Что такое цинк? Цинк – серебристо-белый металл с голубоватым оттенком. В чистом виде в природе цинк, как химический элемент, практически не встречается. Согласно таблице Менделеева
Цинк — химический элемент 12-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы второй группы), четвёртого периода периодической системы, Символ обозначения Zn (лат. Zincum)
В настоящее время хорошо исследованы пять стабильных изотопов цинка, с массовыми числами соответственно 64,66,67,68,70. Самым распространённым среди стабильных изотопов цинка считается Zn 64 (48.89%). Девять радиоактивных цинковых изотопов получены искусственным путем. К ним относится 65 Zn. Это самый долгоживущий цинковый изотоп, период полураспада которого составляет 245 суток, поэтому он используется в качестве изотопного индикатора.
| Название, символ, номер | Цинк / Zincum (Zn), 30 |
| Атомная масса (молярная масса) | 65,38(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 |
| Радиус атома | 138 пм |
Цинк при стандартных климатических условиях хрупкий металл. После нагревания цинка до 100 градусов и выше (до 150 градусов С) происходят изменения в кристаллической решетке, в результате чего металл становится пластичным, гибким, его можно подвергать дополнительной механической обработке. Строение кристаллической решетки – гексагональное.
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | a=2,6648 c=4,9468 Å |
| Отношение c/a | 1,856 |
| Температура Дебая | 234 K |
Таблица молярных масс химических элементов.
Молярная масса – это характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству.
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol). Исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.
Молярная масса численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро (NA = 6,022 140 76⋅1023 моль−1).
Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой (абсолютной молекулярной массой), выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой.
В свою очередь, молекулярная масса – масса молекулы. Различают абсолютную молекулярную массу (обычно выражается в атомных единицах массы, а. е. м.) и относительную молекулярную массу – безразмерную величину, равную отношению массы молекулы к 1/12 массы атома углерода 12C.
Молярную массу обозначают M.
Необходимо иметь в виду, что молярные массы химических элементов и простых веществ, которые они образуют – не одно и то же.
Цинк как простое вещество
Что такое цинк в обычном виде? Это – металл, серебристо-голубой, быстро покрывающийся защитной оксидной пленкой на воздухе. Из-за этого кажется, что он не очень блестящий. Однако стоит пленку удалить, как цинк проявляет свойства всех металлов – красивый характерный блеск и сияние.
В природе содержится в составе многих минералов и руд. Так, самыми распространенными из них являются:
- цинковая обманка, или сфалерит;
- клейофан;
- марматит;
- вюртцит;
- смитсонит;
- каламин;
- цинкит;
- виллемит;
- франкленит и другие.
В составе смешанных руд Цинк обычно встречается вместе со своими постоянными спутниками, такими как:
- Таллий;
- Германий;
- Индий;
- Галлий;
- Кадмий.
Всего в земной коре на долю этого металла приходится 0,076%. Это чуть больше, чем на медь. Также 0,07 мг/л этого вещества содержится в морской воде.
Формула цинка как простого вещества – Zn. Кристаллическая решетка гексагональная, плотная. Тип химической связи – металлическая.
Элемент Цинк: характеристика
Данный элемент располагается в периодической системе во второй группе, побочной подгруппе. Порядковый номер 30, масса Цинка – 65,37. Единственная и постоянная степень окисления +2. Электронная конфигурация внешнего слоя атома 4s2.
В таблице Цинк, Медь, Кадмий, Хром, Марганец и многие другие – это переходные металлы. К ним относятся все те, у которых электроны заполняют внешний и предвнешний d и f энергетические подуровни.
Переходные металлы включают в себя и группу платиновых (Золото, Иридий, Палладий, Платина, Осмий и другие). Для всех них характерно образование комплексных соединений, в которых они выступают в качестве комплексообразователя с разными координационными числами. Все это характерно и для рассматриваемого нами элемента.
Существует 5 устойчивых в природе изотопов с массовыми числами от 64 до 70. 65Zn – радиоактивный, с периодом полураспада 244 дня.
Краткая история открытия элемента
Что такое цинк, люди знали еще до нашей эры. Ведь именно тогда научились применять сплавы, содержащие этот металл. Египтяне использовали руды, содержащие медь и цинк, сплавляли их и получали очень прочный, устойчивый к окислению материал. Были найдены предметы быта, посуда, выполненные из этого материала.
Название zinc встречается в трудах врача Парацельса в XVI веке нашей эры. В этот же период металл активно начинают использовать китайцы, отливая из него монеты. Постепенно знания об этом веществе и его хороших технических свойствах переходят в Европу. Тогда и в Германии, Англии также узнали, что такое цинк и где его можно использовать.
Латунь была одним из первых и самых известных сплавов, используемых еще с древних веков на Кипре, а позже в Германии и других странах.
Название происходит от латинского zincum, однако этимология не совсем ясна. Есть несколько версий.
- От немецкого zinke, что переводится как “острие”.
- От латинского zincum, что означает “белый налет”.
- Персидский “ченг”, то есть камень.
- Древнегерманский zinco, что переводится, как “налет”, “бельмо на глазу”.
Сегодняшнее название элемент получил только в начале XX века. О значении ионов цинка в организме человека также стало известно лишь сравнительно недавно (XX век). До этого никакие недуги с этим элементом не связывали.
Однако известно, что уже в древности многие народы использовали супы из мяса молодого барашка как средство восстановления после болезни и для скорейшей поправки. Сегодня можно сказать, что эффект достигался за счет ионов цинка, которых в этом блюде содержится достаточно много. Он помогал восстановлению кровообращения, снятию усталости и активизировал мозговую деятельность.
Химические свойства
При обычных условиях поверхность куска металла мгновенно покрывается серо-белым тусклым налетом – оксидом цинка. Это происходит от того, что кислород воздуха мгновенно окисляет чистое вещество.
Если же долгое время хранить чистый металл на открытом влажном воздухе, то произойдет его разрушение под действием углекислого газа. Как простое вещество цинк реагирует с:
- галогенами;
- халькогенами;
- кислородом;
- кислотами;
- щелочами;
- аммиаком и аммонием (его солями);
- более слабыми металлами.
Не вступает в реакции с азотом. Если же взять химически абсолютно чистый цинк, то он не реагирует ни с чем из перечисленных веществ.
Очевидно, что цинк – металл амфотерный. При реакциях со щелочами образует комплексные соединения – гидроксоцинкаты.
Физические свойства
Можно обозначить несколько характеристик.
- Цвет – сребристо-голубой.
- Плотность – 7,13 г/см3.
- Температура плавления – 420 оС (относится к группе легкоплавких металлов).
- При обычных условиях – хрупкое вещество.
- Температура кипения – 906 оС.
- При нагревании до 100-150 оС повышается ковкость и пластичность, возможно изготовление проволоки и прокатка в фольгу.
- Свыше 200 оС легко растирается в серый порошок, теряя пластичность.
- Является отличным проводником.
- Теплопроводность хорошая, так же как и теплоемкость.
Такие физические параметры позволяют использовать металл в соединениях с другими элементами. Например, широко известен сплав цинка – латунь.
Биологическая роль
Что такое цинк с точки зрения медицины и биологии? Имеет ли он значение для жизни организмов и насколько оно велико? Оказывается, ионы цинка просто обязательно должны присутствовать в живых существах. Иначе дефицит приведет к следующим последствиям:
- анемии;
- снижению инсулина;
- аллергии;
- потере веса и памяти;
- утомляемости;
- депрессии;
- ухудшению зрения;
- раздражительности и другим.
Основные места концентрации ионов цинка в организме человека – это поджелудочная железа, печень и мышцы. Также именно этот металл входит в состав большинства ферментов (например, карбоангидраза). Поэтому большинство реакций катализа происходит при участии цинка.
Что именно делают ионы?
- Участвуют в синтезе мужских гормонов и семенной жидкости.
- Способствуют усвоению витамина Е.
- Участвуют в расщеплении молекул алкоголя в организме.
- Являются непосредственными участниками синтеза многих гормонов (инсулина, гормона роста, тестостерона и других).
- Принимает участие в кроветворении и заживлении поврежденных тканей.
- Регулирует секрецию сальных желез, поддерживает нормальный рост волос и ногтей, способствует регенерационным процессам в коже.
- Обладает способностью устранять из организма токсины и укреплять иммунитет.
- Влияет на формирование вкусовых ощущений, а также обоняния.
- Принимает участие в процессах транскрипции, обмене витамина А, нуклеиновых синтезах и распадах.
- Является участником всех стадий роста и развития клетки, а также сопровождает процесс экспрессии гена.
Все это еще раз доказывает, насколько важным элементом является данный металл. Роль его в биологических системах была выяснена только в XX веке. Многих неприятностей и недугов в прошлом можно было бы избежать, если бы люди знали о лечении при помощи препаратов на основе цинка.
Каким же образом можно поддерживать нужное количество этого элемента в организме? Ответ очевиден. Необходимо употреблять продукты, содержащие цинк. Список может быть длинным, поэтому укажем только те, в которых максимальное количество рассматриваемого элемента:
- орехи и семечки;
- бобовые;
- мясо;
- морепродукты, особенно, устрицы;
- злаки и хлеб;
- молочная продукция;
- зелень, овощи и фрукты.
Таблица молярных масс химических элементов (1 часть):
| Атомный номер | Химический элемент | Символ | Молярная масса |
| 1 | Водород | H | 1,00784-1,00811 а.е.м. (г/моль) |
| 2 | Гелий | He | 4,002602(2) а.е.м. (г/моль) |
| 3 | Литий | Li | 6,938-6,997 а.е.м. (г/моль) |
| 4 | Бериллий | Be | 9,012182(3) а.е.м. (г/моль) |
| 5 | Бор | B | 10,806-10,821 а.е.м. (г/моль) |
| 6 | Углерод | C | 12,0096-12,0116 а.е.м. (г/моль) |
| 7 | Азот | N | 14,00643-14,00728 а.е.м. (г/моль) |
| 8 | Кислород | O | 15,99903-15,99977 а.е.м. (г/моль) |
| 9 | Фтор | F | 18,998403163(6) а.е.м. (г/моль) |
| 10 | Неон | Ne | 20,1797(6) а.е.м. (г/моль) |
| 11 | Натрий | Na | 22,98976928(2) а.е.м. (г/моль) |
| 12 | Магний | Mg | 24,304-24,307 а.е.м. (г/моль) |
| 13 | Алюминий | Al | 26,9815386(8) а.е.м. (г/моль) |
| 14 | Кремний | Si | 28,084-28,086 а.е.м. (г/моль) |
| 15 | Фосфор | P | 30,973762(2) а.е.м. (г/моль) |
| 16 | Сера | S | 32,059-32,076 а.е.м. (г/моль) |
| 17 | Хлор | Cl | 35,446-35,457 а.е.м. (г/моль) |
| 18 | Аргон | Ar | 39,948(1) а.е.м. (г/моль) |
| 19 | Калий | K | 39,0983(1) а.е.м. (г/моль) |
| 20 | Кальций | Ca | 40,078(4) а.е.м. (г/моль) |
| 21 | Скандий | Sc | 44,955912(6) а.е.м. (г/моль) |
| 22 | Титан | Ti | 47,867(1) а.е.м. (г/моль) |
| 23 | Ванадий | V | 50,9415(1) а.е.м. (г/моль) |
| 24 | Хром | Cr | 51,9961(6) а.е.м. (г/моль) |
| 25 | Марганец | Mn | 54,938045(5) а.е.м. (г/моль) |
| 26 | Железо | Fe | 55,845(2) а.е.м. (г/моль) |
| 27 | Кобальт | Co | 58,933194(4) а.е.м. (г/моль) |
| 28 | Никель | Ni | 58,6934(4) а.е.м. (г/моль) |
| 29 | Медь | Cu | 63,546(3) а.е.м. (г/моль) |
| 30 | Цинк | Zn | 65,38(2) а.е.м. (г/моль) |
Общие сведения:
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Цинк |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Zincum |
| 104 | Английское название | Zinc |
| 105 | Символ | Zn |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 30 |
| 107 | Тип | Металл |
| 108 | Группа | Амфотерный, переходный, цветной металл |
| 109 | Открыт | Известен с глубокой древности |
| 110 | Год открытия | до 1000 года до н.э. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Хрупкий металл голубовато-белого цвета |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | |
| 115 | Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
| 116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | |
| 117 | Двумерные материалы | |
| 118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) | 0 % |
| 119 | Содержание в земной коре (по массе) | 0,0078 % |
| 120 | Содержание в морях и океанах (по массе) | 5,0·10-7 % |
| 121 | Содержание во Вселенной и космосе (по массе) | 0,00003 % |
| 122 | Содержание в Солнце (по массе) | 0,0002 % |
| 123 | Содержание в метеоритах (по массе) | 0,018 % |
| 124 | Содержание в организме человека (по массе) | 0,0033 % |
Таблица молярных масс химических элементов (2 часть):
| 31 | Галлий | Ga | 69,723(1) а.е.м. (г/моль) |
| 32 | Германий | Ge | 72,630(8) а.е.м. (г/моль) |
| 33 | Мышьяк | As | 74,92160(2) а.е.м. (г/моль) |
| 34 | Селен | Se | 78,96(3) а.е.м. (г/моль) |
| 35 | Бром | Br | 79,901-79,907 а.е.м. (г/моль) |
| 36 | Криптон | Kr | 83,798(2) а.е.м. (г/моль) |
| 37 | Рубидий | Rb | 85,4678(3) а.е.м. (г/моль) |
| 38 | Стронций | Sr | 87,62(1) а.е.м. (г/моль) |
| 39 | Иттрий | Y | 88,90585(2) а.е.м. (г/моль) |
| 40 | Цирконий | Zr | 91,224(2) а.е.м. (г/моль) |
| 41 | Ниобий | Nb | 92,90638(2) а.е.м. (г/моль) |
| 42 | Молибден | Mo | 95,96(2) а.е.м. (г/моль) |
| 43 | Технеций | Tc | 97,9072 а.е.м. (г/моль) |
| 44 | Рутений | Ru | 101,07(2) а.е.м. (г/моль) |
| 45 | Родий | Rh | 102,90550(2) а.е.м. (г/моль) |
| 46 | Палладий | Pd | 106,42(1) а.е.м. (г/моль) |
| 47 | Серебро | Ag | 107,8682(2) а.е.м. (г/моль) |
| 48 | Кадмий | Cd | 112,411(8) а.е.м. (г/моль) |
| 49 | Индий | In | 114,818(1) а.е.м. (г/моль) |
| 50 | Олово | Sn | 118,710(7) а.е.м. (г/моль) |
| 51 | Сурьма | Sb | 121,760(1) а.е.м. (г/моль) |
| 52 | Теллур | Te | 127,60(3) а.е.м. (г/моль) |
| 53 | Йод | I | 126,90447(3) а.е.м. (г/моль) |
| 54 | Ксенон | Xe | 131,293(6) а.е.м. (г/моль) |
| 55 | Цезий | Cs | 132,9054519(2) а.е.м. (г/моль) |
| 56 | Барий | Ba | 137,327(7) а.е.м. (г/моль) |
| 57 | Лантан | La | 138,90547(7) а.е.м. (г/моль) |
| 58 | Церий | Ce | 140,116(1) а.е.м. (г/моль) |
| 59 | Празеодим | Pr | 140,90765(2) а.е.м. (г/моль) |
| 60 | Неодим | Nd | 144,242(3) а.е.м. (г/моль) |
Химические свойства цинка:
| 300 | Химические свойства | |
| 301 | Степени окисления | -2, 0, +1, +2 |
| 302 | Валентность | II |
| 303 | Электроотрицательность | 1,65 (шкала Полинга) |
| 304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ) |
| 305 | Электродный потенциал | Zn2+ + 2e— → Zn, Eo = -0,763 В |
| 306 | Энергия сродства атома к электрону | -58(20) кДж/моль (-0,6(2) эВ) – предположительно |
Таблица молярных масс химических элементов (3 часть):
| 61 | Прометий | Pm | 144,9127 а.е.м. (г/моль) |
| 62 | Самарий | Sm | 150,36(2) а.е.м. (г/моль) |
| 63 | Европий | Eu | 151,964(1) а.е.м. (г/моль) |
| 64 | Гадолиний | Gd | 157,25(3) а.е.м. (г/моль) |
| 65 | Тербий | Tb | 158,92535(2) а.е.м. (г/моль) |
| 66 | Диспрозий | Dy | 162,500(1) а.е.м. (г/моль) |
| 67 | Гольмий | Ho | 164,93032(2) а.е.м. (г/моль) |
| 68 | Эрбий | Er | 167,259(3) а.е.м. (г/моль) |
| 69 | Тулий | Tm | 168,93421(2) а.е.м. (г/моль) |
| 70 | Иттербий | Yb | 173,045(10) а.е.м. (г/моль) |
| 71 | Лютеций | Lu | 174,9668(1) а.е.м. (г/моль) |
| 72 | Гафний | Hf | 178,49(2) а.е.м. (г/моль) |
| 73 | Тантал | Ta | 180,94788(2) а.е.м. (г/моль) |
| 74 | Вольфрам | W | 183,84(1) а.е.м. (г/моль) |
| 75 | Рений | Re | 186,207(1) а.е.м. (г/моль) |
| 76 | Осмий | Os | 190,23(3) а.е.м. (г/моль) |
| 77 | Иридий | Ir | 192,217(3) а.е.м. (г/моль) |
| 78 | Платина | Pt | 195,084(9) а.е.м. (г/моль) |
| 79 | Золото | Au | 196,966569(4) а.е.м. (г/моль) |
| 80 | Ртуть | Hg | 200,592(3) а.е.м. (г/моль) |
| 81 | Таллий | Tl | 204,382-204,385 а.е.м. (г/моль) |
| 82 | Свинец | Pb | 207,2(1) а.е.м. (г/моль) |
| 83 | Висмут | Bi | 208,98040(1) а.е.м. (г/моль) |
| 84 | Полоний | Po | 208,9824 а.е.м. (г/моль) |
| 85 | Астат | At | 209,9871 а.е.м. (г/моль) |
| 86 | Радон | Rn | 222,0176 а.е.м. (г/моль) |
| 87 | Франций | Fr | 223,0197 а.е.м. (г/моль) |
| 88 | Радий | Ra | 226,0254 а.е.м. (г/моль) |
| 89 | Актиний | Ac | 227,0278 а.е.м. (г/моль) |
| 90 | Торий | Th | 232,03806(2) а.е.м. (г/моль) |
| 91 | Протактиний | Pa | 231,03588(2) а.е.м. (г/моль) |
| 92 | Уран | U | 238,02891(3) а.е.м. (г/моль) |
| 93 | Нептуний | Np | 237,0482 а.е.м. (г/моль) |
| 94 | Плутоний | Pu | 244,0642 а.е.м. (г/моль) |
| 95 | Америций | Am | 243,061375 а.е.м. (г/моль) |
| 96 | Кюрий | Cm | 247,0703 а.е.м. (г/моль) |
| 97 | Берклий | Bk | 247,0703 а.е.м. (г/моль) |
| 98 | Калифорний | Cf | 251,0796 а.е.м. (г/моль) |
| 99 | Эйнштейний | Es | 252,083 а.е.м. (г/моль) |
| 100 | Фермий | Fm | 257,0951 а.е.м. (г/моль) |
| 101 | Менделевий | Md | 258,1 а.е.м. (г/моль) |
| 102 | Нобелий | No | 259,1009 а.е.м. (г/моль) |
| 103 | Лоуренсий | Lr | 266 а.е.м. (г/моль) |
| 104 | Резерфордий (Курчатовий) | Rf | 267 а.е.м. (г/моль) |
| 105 | Дубний (Нильсборий) | Db | 268 а.е.м. (г/моль) |
| 106 | Сиборгий | Sg | 269 а.е.м. (г/моль) |
| 107 | Борий | Bh | 270 а.е.м. (г/моль) |
| 108 | Хассий | Hs | 269 а. е. м. (г/моль) |
| 109 | Мейтнерий | Mt | 278 а. е. м. (г/моль) |
| 110 | Дармштадтий | Ds | 281 а. е. м. (г/моль) |
Коэффициент востребованности 7 044
Физические свойства цинка:
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность* | 7,14 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 6,57 г/см3 (при температуре плавления 419,53 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость), 6,4 г/см3 (при 800 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) |
| 402 | Температура плавления* | 419,53 °C (692,68 K, 787,15 °F) |
| 403 | Температура кипения* | 907 °C (1180 K, 1665 °F) |
| 404 | Температура сублимации | |
| 405 | Температура разложения | |
| 406 | Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом | |
| 407 | Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* | 7,32 кДж/моль |
| 408 | Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* | 115 кДж/моль |
| 409 | Удельная теплоемкость при постоянном давлении | |
| 410 | Молярная теплоёмкость* | 25,47 Дж/(K·моль) |
| 411 | Молярный объём | 9,16092 см³/моль |
| 412 | Теплопроводность | 116 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 116 Вт/(м·К) (при 300 K) |
| 413 | Коэффициент теплового расширения | 30,2 мкм/(М·К) (при 25 °С) |
| 414 | Коэффициент температуропроводности | |
| 415 | Критическая температура | |
| 416 | Критическое давление | |
| 417 | Критическая плотность | |
| 418 | Тройная точка | |
| 419 | Давление паров (мм.рт.ст.) | |
| 420 | Давление паров (Па) | |
| 421 | Стандартная энтальпия образования ΔH | |
| 422 | Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | |
| 423 | Стандартная энтропия вещества S | |
| 424 | Стандартная мольная теплоемкость Cp | |
| 425 | Энтальпия диссоциации ΔHдисс | |
| 426 | Диэлектрическая проницаемость | |
| 427 | Магнитный тип | |
| 428 | Точка Кюри | |
| 429 | Объемная магнитная восприимчивость | |
| 430 | Удельная магнитная восприимчивость | |
| 431 | Молярная магнитная восприимчивость | |
| 432 | Электрический тип | |
| 433 | Электропроводность в твердой фазе | |
| 434 | Удельное электрическое сопротивление | |
| 435 | Сверхпроводимость при температуре | |
| 436 | Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости | |
| 437 | Запрещенная зона | |
| 438 | Концентрация носителей заряда | |
| 439 | Твёрдость по Моосу | |
| 440 | Твёрдость по Бринеллю | |
| 441 | Твёрдость по Виккерсу | |
| 442 | Скорость звука | |
| 443 | Поверхностное натяжение | |
| 444 | Динамическая вязкость газов и жидкостей | |
| 445 | Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | |
| 446 | Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных | |
| 446 | Предел прочности на растяжение | |
| 447 | Предел текучести | |
| 448 | Предел удлинения | |
| 449 | Модуль Юнга | |
| 450 | Модуль сдвига | |
| 451 | Объемный модуль упругости | |
| 452 | Коэффициент Пуассона | |
| 453 | Коэффициент преломления |
