Реакции, взаимодействие цинка. уравнения реакции цинка с веществами

Источники в пище

Цинк встречается в продуктах как животного, так и растительного происхождения. В первом случае это главным образом: рыба, морепродукты, мясо, сыр и яйца. Во втором – свекла, чеснок, имбирь, томаты и картофель. Из фруктов и ягод много цинка содержат: яблоки, смородина, инжир, апельсины, грейпфрут и вишня. Полезным источником цинка также являются: отруби, бобовые, проросшая пшеница, подсолнечные и тыквенные семечки, орехи и грибы.

Казалось бы, если цинк в продуктах встречается едва ли не повсеместно, откуда у людей проблемы с дефицитом данного макроэлемента. Здесь есть ряд нюансов. Во-первых, в растительных источниках количество цинка крайне незначительно. Во-вторых, макроэлементы, поступающие в организм с пищей, далеко не всегда усваиваются в полном объеме. И в-третьих, на снижение пищевой ценности продуктов может влиять кулинарная обработка и выращивание на обедненных почвах (применительно к растениям). Поэтому прежде чем составлять комплексный рацион питания, стоит разобраться, что такое цинк и сколько его в том или ином продукте. Особо внимательными стоит быть вегетарианцам.

Кстати говоря, в народной медицине есть простое, но действенное средство для восполнения дефицита цинка – настой из листьев березы.

Характеристика и свойства латуни

Медно-цинковый сплав, в котором медь является основным компонентом, а цинк – легирующим, называется латунью. Цвет металла находится в зависимости от состава и изменяется от светло-желтых тонов до красноватых оттенков. Такие сплавы характеризуются устойчивостью к коррозии и обладают высокой прочностью. Они хорошо поддаются разным методам обработки. Текучесть латуни позволяет изготовлять детали, используя метод литья. Применяя пластическую деформацию сплава, из него производят проволоку, листы, ленты, разные профили методом прокатки. Содержание цинка в сплаве может быть различным и составлять от 5 до 45 %. Кроме этого, туда входят и дополнительные легирующие компоненты, которые используются для улучшения свойств латуней:

• Никель. Способствует увеличению коррозийности и прочности.
• Кремний. Улучшает антифрикционные свойства.
• Олово. Влияет на прочность и устойчивость к соленой воде.
• Свинец. Совершенствует обрабатываемость.
• Марганец. Воздействует на прочность и коррозийную устойчивость.

При различном комбинировании легирующими компонентами получают латуни с необходимыми качествами и характеристиками. Изделия из таких сплавов не подвергаются влиянию окружающей среды, имеют высокую износостойкость.

Виды сплавов

По назначению цинковые сплавы делятся на:

• Деформируемые. Основу этих сплавов составляет цинк. По свойствам они подобны латуням. Методом литья получают слитки, а из них изготовляют прутки, полосы, листы.
• Литейные. Имеют высокую текучесть. Отлично заполняют форму, не прилипая к ней. Получаются качественные отливки сложной конфигурации литьем под давлением.
• Антифрикционные. Сплавы обладают низким коэффициентом трения и хорошей прирабатываемостью подшипника к шейке вала.
• Припои. Применяются для пайки изделий, обладают хорошей пластичностью и прочностью.
• Типографские. Используют для отливки шрифтов ручного и машинного набора. Заменяют токсичные свинцовые сплавы. Стойкие к истиранию.
• Протекторные. Защищают внутренние и внешние части морских судов от коррозии. Используют их со специальным лакокрасочным покрытием.

Польза цинка для женщин, мужчин и детей

Цинк – важный минерал, необходимый для здоровья человека. Дефицит цинка создает значительные риски для здоровья, поэтому очень часто врачи рекомендуют прием цинка в качестве добавок для защиты от болезней и поддержки иммунной системы. Значение цинка для здоровья определяется его важнейшими функциями: положительное влияние на метаболизм клеток, участие в производстве белка и заживление ран.

Цинк обеспечивает каталитическую активность в среднем 100 ферментов, воздействует на множество биологических функций. Это один из минералов, которые поддерживают рост и развитие организма в детстве, подростковом возрасте и при беременности. Так как человеческий организм не может накапливать цинк, необходимое количество цинка нужно принимать регулярно. Взрослые должны принимать в среднем от 8 до 11 мг цинка в день, для детей дозировка цинка зависит от возраста.

Достаточное потребление цинка зимой – хорошая защита от вирусов, простуды и гриппа. Было доказано, что если принимать цинк при простуде и вирусных заболеваниях в первые дни болезни, тяжесть заболевания уменьшается и его продолжительность сокращается.

Влияние цинка на развитие макулярной дегенерации

Макулярная дегенерация, известная как желтое пятно, является серьезным заболеванием, вызывающим потерю зрения. Одними из наиболее важных причин развития этого заболевания являются генетическая восприимчивость, курение и дефицит цинка.

Цинк и хроническая усталость

Иногда причиной хронической усталости может быть дефицит необходимых питательных веществ

Очень важно принимать необходимое суточное количество цинка, дающее энергию для тела

Влияние цинка на иммунную систему

Дефицит цинка может отрицательно влиять на иммунную систему

Крайне важно, чтобы эта система четко работала для защиты организма от болезней и микробов. Даже умеренный дефицит цинка оказывает неблагоприятное воздействие на обработку макрофагов и нейтрофилов, которые защищают организм

Рекомендуется регулярно употреблять продукты богатые цинком или употреблять цинк в добавках.

Влияние цинка на заживление ран

Цинк играет активную роль в защите кожи и слизистых оболочек. Люди с хроническими заболеваниями обычно имеют низкий уровень цинка. У этих людей чаще развиваются осложнения, вызванные заболеваниями

Для предотвращения этих состояний очень важно принимать добавки цинка. В настоящее время врачи назначают добавки цинка для пациентов с хроническими заболеваниями и тем, кому требуется заживление ран

Использование цинка для защиты от диареи

Дефицит цинка может привести к увеличению числа инфекций, вызывающих проблемы с диареей у детей. Изменение функций иммунной системы, связанные с дефицитом цинка, приводит к диарее, особенно у детей. Исследования показали, что диарея из-за дефицита цинка, распространенная в Юго-Восточной Азии, Индии, Африке и Южной Америке, вызывает детскую смертность. По этой причине добавка цинка важна для снижения риска диареи. Кроме того, врачи при необходимости назначают прием цинка детям, у которых часто возникает диарея.

Дефицит цинка вызывает потерю волос

Выпадение волос часто встречается у женщин и мужчин, в подростковом и в зрелом возрасте. Исследования показали, что выпадение волос является первым показателем нездорового питания и недостатков минералов. Цинк – очень важный минерал, который укрепляет волосяные фолликулы. Питательные вещества, которые употребляются регулярно, уменьшают и предотвращают неожиданную потерю волос.

Влияние цинка на здоровье кожи

Цинк защищает здоровье кожи. Если принимать в добавках цинк от прыщей, акне, угрей, аллергии, то можно добиться быстрого избавления от этих проблем

Здоровое питание очень важно для предотвращения проблем с кожей. Богатые цинком красное мясо, морепродукты и овощи, добавленные к питанию, также поддерживают самосохранение и обновление кожи

Витамины с цинком для женщин во время беременности

Одним из периодов, в которых цинк следует принимать обязательно, является период беременности

Потребление цинка во время беременности жизненно важно для здоровья матери и ребенка. Развивающийся плод остро нуждается в цинке

Цинк, который очень важен для построения и восстановления функций ДНК, также влияет на скорость роста клеток. По этой причине врачи рекомендуют женщинам ликвидировать дефицит цинка во время беременности с помощью дополнительных добавок и витаминов с цинком.

Источники меди для вторсырья

Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться. Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья. На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.

Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо. Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов

В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально

Биологическая роль

В организме взрослого человека содержится в среднем около 2 г цинка, в виде его соединений, который концентрируется преимущественно в мышцах, печени и поджелудочной железе. Более 400 ферментов содержат цинк. Среди них ферменты, катализирующие гидролиз пептидов, белков и сложных эфиров, образование альдегидов, полимеризацию ДНК и РНК. Ионы Zn2+ в составе ферментов вызывают поляризацию молекул воды и органических веществ, содействуя их депротонированию по реакции:

Zn2+ + H₂O = ZnOH+ + H+

Наиболее изучен фермент карбоангидраза — белок, содержащий цинк и состоящий примерно из 260 аминокислотных остатков. Этот фермент содержится в эритроцитах крови и способствует превращению углекислого газа, образующегося в тканях в процессе их жизнедеятельности, в гидрокарбонат-ионы и угольную кислоту, которая кровью переносится в легкие, где выводится из организма в виде углекислого газа. В отсутствие фермента превращение СО₂ в анион HCO₃— протекает с очень низкой скоростью. В молекуле карбоангидразы атом цинка связан с тремя имидазольными группами остатков аминокислоты гистидина и молекулой воды, которая легко депротонируется, превращаясь в координированный гидроксид. Атом углерода молекулы углекислого газа, на котором находится частичный положительный заряд, вступает во взаимодействие с атомом кислорода гидроксильной группы. Таким образом, координированная молекула СО₂ превращается в гидрокарбонат-анион, который покидает активный центр фермента, замещаясь на молекулу воды. Фермент ускоряет эту реакцию гидролиза в 10 миллионов раз.

Цинк:

• необходим для продукции спермы и мужских гормонов
• необходим для метаболизма витамина E.
• важен для нормальной деятельности простаты.
• участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста.
• необходим для расщепления алкоголя в организме, так как входит в состав алкогольдегидрогеназы.

Содержание в продуктах питания

Рекомендуемая дневная норма цинка в рационе — 11 мг для мужчин и 8 мг для женщин.
Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах, тыквенных и подсолнечных семечках, кунжуте, мясе, сыре, овсяной крупе, бобовых, шоколаде.

Содержание цинка в продуктах на 100 г:

• Орехи и семечки: тыквенные семечки — 10 мг, кунжут — 7 мг, семена подсолнечника — 5,3 мг, миндаль — 3 мг, грецкие орехи — 3 мг.
• Мясо: говяжья печень — 4 мг, говядина — 3—8,4 мг, баранина — 2—6 мг, курица — 0,8—3,5 мг, свинина — 0,8—3,5 мг.
• Бобовые: чечевица — 4,78 мг, арахис — 4 мг, горох — 1,2 мг, соевые бобы — 3 мг.
• Молочные продукты:  — 3—4 мг, мороженое, йогурт — 0,7—0,8 мг, молоко — 0,4 мг.
• Злаки и хлеб: овёс — 3,97, пшеница — 3,46 мг, рожь — 2,65 мг, рис — 1 мг, хлеб — 0,7—1,5 мг, печенье — 0,5—1 мг, мука пшеничная — 0,8 мг.
• Рыба и морепродукты: устрицы — 16—40 мг, анчоусы — 1,72 мг, осьминог — 1,68 мг, карп — 1,48 мг, икра — 1 мг, сельдь — 0,99 мг.
• Овощи и фрукты: зелёный горошек — 1,24 мг, ростки бамбука — 1,10 мг, кукуруза (варёная, консервированная) — 0,5—0,6 мг, финики — 0,44 мг, малина — 0,42 мг, брокколи — 0,41 мг, свёкла — 0,35 мг, картофель — 0,29 мг, чёрная смородина — 0,27 мг, инжир, бананы — 0,15 мг, апельсины — 0,07 мг, грейпфрут — 0,07 мг, лимоны — 0,06 мг, яблоки — 0,04 мг.
• Сладости: какао-порошок (неподслащенный) — 6,81 мг, шоколад — 2,3 мг, шоколадные конфеты — 1—2 мг, мёд — 0,22 мг.

Также цинк может присутствовать в минеральной воде.

Основные проявления дефицита цинка

Недостаток цинка в организме приводит к ряду расстройств. Среди них — раздражительность, утомляемость, потеря памяти, депрессивные состояния, снижение остроты зрения, уменьшение массы тела, накопление в организме некоторых элементов (железа, меди, кадмия, свинца), снижение уровня инсулина, аллергические заболевания, анемия и другие.

Для оценки содержания цинка в организме определяют его содержание в волосах, крови и её сыворотке.

Цинка полезные свойства. Цинк (Zn, Zincum)

История цинка

Цинк в чистом виде впервые выделил Уильям Чемпион в 1738 году, хотя латунь (сплав меди с цинком) использовали в Древнем Египте и Древней Греции (calorizator). Иногда первооткрывателем цинка называют немца С. Маргграфа, который в 1746 году разработал аналогичный способ выработки цинка и описал его более подробно, чем Чемпион.

Названием цинк обязан Парацельсу, в чьих трудах встречаются слова zincum и zinken , которыми назван металл, видимо, из-за схожести его кристаллитов с иглами ( zinke – зубец).

Общая характеристика цинка

Цинк является элементом побочной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 30 и атомную массу 65,39. Принятое обозначение – Zn (от латинского Zincum ).

Нахождение в природе

Цинк достаточно распространённый элемент, он содержится в земной коре, практически во всех водных ресурсах Мирового Океана и во многих живых организмах. На сегодняшний день известно более 60-ти минералов цинка (сфалерит, цинкит, каламин и др.). крупные месторождения цинка обнаружены в Австралии, Боливии, Иране и Казахстане.

Физические и химические свойства

Цинк является хрупким, пластичным переходным металлом, имеет бело-голубоватый цвет, на воздухе покрывается слоем оксида цинка, что приводит к потускнению. При высоких температурах сгорает, образуя белый оксид цинка.

Суточная потребность в цинке

В сутки организм взрослого здорового человека должен получать от 9 до 11 мг цинка, дети – чуть меньше, от 2 до 8 мг, женщины в период беременности и кормления грудью – от 11 до 13 мг.

Продукты питания богатые цинком

Основные поставщики цинка – продукты питания, важный для жизнедеятельности организма элемент содержится в зелёных листовых овощах, брокколи , цветной капусте и редисе , моркови и кукурузе , зелёном луке , фасоли , горохе и чечевице , авокадо и ягодах, арахисе , кокосе , грецких и кедровых орехах , кунжуте , пшенице , овсянке и рисе . Присутствует цинк и в продуктах животного происхождения – свинине и баранине , говядине и индейке , мясе утки и говяжьем языке , морепродуктах и рыбе, плавленом сыре и яичном желтке .

Полезные свойства цинка и его влияние на организм

Функции и полезные свойства цинка:

• участие в формировании костных тканей,
• предупреждение диабета,
• препятствие появлению эпилепсии,
• обеспечение быстрого заживления ран,
• пособничество всасыванию витамина А,
• улучшение состояния волос,
• положительное влияние на умственные способности человека,
• профилактика возникновения артрита и ревматизма.

Взаимодействие с другими

Цинк необходим для метаболизма витамина E , витамин А действует только в присутствии цинка. Витамин С и цинк — хорошее средство против катаров и многих вирусных заболеваний.

Признаки нехватки цинка

Нехватка цинка в организме человека характеризуется следующими симптомами:

• расстройства деятельности желудочно-кишечного тракта,
• хрупкость ногтей и появление на них белых пятен,
• истощение и выпадение волос,
• потеря чувства вкуса и аппетита,
• незаживление мелких ран,
• нервозность, быстрая утомляемость,
• снижение памяти.

Признаки избытка цинка

Избыточное содержание цинка в организме человека как правило обусловлено приёмом БАДов и препаратов цинка, характеризуется головными болями, приступами слабости и тошнотой.

Применение цинка в жизни

Цинк в чистом виде используется как восстановитель благородных металлов, как защита стали от коррозии, для производства аккумуляторов, в полиграфической промышленности, в медицине, производстве различных сплавов, резиновых шин и масляных красок.

Особенности выплавки

оо

Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента. Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.

Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.

1. Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о. Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
2. Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.

Классификация

Назначение:

• холодная штамповка;
• холодное профилирование;
• общее назначение;
• под окраску.

Способность к вытяжке:

• нормальная вытяжка;
• глубокая вытяжка;
• весьма глубокая вытяжка.

Равномерность толщины цинкового покрытия:

• нормальная разнотолщинность;
• уменьшенная разнотолщинность.

Точность проката:

• нормальная точность;
• повышенная точность.

По внешнему виду:

• с наличием узора кристаллизации;
• без узора кристаллизации.

Толщина покрытия:

• повышенный класс, – толщина покрытия составляет 40…60 мкм;
• 1 класс, – покрытие 18…40 мкм;
• 2 класс, – покрытие 10…18 мкм.

Плоскостность:

• высокая плоскостность;
• улучшенная плоскостность;
• нормальная.

Одно из самых востребованных направлений применения оцинкованного листа, – это выпуск гофрированных изделий.

Свойства цинковых сплавов

Отмечаются отличные литейные свойства сплавов. Благодаря высокой пластичности в горячем виде, металлы используют для отливок деталей, имеющих сложную форму, глубокие полости, резьбу и тонкой толщины стенки. Они не прилипают к пресс-форме, потому что не вступают в реакцию с железом. Литые детали имеют высокую точность и чистую поверхность. Сплавы обладают отменными механическими свойствами: достаточным пределом прочности, твердостью и хорошо обрабатываются. Их можно паять и сваривать.

Из недостатков следует отметить склонность к старению, большую плотность и коррозию. При использовании цинковых сплавов происходит их естественный процесс старения, в результате детали уменьшаются в размерах. Самая большая усадка происходит в первые 5 недель, а последующая – на протяжении очень длительного периода времени. Для компенсации размеров деталей их подвергают термической обработке – отжигу. Для уменьшения коррозии в сплавах ограничивают содержание магния до 0,1 %. Для увеличения долговечности деталей их подвергают защитным покрытиям: никелируют, хромируют, кадмируют.

Медь, Cu

Латинское название — Cuprum, символ — Cu. Относительная атомная масса — 63,5. Медь находится в 4 периоде, I B-группе ПСХЭ. Порядковый номер — 29.

Распределение электронов по уровням и подуровням характеризует следующая электронная формула: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1. В возбужденном состоянии на 4s уровень и подуровень «проскакивает» один d-электрон. Атом получает более устойчивую конфигурацию электронных оболочек.

Типичные значения валентностей и степеней окисления в соединениях: I(+), II(+), 0, +1, +2 соответственно. Заряд катиона 2+.

Способ получения меди в лаборатории — восстановление из оксида с помощью водорода при нагревании.

Промышленное получение:

• Восстановление водородом. Схема процесса: Cu+2O + H₂ → Cu + H₂O.
• Металлотермия. Происходит реакция обмена CuO + H₂SO₄ →CuSO₄ + H₂O. далее идет вытеснение меди железом CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu↓.
• Электролиз водного раствора сульфата меди. На катоде происходит восстановление Cu2+ + 2ē → Cu; на аноде — окисление 2H₂O – 4ē → 4H+ + O₂↑. 

Описание металла — простого вещества

• золотисто-красный цвет (рис. 2);
• металлический блеск;
• пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы;
• тепло- и электропроводность высокие.

Рис. 2. Медь

Химические свойства:

• Медь в ряду активности находится после водорода, это инертный металл.
• Не взаимодействует с водой.
• Не реагирует при обычных условиях с водородом, углеродом, кремнием, азотом, с растворами соляной и серной кислот, растворами щелочей.
• Взаимодействует с концентрированными растворами серной и азотной кислот.

Таблица 1

Важнейшие соединения меди

Класс веществ	Название соединения	Характер свойств
Оксиды	Оксид меди (I) Cu2O	Основной.
Оксид меди (II) CuO	Амфотерный (преобладают основные свойства).
Гидроксиды	Гидроксид меди (I) СuOH	Основной.
Гидроксид меди (II) Cu(ОН)2	Амфотерный (преобладают основные свойства).

Применение меди, ее соединений и сплавов:

• изготовление конденсаторов, механизмов для часов, ювелирных изделий с применением латуни (сплава);
• использование чистого металла и сплавов в машиностроении;
• использование оксидов в производстве стекла, эмалей;
• производство дистилляторов воды;
• выпуск проволоки, кабеля.

Кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос) — средство для борьбы с грибковыми инфекциями растений. Применяется в смеси с гашеной известью для получения более сильной бордоской жидкости. Медь используется в производстве микроудобрений. Элемент необходим растениям и животным для нормального роста и развития.

Медные сплавы, их свойства, характеристики, марки

Изготовление медных сплавов позволяет улучшить свойства меди, не теряя основных преимуществ данного металла, а также получить дополнительные полезные свойства.

Бронза

Сплав меди с оловом. Однако, с развитием технологий появились также бронзы, в которых вместо олова в состав сплава вводятся алюминий, кремний, бериллий и свинец.

Бронзы твёрже меди. У них более высокие показатели прочности. Они лучше поддаются обработке металла давлением, прежде всего, ковке.

Маркировка бронз производится буквенно-цифровыми кодами, где первыми стоят буквы Бр, означающими собственно бронзу. Добавочные буквы означают легирующие элементы, а цифры после букв показывают процентное содержание таких элементов в сплаве.

Буквенные обозначения легирующих элементов бронз:

• А – алюминий,
• Б – бериллий,
• Ж – железо,
• К – кремний,
• Мц – марганец,
• Н – никель,
• О – олово,
• С – свинец,
• Ц – цинк,
• Ф – фосфор.

Применение сплавов

Без цинка и его сплавов не способны существовать многие отрасли от машиностроения до медицины.

Применение цинковых сплавов в различных сферах и отраслях:

• машиностроительная – для производства бензобаков, крышек багажников, корпусов карбюраторов, глушителей, бензонасосов, радиаторов, насосов, фурнитуры;
• литейная – затворы оружия;
• электротехническая – изготовление аккумуляторов, батареек;
• полиграфическая – для набора текстов и печати иллюстраций;
• обрабатывание металлоконструкций – металлизация и оцинковка различных поверхностей от разрушения и коррозии металла;
• медицина – антисептические и противовоспалительные средства, получение радионуклидов для диагностики и лечения ряда заболеваний;
• производство краски – изготовление цинковых белил;
• строительная – для кровли, облицовки стен, водосточных труб, желобов;
• искусство – чеканка монет, графика;
• ювелирная – личные украшения, шкатулки, пуговицы, молнии, декоративные накладки;
• бытовая – для кухонного оборудования, карнизов.