Цинк
Цинк (Zn, лат. zincum) хемијски елемент је из групе IIB,[3] са атомским бројем 30. По неким аспектима цинк је хемијски сличан магнезијуму: оба елемента имају само једно оксидационо стање (+2), и јони Zn2+ и Mg2+ су сличне величине. Цинк је 24. најзаступљенији елемент у Земљиној кори и има пет стабилних изотопа. Најизобилнија руда цинка је сфалерит, минерал цинк сулфида. Највећа налазишта цинка су у Аустралији, Азији и Сједињеним Државама. Цинк се рафинира путем флотације руде пеном, топљења, и финалне екстракције користећи електричну струју.
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Општа својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Име, симбол | цинк, Zn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изглед | плавичаст | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| У периодном систему | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомски број (Z) | 30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Група, периода | група 12, периода 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Блок | d-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Категорија | постпрелазни метал, алтернативно се сматра прелазним металом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Рел. ат. маса (Ar) | 65,38(2)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ел. конфигурација | [Ar] 3d10 4s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по љускама | 2, 8, 18, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Физичка својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Агрегатно стање | чврст | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тачка топљења | 692,68 K (419,53 °C, 787,15 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тачка кључања | 1180 K (907 °C, 1665 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Густина при с.т. | 7,14 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| течно ст., на т.т. | 6,57 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топлота фузије | 7,32 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топлота испаравања | 115 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мол. топл. капацитет | 25,470 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Напон паре
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомска својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Оксидациона стања | −2, 0, +1, +2 (амфотерни оксид) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Електронегативност | 1,65 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Енергије јонизације | 1: 906,4 kJ/mol 2: 1733,3 kJ/mol 3: 3833 kJ/mol (остале) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомски радијус | 134 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ковалентни радијус | 122±4 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Валсов радијус | 139 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Остало | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кристална структура | збијена хексагонална (HCP) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Брзина звука танак штап | 3850 m/s (на с.т.) (rolled) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топл. ширење | 30,2 µm/(m·K) (на 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топл. водљивост | 116 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Електрична отпорност | 59,0 nΩ·m (на 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магнетни распоред | дијамагнетичан | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магнетна сусцептибилност (χmol) | −11,4·10−6 cm3/mol (298 K)[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Јангов модул | 108 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Модул смицања | 43 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Модул стишљивости | 70 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Поасонов коефицијент | 0,25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мосова тврдоћа | 2,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бринелова тврдоћа | 327–412 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS број | 7440-66-6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Историја | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Откриће | индијски металурзи (пре 1000 год. п. н. е.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Прва изолација | Андреас Сигисмунд Марграф (1746) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Препознат као јединствени метал заслугом | Расаратне Самукаје (800) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Главни изотопи | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Месинг, легура бакра и цинка у разним пропорцијама, је кориштена још од трећег миленијума п. н. е. у Егејској области, Ираку, Уједињеним Арапским Емиратима, Калмикији, Туркменистану и Грузији, и у другом миленијуму п. н. е. у Западној Индији, Узбекистану, Ирану, Сирији, Ираку, и Израелу/Палестини.[4][5][6] Метални цинк није произвођен у великим количинама до 12. века у Индији, мада је био познат античким Римљанима и Грцима.[7] Рудници у Раџастану су пружили дефинитивне доказе о продукцији цинка која датира уназад до 6. века п. н. е..[8] Тренутно најстарији докази о постојању чистог цинка потичу из Завара у Раџастану, из раног 9. века када је кориштен процес дестилације за добијање чистог цинка.[9] Алхемичари су спаљивали цинк у ваздуху да би формирали оно што су они називали „филозофском вуном” или „снежно бело”.
Историја
Још у старом веку цинк је био основни материјал за производњу легуре месинга. Као самосталан метал, откривен је у Индији или Кини пре 1500. п. н. е., а у Европу је донет крајем 16. века.[10][11] Већ 1679. године код немачког града Касела отвара се прва радионица за производњу месинга.
Сматра се да је фламански металург П.М. де Респур први екстраховао метални цинк из цинк-оксида 1668. године.[12] Већ почетком 18. века, Етјен Франсоа Жофрој описује како се цинк-оксид кондензује у жуте кристале на жељезним шипкама које су стављене изнад цинкове руде при топљењу.[12] У Британији, металург Џон Лејн је извео експеримент да истапања цинка 1726. године.[13] Године 1738. британски металург Вилијам Чампион је патентирао процес екстракције цинка из каламина у вертикалној топионици.[13] Његова технологија је донекле слична оној коју су користили у цинковим рудницима Завар у Раџастану, међутим нема доказа да је он посетио Индију.[14] Чампионов процес се користио све до 1851. године.
Особине
Физичке
Метални цинк је блештавобео, неплеменити метал, који је на собној температури и изнад 200 °C доста крхак. На температурама између 100 и 200 °C је доста дуктилан и лако се може деформисати. Његов прелом је сребрено бео. Цинк се кристализује у хексагонском кугластом кристалном систему. Он се заправо простире вертикално по слојевима кугле, а размаци између атома цинка се међусобно незнатно разликују, унутар слоја 264,4 pm, а између слојева 291,2 pm[15].
Хемијске
Стајањем на ваздуху на површини цинка се формира отпорни заштитни слој састављен из цинк-оксида и цинк-карбоната (Zn5(OH)6(CO3)2). Због тога се цинк, и поред својих неплеменитих особина користи за заштиту од корозије (поцинкавање челичних предмета и слично). Цинк се раствара у киселинама дајући цинкове двовалентне соли а у базама даје цинкате [Zn(OH)4]2−. Један изузетак је цинк високе чистоће (99,999%), који не реагује са киселинама. Цинк се у својим спојевима јавља готово искључиво са оксидационим бројем +2 (двовалентан).
Хемијски, цинк се убраја у неплемените метале (редокс потенцијал -0,763 волта). Ово се може искористити на примјер, да би се племенити и други метали издвојили у елементарном стању из својих соли путем редукције, као што је ова замена бакра цинком из соли бакра:
Изотопи
Познато је укупно 29 изотопа цинка од 54Zn до 83Zn те још додатних десет нуклеарних изомера.[16] Од њих, пет изотопа је стабилно 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn и могу се наћи у природи. Не постоје природни радиоактивни изотопи цинка. Најчешћи изотоп је 64Zn са 48,63% удела у природном односу изотопа. Након њега следе 66Zn са 27,90%, 68Zn са 18,75%, 67Zn са 4,10%, и као најређи природни изотоп је 70Zn са уделом 0,62%.[16] Најстабилнији вештачки изотоп је бета и гама радијацијски изотоп 65Zn са временом полураспада од 244 дана. Овај и нуклеарни изомер 69m служе као средство за праћење (трасер) у нуклеарној медицини. Као једини природни изотоп 67Zn се може доказати путем НМР спектроскопије.
Заступљеност
Заступљен је у земљиној кори у количини од 75 ppm у облику минерала - углавном ZnS, ZnO и смитсонита.Намирнице које су богате цинком су: остриге, посно месо и рибе, а има га има и у зрнастом хлебу.
Физичке и хемијске особине
Метални цинк је блештаво бео, крхак метал. На ваздуху подлеже оксидацији слично алуминијуму, али га слој оксида штити од даље корозије. Цинк је врло реактиван, како у киселој, тако и у базној средини.
Једињења
Најпознатије једињење цинка је његов оксид ZnO, који се користи као додатак за боје и лакове.[17]
Примена
Од многих примена цинка, издвајамо следеће:
Биолошки значај
Цинк је један од микроелемената и налази се у многим ензимима. Између осталог има удела и у минерализацији костију, синтези беланчевина, зарастању рана, утиче на рад имунолошког система, правилну расподелу инсулина и штедњу холестерола и витамина А. Има удела и у регулацији крвног притиска и срчаног ритма.
Одрасле особе дневно треба да га уносе у организам најмање 5 милиграма, а препоручује се око 15-20 милиграма.
Недостатак цинка узрокује: малокрвност, успоравање темпа раста, споро зарастање рана, запаљења коже... Недостатак цинка код деце изазива нижи раст и спорији умни развој.
Цинк делује као лек за болести желуца, реуматизам, кожне болести ...
Систематско узимање неких лекова и алкохола утиче на смањење количине цинка у човековом организму.
Соли цинк (II) изазивају рак уколико се уносе у великим количинама.
Галерија
Узорак цинка.
Цинк се на ваздуху превлачи слојем оксида.
Сагоревање цинка.
Немачки новац из 1921. године, направљен само од цинка.
Грумени цинка
Цинк
Хемијски јеж
Олово-цинкова руда
Цинкана фолија
Месингана коцка
.jpg)
Референце
Литература
Спољашње везе
- Zinc Fact Sheet from the U.S. National Institutes of Health
- History & Etymology of Zinc
- Statistics and Information from the U.S. Geological Survey
- Reducing Agents > Zinc
- American Zinc Association Information about the uses and properties of zinc.
- ISZB International Society for Zinc Biology, founded in 2008. An international, nonprofit organization bringing together scientists working on the biological actions of zinc.
- Zinc-UK Founded in 2010 to bring together scientists in the United Kingdom working on zinc.
- Zinc at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- ZincBind Архивирано на сајту Wayback Machine (26. фебруар 2019) - a database of biological zinc binding sites.
