Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Cink ali cink je 30. element periodnega sistema kemijskih elementov Mendelejeva in je označen s simbolom Zn. Uporablja se predvsem pri izdelavi deformiranih polizdelkov in v sestavi različnih vrst mešanic. V svoji čisti obliki izgleda kot krhka kovina modrikasto-srebrne barve, hitro oksidira in postane prekrita z zaščitno folijo (oksid), zaradi česar je opazno neumna.

Izkopava se v Kazahstanu, Avstraliji, Iranu in Boliviji. Zaradi težav pri določanju kovine se pogosto imenuje »čvor« .

Zgodovinsko ozadje

Ime "cink" je bilo prvič omenjeno v knjigi "Liber Mineralium" Paracelsusa. Po nekaterih poročilih je to pomenilo "prong". Cinkova zlitina z bakrom ali medenino je že dolgo znana. Uporabljali so ga v antični Grčiji, Indiji in starem Egiptu, kasneje pa je material postal znan na Kitajskem.

Čista kovina je bila pridobljena šele v prvi polovici XVIII. Stoletja leta 1738 v Združenem kraljestvu po metodi destilacije. William Champion je postal njegov odkritelj. Industrijska proizvodnja se je začela po petih letih, leta 1746 pa je v Nemčiji kemik Andreas Sigismund Marggraf razvil in podrobno opisal svoj način proizvodnje cinka . Predlagal je metodo kalciniranja zmesi kovinskega oksida s premogom v ognjevzdržnih retortah iz gline brez zraka. Kasnejša kondenzacija pare je potekala v hladilniku. Zaradi podrobnega opisa in skrbnega razvoja Marggrafa se pogosto imenuje odkritelj snovi.

Na začetku 19. stoletja je bila ugotovljena metoda izolacije kovine z valjanjem pri 100 ° -1-150 ° C. Na začetku naslednjega stoletja so se naučili elektrolitične ekstrakcije cinka. V Rusiji je prva kovina prejela le leta 1905.

Fizične lastnosti

  • Atomsko število: 30.
  • Atomska masa: 65, 37.
  • Atomski volumen: 9.15
  • Gostota: 7.133 g / cm3.
  • Tališče: 419, 5 ° C.
  • Vrelišče: 906 ° C.
  • Površinska energija: 105 mJ / m 2 .
  • Električna prevodnost: 16, 2 * 10 -6 S / m.
  • Molarna toplotna kapaciteta: 25, 4 J / (K * mol).
  • Molarni volumen: 9, 2 cm3 / mol.

Cink ima slabe mehanske lastnosti, pri normalni temperaturi se zlahka zlomi in razpade, vendar pri temperaturi 100 C približno -150 ° C postane precej boleče in se zlahka podre deformaciji: kuje se, zavije v liste. Enostavna voda za kovine je varna, kisline in baze pa zlahka korodirajo. Zaradi tega se čisti cink ne uporablja za izdelavo delov, le zlitin.

Kemijske lastnosti

Zunanjo elektronsko konfiguracijo posameznega cinkovega atoma lahko zapišemo kot 3 d 10 4 s 2 . Kovina je aktivna in je energijsko redukcijsko sredstvo. Pri temperaturi 100 ° C na prostem je pokrit s filmom iz osnovnih karbonatov in postane zelo dolgočasen. Ko je element izpostavljen ogljikovemu dioksidu in visoki vlažnosti, se element začne razpadati. V kisiku ali običajnem okolju z močnim segrevanjem cink gori, pri čemer nastane modrikast plamen in bel dim, ki je sestavljen iz cinkovega oksida. Vnetljiv učinek na cinkove suhe elemente fluora, broma in klora, vendar le ob sodelovanju vodne pare.

Ko se kombinirajo kovina in močne mineralne kisline, se prva raztopi, še posebej, če se zmes segreje, nastanejo ustrezne soli . Alkalije, taline in raztopine oksidirajo snov, zaradi česar so cinki topni v vodi in se sprosti vodik. Intenzivnost učinkov kislin in alkalij je odvisna od prisotnosti nečistoč v cinku. Bolj ko je kovina »čista«, šibkejša je zaradi prenapetosti vodika.

Vsebina v naravi

Cink kot samostojen element ni v naravi. Lahko se ga ekstrahira iz 66 mineralov, vključno s sfaleritom, kalaminom, franklinitom, cinkitom, willemitom, smithsonitom. Prvi je najpogostejši vir kovine, ki se pogosto imenuje "cink blende". Sestoji iz cinkovega sulfida in nečistoč, ki dajejo mineralu različne barve. To otežuje iskanje in pravilno definicijo.

Cink lahko najdete v kislih in magmatskih kamninah - v slednjem je malo več. Pogosto se kovina v obliki sulfida, skupaj s svincem, nahaja v termalnih vodah, migrira v površinske in podzemne vire.

Funkcije taljenja

Temperatura, potrebna za taljenje cinka, mora biti manjša od 419 ° C, vendar ne več kot 480 ° C. V nasprotnem primeru se bodo odpadki kovin povečali, obrabljenost sten kopeli, ki je običajno izdelana iz železa, pa se bo povečala. V staljenem stanju ni dovoljeno več kot 0, 05% nečistoče železa, sicer se bo temperatura, ki je potrebna med taljenjem, začela povečevati. Če odstotek vsebnosti železa presega 0, 2%, cinka ni mogoče valjati.

Cink se pridobiva iz polimetalnih rud, ki lahko vsebujejo do 4% elementa . Če so bile rude obogatene s selektivno flotacijo, je iz njih mogoče dobiti do 60% cinkovih koncentratov, ostalo pa zasedajo koncentrati drugih kovin. Cinkovi koncentrati se sežigajo v pečeh v fluidiziranem sloju, nato pa se cinkov sulfid pretvori v oksid in sprosti žveplov dioksid. Slednji gre na stroške: od njega dobijo žveplovo kislino.

Za prenos cinkovega oksida na kovino uporabljamo dve metodi.

  1. Destilacija ali pirometalurška. Koncentrat se sežge, nato sintrira, da se zagotovi prepustnost in zrnavost plina, in se zmanjša s pomočjo koksa ali premoga, ko je izpostavljen temperaturi 1200-1300 ° C. Med reakcijo se tvorijo kovinske pare, ki se kondenzirajo in vlijejo v kalupe. Čistost cinka doseže 98, 7%, nato jo lahko s pomočjo rektifikacije povečamo na 99, 995%, vendar je slednja metoda precej draga in zapletena.
  2. Elektrolitsko ali hidrometalurško. Žgane koncentrate obdelamo z žveplovo kislino, raztopino očistimo iz nečistoč s cinkovim prahom in podvržemo elektrolizi v kopeli, obloženi s svinčeno ali vinilno plastiko. Cink se odlaga na aluminijeve katode, od koder se zbira in tali v indukcijskih pečeh. Tako dobljena čistost kovine doseže 99, 95%.

Mešanice in zlitine

Za povečanje trdnosti in povečanje temperature taljenja kovine se pomeša z bakrom, aluminijem, kositrom, magnezijem in svincem.

Najbolj znana in iskana zlitina je medenina. To je mešanica bakra z dodatkom cinka, včasih so tudi kositer, nikelj, mangan, železo, svinec. Gostota medenine doseže 8700 kg / m 3 . Temperatura, ki je potrebna za taljenje, se ohranja na okoli 880 ° C - 950 ° C: večja je vsebnost cinka v njej, nižja je. Zlitina se popolnoma upira neugodnemu zunanjemu okolju, čeprav na zraku postane črna, če ni prevlečena z lakom, je odlično polirana in varjena z uporovnim varjenjem.

Obstajata dve vrsti medenine:

  1. Alpha-medenina: bolj plastična, se dobro upogne v vseh pogojih, vendar je močnejša.
  2. Alfa + beta-medenina: deformira se samo pri segrevanju, medtem ko je bolj odporna na obrabo. Pogosto so legirane z magnezijem, aluminijem, svincem in železom. To vam omogoča povečanje moči, vendar zmanjša duktilnost.

Zlitina Zamak ali Zamac je sestavljena iz cinka, aluminija, bakra in magnezija . Samo ime je oblikovano iz prvih črk latinskih imen: Zink - aluminij - magnezij - Kupfer / Cuprum (cink - aluminij - magnezij - baker). V ZSSR je bila zlitina znana kot TsAM: cink-aluminij-baker. Aktivno se uporablja pri brizganju, taljenje se začne pri nizki temperaturi (381 ° C - 387 ° C) in ima nizek koeficient trenja (0, 07). To je povečala moč, ki omogoča pridobitev izdelkov zapletene oblike, ki se ne boji prekiniti: ročaji za vrata, palice za golf, strelne orožje, gradbene dodatke, različne vrste pritrdilnih elementov in ribolovnega orodja.

Majhen odstotek cinka (ne več kot 0, 01%) je vsebovan v standardnih zlitinah, ki se uporabljajo v tiskarski industriji za ulivanje tipografskih pisav in črt, tiskarskih plošč in strojnih kompletov. To so zastarele mešanice, na katerih je prišel čisti cink, z majhnim dodatkom nečistoč.

Nizko temperaturo, ki je potrebna za taljenje cinka, pogosto nadomestijo zlitine z drugimi kovinami, vendar se to dogaja tudi obratno. Če je temperatura, ki je potrebna za taljenje "čiste" kovine 419, 5 ° C, se zlitina s kositrom zmanjša na 199 ° C in s kositrom in vodi do 150 ° C. Čeprav se lahko takšne zlitine spajkajo in kuhajo, se najpogosteje mešanice s cinkom uporabljajo le za tesnjenje obstoječih napak zaradi njihove šibke trdnosti. Na primer, zlitina kositra, svinca in cinka se priporoča, da se uporablja samo na nikljevih izdelkih.

Najpogosteje se cinkove zlitine uporabljajo za izdelavo uplinjačev, okvirjev za merjenje hitrosti, mrežnih radiatorjev, hidravličnih zavor, črpalk in dekorativnih elementov, delov za pralne stroje, mešalnikov in kuhinjske opreme, kovčkov, pisalnih strojev, blagajn in gospodinjskih aparatov. Ti deli se ne morejo uporabljati v industrijski proizvodnji: ko se temperatura dvigne na 100 ° C, se moč izdelka zmanjša za tretjino, trdota pa za skoraj 40%. Ko temperatura pade na 0 ° C , postane cink preveč krhek, kar lahko privede do preloma.

Uporaba

Cink je ena izmed najbolj zahtevnih kovin na svetu: na tretjem mestu je po proizvodnji med neželeznimi kovinami, druga pa po bakru in aluminiju. To prispeva k njegovi nizki ceni. Najpogosteje se uporablja za zaščito pred korozijo in kot del zlitine, kot je medenina.

  1. V metalurgiji je cink posebej dragocen. Nanaša se s tanko plastjo na jekleno površino mnogih kovinskih konstrukcij, da jih v celoti zaščitimo pred rjo na mehanski in kemični ravni. Porabi do 40% vse proizvodnje. Ker je cink, za razliko od niklja, kobalta, kositra in kadmija, aktivnejši od železa, začne najprej priti v stik z neprijaznim zunanjim okoljem, kar v celoti varuje podlago.
  2. Čista kovina se uporablja za pridobivanje plemenitih kovin po rudarjenju z izpiranjem. Tudi z njegovo pomočjo se zlato in srebro izkopavata iz grobega svinca.
  3. Cink je najbolj elektropozitivna kovina, ki se praktično ne odziva na vodo. To je omogočilo ustvarjanje velikega števila različnih virov kemijskih tokov: zrak-cink, srebro-cink, živosrebrov-cinkov, “suh” Leclanchejev element.
  4. Cinkov prah se v ognjemetih in pirotehničnih sredstvih uporablja za ustvarjanje modrega ognja v barvah, zlasti v cinkovem belem - za zaščito proti koroziji in boljši oprijem na podlago. Uporablja se tudi za izločanje plemenitih kovin iz raztopin cianida in za prečiščevanje raztopine cinkovega sulfata iz kadmija in bakra.
  5. Pri tisku se cink uporablja za ulivanje pisav in tiskanje ilustracij: cinkografija se uporablja že od 19. stoletja. Hkrati se tipografski kliše pripravi na cinkovi osnovi z majhnim - ne več kot 5% - dodatkom drugih kovin. Pred vsakim jedkanjem se plošča žari in valja v ogretem stanju.
  6. V medicini, cinkov oksid se uporablja kot antiseptik v mazila "Paste Lassara", "Sudokrem", "Cink mazilo", kot tudi kot prah, zobne paste in material za cementiranje zob. Nanesite kovino za ustvarjanje baktericidnih stropov in samočistilnih površin. Prej je bil cink uporabljen za čiščenje fotokatalitske vode v industrijskem merilu.

V živih organizmih

Človeško telo vsebuje približno 2 grama cinka, približno 400 encimov ga vsebuje. Slednje vključujejo encime, ki katalizirajo hidrolizo beljakovin, estrov in leptidov, polimerizacijo RNA in DNA, tvorbo aldehidov. Čisti element najdemo v mišicah, trebušni slinavki in jetrih. Moški potrebujejo 11 mg cinka na dan, ženske 8 mg.

Cink v telesu opravlja naslednje funkcije:

  1. Normalizira aktivnost prostate;
  2. Spodbuja presnovo vitamina E;
  3. Sodeluje pri sintezi anabolnih hormonov: rastnega hormona, insulina, testosterona in drugih;
  4. Sodeluje pri proizvodnji moških hormonov in sperme;
  5. Pomaga razgraditi alkohol v telesu.

Zaradi pomanjkanja elementa v telesu, obstaja hitra utrujenost, razdražljivost, izguba spomina, izguba vida in teže brez objektivnih vzrokov, alergijskih napadov in depresivnega stanja. Obstaja zmanjšanje ravni inzulina in kopičenje v telesu nekaterih elementov: železa, svinca, bakra, kadmija.

V hrani

Element se nahaja v mesu, siru, sezamu, ostrigah, čokoladi, stročnicah, ovseni kaši, sončničnem in bučnem semenu, pogosto v mineralni vodi. Najvišji odstotek cinka je vsebovan v naslednjih proizvodih (na osnovi 100 gramov):

  1. Ostrige (do 40 mg), sardoni (1, 72 mg), hobotnica (1, 68 mg), krap (1, 48 mg), kaviar (do 1 mg), sled (približno 1 mg).
  2. Bučna semena (10 mg), sezam (7 mg), sončnična semena (5, 3 mg), arašidi (4 mg), orehi (3 mg), mandlji (3 mg).
  3. Goveje meso (do 8, 4 mg), jagnjetina (do 6 mg), goveja jetra (4 mg), svinjina (do 3, 5 mg), piščanec (do 3, 5 mg).
  4. Kakav v prahu brez sladkorja in sladil (6, 81 mg), čista grenka čokolada (2, 3 mg), čokolade (do 2 mg, odvisno od količine in vrste čokolade).
  5. Leča (4, 78 mg), oves (3, 97 mg), pšenica (3, 46 mg), soja (3 mg), rž (2, 65 mg), kruh (do 1, 5 mg), zeleni grah \ t (1, 24 mg), grah (1, 2 mg), bambusove poganjke (1, 1 mg), riž (1 mg), žitni piškoti (do 1 mg).
  6. Trdi sir (do 4 mg).

Nevarnost za ljudi

Zastrupitev s cinkom se ponavadi pojavi pri daljšem vdihavanju hlapov . Prvi znaki so močna žeja, izguba apetita, sladki okus v ustih. Pogosto je utrujenost, zaspanost, suh kašelj, občutek šibkosti, stiskanje bolečine v prsih. Dolgotrajna izpostavljenost lahko povzroči neplodnost, anemijo, zamudo pri razvoju. V življenju je nevarnost pocinkane jedi, v katerih se hrana hrani dolgo časa.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Obdelava kovin