на смањење количине цинка у човековом организму.

Соли цинк (II) изазивају рак уколико се уносе у великим количинама.

ГалеријаУреди

РеференцеУреди

  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. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). 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. Архивирано (PDF) из оригинала на датум 24. 9. 2015. 
  5. ^ Greenwood 1997, стр. 1201
  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”. Архивирано из оригинала на датум 11. 7. 2017. 
  8. ^ „India Was the First to Smelt Zinc by Distillation Process”. Infinityfoundation.com. Архивирано из оригинала на датум 16. 5. 2016. Приступљено 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. 
  10. ^ Cink, na stranici Industrialmetalcastings, pristupljeno 5. septembra 2017.
  11. ^ Geneviève Lüscher: NZZ online – Rana proizvodnja mesinga u Indiji Архивирано на сајту Wayback Machine (фебруар 23, 2008) (на језику: енглески), Univerzitet Lehigh, Bethlehem (SAD), pristupljeno 5. septembra 2017.
  12. 12,0 12,1 Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. стр. 499—505. ISBN 978-0-19-850340-8. 
  13. 13,0 13,1 Comyns, Alan E. (2007). Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technology (3. изд.). CRC Press. стр. 71. ISBN 978-0-8493-9163-7. 
  14. ^ Rhys Jenkins (1945). „The Zinc Industry in England: the early years up to 1850”. Transactions of the Newcomen Society. 25: 41—52. 
  15. ^ Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  16. 16,0 16,1 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties.
  17. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 

ЛитератураУреди

Спољашње везеУреди