Цинк

Изготовление и применение чистого металла

Многие виды повседневных хозяйственных вещей оцинкованы. Например:

• металлические крыши сооружений,
• водосточные желоба зданий,
• резервуары для воды и т.д.

Достаточно большая доля цинка используется в конструкциях одноразовых цинк-углеродистых не перезаряжаемых аккумуляторов. Процесс изготовления латуни также требует значительных объёмов этого вещества.

Характерной особенностью цинка является образование целого ряда полезных соединений:

1. Сульфид (люминофор экранов старых телевизоров, осциллографов, люминесцентные лампы и светящиеся краски);
2. Сульфат (защитные средства от сорняков, применение в текстильном производстве);
3. Оксид (используется для изготовления резины, способствует улучшению свойств пластмасс, красок, чернила, бетона, косметики).

Многие известные сплавы формируются на цинковой составляющей. Например, латунь, зубная амальгама, бронза и некоторые виды припоев. Оцинковка не только предотвращает ржавление резервуаров для воды. Практически все виды лекарств от кашля и простуды, витаминные таблетки и добавки никак не обходятся без этого вещества.

Часто встречающиеся таблетки (капсулы) биологических добавок включают добавки кальция для укрепления зубов и костей, витамин «С», омега-3 для глаз, а также цинк для усиления иммунитета

Дефицит цинка в организме сопровождается различными проблемами по отношению к здоровью организма, приводит к развитию болезней. Правда, в основном эта проблема характерна для развивающихся стран, где отмечаются факторы недоедания населения, недостаток сбалансированного полезного питания.

Расчет молярной массы

Молярную массу рассчитывают так:

• определяют атомные массы элементов по таблице Менделеева;
• определяют количество атомов каждого элемента в формуле соединения;
• определяют молярную массу, складывая атомные массы входящих в соединение элементов, умноженные на их количество.

Например, рассчитаем молярную массу уксусной кислоты

Она состоит из:

• двух атомов углерода
• четырех атомов водорода
• двух атомов кислорода

Расчет:

• углерод C = 2 × 12,0107 г/моль = 24,0214 г/моль
• водород H = 4 × 1,00794 г/моль = 4,03176 г/моль
• кислород O = 2 × 15,9994 г/моль = 31,9988 г/моль
• молярная масса = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol

Наш калькулятор выполняет именно такой расчет. Можно ввести в него формулу уксусной кислоты и проверить что получится.

Автор статьи: Anatoly Zolotkov

Природное образование и конечное формирование

Аналогично многим другим металлам, цинк в природе не встречается в чистом виде. Как правило, этот химический элемент присутствует в минералах, сочетаясь с другими элементами, и присутствует как:

• оксид,
• силикат,
• карбонат.

Можно сказать, это традиционная цинковая составляющая. Поэтому, чтобы воспроизвести чистый металл, придётся прибегнуть к переработке сырья цинксодержащего минерала, процедуре, которая предполагает многоступенчатый процесс очистки (включающий несколько отдельных физических и химических этапов).

Природный минерал, содержащий высокий процент химического вещества, широко используемого для самых разных целей. Структура минерала напоминает кварцевые образования характерными вкраплениями-блёстками

Например, для переработки сульфида цинка необходимо измельчить сырьё в порошок, и тщательно промыть, чтобы избавиться от сульфидов других металлов, присутствующих в виде примесей. В конечном итоге получается оксид цинка (ZnO). Выщелачиванием (реакция с серной кислотой) получают раствор сульфата.

Затем используется электролиз (электрохимический процесс) для отделения чистого химического элемента. Также допустимо воспроизводить металл из минерального сырья путём плавки (нагревания углеродом), что традиционно и применяется в промышленном секторе.

Разновидности цинка и их отличия

В природе цинк существует в виде минерала. Но в такой форме он не усваивается организмом, потому что так он не попадет в овощи и фрукты. Весь цинк, что поступает в пищу человека, синтезирован и является такими соединениями, как:

• цитрат цинка;
• пиколинат цинка;
• ацетат цинка;
• глюконат цинка;
• оксид цинка.

Лучше всего тканями человеческого организма усваивается цинк в форме цитрата. Почти шестьдесят два процента вещества, поступившего с пищей или иным способом, оседает в организме. Менее всего всасывается оксид цинка. В организме остается менее половины цинка, поступившего в такой форме.

Именно поэтому, прежде чем приобрести витаминную добавку к пище, в которой присутствует данный микроэлемент, следует учесть, насколько полно цинк воспримется клетками. Почти всегда препараты с низкой стоимостью будут содержать менее активное вещество, ведь для получения его не придется производить сложные процессы.

Моль

Все вещества состоят из атомов и молекул

В химии важно точно измерять массу веществ, вступающих в реакцию и получающихся в результате нее. По определению моль является единицей количества вещества в СИ

Один моль содержит точно 6,02214076×10²³ элементарных частиц. Это значение численно равно константе Авогадро NA, если выражено в единицах моль⁻¹ и называется числом Авогадро. Количество вещества (символ n) системы является мерой количества структурных элементов. Структурным элементом может быть атом, молекула, ион, электрон или любая частица или группа частиц.

Постоянная Авогадро N_A = 6.02214076×10²³ моль⁻¹. Число Авогадро — 6.02214076×10²³.

Другими словами моль — это количество вещества, равное по массе сумме атомных масс атомов и молекул вещества, умноженное на число Авогадро. Единица количества вещества моль является одной из семи основных единиц системы СИ и обозначается моль. Поскольку название единицы и ее условное обозначение совпадают, следует отметить, что условное обозначение не склоняется, в отличие от названия единицы, которую можно склонять по обычным правилам русского языка. Один моль чистого углерода-12 равен точно 12 г.

В каких продуктах питания содержится?

Лидерами по содержанию цинка являются устрицы. Вслед за ними идут цитрусовые, овощи зеленого цвета, салаты и шпинат. Лабораторно подтверждается минерал и в яблоках и инжире. Содержат природное вещество также такие продукты, как:

• арахис;
• баклажаны;
• баранина;
• гречневая крупа;
• зеленый чай;
• какао;
• картофель;
• мед;
• молоко и молочные продукты (творог, сыры, сливочное масло);
• морепродукты;
• ламинария;
• орехи (миндаль, кешью, арахис и прочие);
• мясо домашней птицы (кур, индеек, гусей и уток);
• неочищенный рис;
• печень птиц и животных;
• помидоры;
• постная свинина;
• редька и редис;
• свекла;
• сельдерей;
• телятина и говядина;
• черная смородина;
• спаржа.

Содержится цинк и в готовых продуктах питания, в частности, в хлебе и выпечке из грубой муки или изделиях с отрубями. Восполнить дефицит микроэлемента можно также с помощью тыквенных и подсолнечниковых семечек, фасоли и прочих бобовых, а также чеснока.

Для того чтобы иметь возможность поддерживать уровень цинка в организме, следует питаться сбалансированно и ежедневно употреблять продукты питания, перечисленные выше, в различных комбинациях.

Свойства, особенности, характеристики цинка

Если визуально исследовать кусок цинка, внешне металл, скорее всего, будет выглядеть серовато-белым по окрасу. Однако таким выглядит именно оксид, который образуется в результате реакции чистого металла с кислородом и углекислым газом в условиях влажной среды. Внешний вид чистого цинка несколько иной:

• блестящий,
• голубоватый,
• белесоватый,
• серебристый.

Этот металл не похож на железо и, прежде всего, по причине выраженной хрупкости. Однако стоит лишь нагреть металл до температуры 100–150°C, после чего структура приобретает свойства гибкости и легко обрабатывается.

Благодаря нагреву, материал допустимо превращать в различные формы и даже сворачивать в тонкие листы. Как и другие металлы, цинк представлен кристаллически-твёрдым веществом. Атомы цинка объединяются в гексагональные, плотно упакованные кристаллы.

Процесс гальванизации – используется достаточно широко в народном хозяйстве для обработки самых различных металлических конструкций с целью защиты последних от негативного влияния окружающей среды

Большая часть добываемого химического элемента используется для гальванизации. Процесс гальванизация основан на электролизе, который включает в себя покрытие железа (стали) тонким защитным слоем цинка.

Под влиянием окружающего воздуха (кислорода и углекислого газа) чистое покрытие окисляется с последующим формированием карбоната цинка. Таким способом предотвращается фактор ржавления (коррозии) металлов в условиях влажной среды.

Цинк — история появления и статус элемента

Точно неизвестно — кому, где и когда удалось впервые обнаружить цинк. Однако археологами обнаруживались цинковые сплавы в местах, относящихся к доисторическим временам. Достоверно известно – древние римляне производили медные монеты, состав которых включал это вещество, правда, с примесями.

Минуло почти тысяча лет, прежде чем люди начали использовать цинк в качестве металла как такового. Историки предполагают — впервые производство металла отметилось в Индии XIII века. Ещё спустя 300 лет, на территории Китая началось производство цинка в крупных масштабах.

Современная история начала производства цинка исчисляется от середины XVIII века. Первым 1737 году разработал и запатентовал процесс производства чистого цинка английский металлург Уильям Чампион. Производство в огромных промышленных масштабах осуществлялось путём плавки каламина древесным углем.

Между тем вещество окончательно было признано химическим элементом в 1746 году, благодаря усилиям немецкого химика по имени Андреас Сигизмунд Маргграф. Немецкий учёный использовал методы, подобные тем, что использовал Чемпион, с целью детального изучения цинка в стенах лаборатории.

Цинк: производство

Главное сырье для добычи цинка – это полиметаллическая руда, содержащая сульфид Zn в количестве 1-4 %. В дальнейшем это сырьё обогащается селективной флотацией, позволяющей получить цинковый концентрат (до 50-60 % Zn). Его помещают в печи, превращая сульфид в оксид ZnO. Затем обычно применяется дистилляционный (пирометаллургический) способ получения чистого Zn: концентрат обжигается и спекается до состояния зернистости и газопроницаемости, после чего восстанавливается коксом или углем при температуре 1200-1300°C. Простая формула показывает, как из оксида цинка получить цинк:

ZnO+С=Zn+CO

Данный способ позволяет добиться 98,7-процентной чистоты металла. Если же необходима чистота в 99,995%, применяется технологически более сложная очистка концентрата ректификацией.

Дополнительные источники цинка

К дополнительным источникам цинка относят витаминно-минеральные комплексы. Современная фармацевтическая промышленность выпускает десятки таких препаратов, поэтому назвать все их невозможно.

В рекламных целях в названиях могут быть громкие слоганы, такие как «минералы от и до», «витамины для красоты» и прочие, но во всех них доза цинка будет одинаковой, и ее массовое содержание не будет превышать половинной суточной нормы.

Большая часть препаратов будет сочетать в себе:

• цинк, селен и магний;
• кальций, цинк и железо;
• кальций, магний и цинк.

Также часто с этими компонентами в составе препаратов находятся витамины В и С. Наибольшую эффективность имеют препараты, в которых содержится витамин В 12. Именно это вещество помогает ускорить процессы, связанные с усвоением цинка организмом. Наиболее известные комплексы лекарственных препаратов, прошедшие клинико-лабораторный анализ и имеющие «народную» стоимость, – это:

• «Витрум»;
• «АлфаВит»;
• «Дуовит»;
• «Допельгерц»;
• «Олиговит».

Но, прежде чем начать принимать лекарственные препараты, следует проконсультироваться с врачом и обязательно изучить противопоказания к применению!