Цинк является довольно активным металлом.
Он легко взаимодействует с кислородом, галогенами, серой и фосфором:
2 Zn + О2 = 2 ZnО (оксид цинка);
Zn + Сl2 = ZnСl2 (хлорид цинка);
Zn + S = ZnS (сульфид цинка);
3 Zn + 2 Р = Zn3Р2 (фосфид цинка).
При нагревании взаимодействует с аммиаком, в результате чего образуется нитрид цинка:
3 Zn + 2 NН3 = Zn2N3 + 3 Н2,
а также с водой:
Zn + Н2О = ZnО + Н2
и сероводородом:
Zn + Н2S = ZnS + Н2.
Образующийся на поверхности цинка сульфид предохраняет его от дальнейшего взаимодействия с сероводородом.
Цинк хорошо растворим в кислотах и щелочах:
Zn + Н2SO4 = ZnSO4 + Н2;
4 Zn + 10 НNО3 = 4 Zn(NО3)2 + NН4NО3 + 3 Н2О;
Zn + 2 КОH + 2 Н2О = К2[Zn(ОН)4] + Н2.
В отличие от алюминия цинк растворяется в водном растворе аммиака, так как образует хорошо растворимый аммиакат:
Zn + 4 NН4ОН = [Zn(NН3)4](ОН)2 + Н2 + 2 Н2О.
Цинк вытесняет менее активные металлы из растворов их солей.
СuSO4 + Zn = ZnSO4 + Сu;
СdSO4 + Zn = ZnSO4 + Сd.
Получение металлического цинка
Цинк добывают из концентратов сфалерита, смитсонита и каламина.
Сульфидные полиметаллические руды, которые содержат пирит Fe2S, галенит PbS,
халькопирит CuFeS2 и в меньшем количестве сфалерит после измельчения и размалывания подвергают обогащению сфалеритом методом селективной флотации. Если руда содержит магнетит, то для его удаления используют магнитный метод.
При прокаливании (700°) концентратов сульфида цинка в специальных печах, образуется ZnO, который служит для получения металлического цинка.
2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2+221 ккал
Для превращения ZnS в ZnO измельчённые концентраты сфалерита предварительно нагревают в специальных печах горячим воздухом
Окись цинка также получают прокаливанием смитсонита при 300°.
Металлический цинк получают путём восстановления окиси цинка углеродом
ZnO+CÞZn+CO-57 ккал
водородом
ZnO+H2ÛZn+H2O
ферросилицием
ZnO+FeSiÞ2Zn+Fe+SiO2
метаном
2ZnO+CH4Þ2Zn+H2O+C
окисьюуглерода
ZnO+COÞZn+CO2
карбидомкальция
ZnO+CaC2ÞZn+CaS+C
Металлический цинк также можно получить сильным нагреванием ZnS с железом, с углеродом в присутствии CaO, с карбидом кальция
ZnS+CaC2ÞZn+CaS+C
ZnS+FeÛ2Zn+FeS
2ZnS+2CaO+7CÞZn+2CaC2+2CO+CS2
Металлургический процесс получения металлического цинка, применяемый в промышленном масштабе, заключается в восстановлении ZnO углеродом при нагревании. В результате этого процесса ZnO восстанавливается не полностью, теряется некоторое количество цинка, идущего на образование Zn[Al2O4], и получают загрязнённый цинк.
Применение и значение для здоровья человека
Основная часть производимого цинка расходуется на изготовление антикоррозионных покрытий железа и стали. Цинк применяют в аккумуляторах и сухих элементах питания. Листовой цинк используют в типографском деле. Сплавы цинка (латунь, нейзильбер и другие) применяются в технике. ZnO служит пигментом в цинковых белилах. Соединения цинка являются полупроводниками. Раствором хлорида цинка ZnCl2 пропитывают железнодорожные шпалы, предохраняя их от гниения.
Значение цинка для человека определяется тем, что он входит в состав всех существующих ферментных систем организма и является компонентом более 300 металлоферментов, участвующих в обмене белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Цинк участвует в росте, делении и дифференцировке клеток, что обусловлено его влиянием на белковый, нуклеиновый обмен, работу генетического аппарата клетки. Цинк входит в состав костной щелочной фосфатазы и связан с кальцификацией скелета, формированием гидроксиапатита, что определяет его роль в созревании костной системы. Цинк важен для реализации линейного роста человека как внутриутробно, так и постнатально. Отмечается высокая активность цинка в процессе регенерации тканей после ранений и ожогов. Доказана уникальная роль цинка для развития и деятельности центральной нервной системы и поведения. В эксперименте показано, что при дефиците цинка медленнее вырабатываются условные рефлексы, снижается способность к обучению. Считается, что в условиях дефицита цинка изменяется ядерно-цитоплазматическое соотношение клеток мозга, задерживается развитие мозга, структурное созревание мозжечка. Дефицит цинка наиболее опасен в критические периоды развития мозга (антенатальный этап, возраст от рождения до трех лет) На фоне дефицита цинка может заметно нарушаться вкус, обоняние. Трудно преувеличить роль цинка в работе зрительного анализатора, поскольку цинк совместно с витамином А способствует образованию зрительного фермента родопсина.
Мои исследования
В условиях кабинета химии ППТ мы провели исследования Цинка и его свойств.
Цинк - это металл серебристого цвета, мягкий и ковкий. Цинк является активным металлом. Нам удалось наблюдать взаимодействия цинка со следующими веществами:
1. Действие воды на цинк:
Zn + H2O = ZnO + H2
Вывод: так как цинк является активным металлом, то цинк взаимодействует с водой с образованием оксидной пленки. Даная оксидная пленка защищает цинк от разрушения. Это свойство цинка нашло применение для создания цинковых покрытий на изделиях.
2. Действие серной кислоты на цинк:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
Вывод: Цинк взаимодействует с серной кислотой с выделением водорода.
3. Действие сульфата меди (II) на цинк:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
Вывод: так как цинк более активный металл чем медь, то он вытесняет медь из раствора сульфата меди2, при этом чистая медь восстанавливается
Коррозии металлов
| Название опыта | Ход опыта | Наблюдения | Уравнения реакций | Вывод |
| 1. Исследования условий среды, ускоряющих процесс коррозии.Взаимодействие цинка с водой | К цинку прилили воду | Реакция протекает спокойно. Выделяется водород | Zn + H2O = ZnO + H2 | Доказали, что цинк провзаимодействовал с водой с образованием оксидной пленки |
| 2. Действие цинка с серной кислотой | К цинку добавили серную кислоту | Происходит выделение Н2 | Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 | Доказали, что цинк провзаимодействовал с серной кислотой |
| 3. Взаимодействие цинка с серной кислотой в присутствии медного купороса | К цинку добавили серную кислоту и капнули медного купороса | Активное выделение Н2 | Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 | Доказали, что цинк бурно реагирует с серной кислотой в присутствии медного купороса |
| 4. Взаимодействие цинка с серной кислотой в присутствии меди | К цинку добавили медную проволоку и серную кислоту | Активное выделение Н2 | Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 | Доказали, что цинк бурно реагирует с серной кислотой в присутствии меди |
Вывод: активность цинка возрастает в присутствии меди и ее ионов.