Sinkkihistoria, ominaisuudet, rakenne, riskit, käytöt
![Sinkkihistoria, ominaisuudet, rakenne, riskit, käytöt](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/zinc-historia-propiedades-estructura-riesgos-usos_3.jpg)
- 579
- 47
- Louis Moen
Hän sinkki Se on siirtymämetalli, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään 12 ja sitä edustaa Zn -kemiallinen symboli. Se on elementin numero 24, runsaasti maapallon aivokuoressa, joka on rikkiä mineraaleissa, kuten sfaleriitti tai hiilihapotettu, kuten esmitsoniitti.
Se on erittäin tunnettu metalli populaarikulttuurissa; Sinkin katot ovat esimerkki, aivan kuten lisäravinteet mieshormonien säätelemiseksi. Se on monissa elintarvikkeissa ja on olennainen osa aineenvaihduntaprosessien äärettömiä. Sen maltillisesta saannista on useita etuja verrattuna sen ylimääräisen kielteisiin vaikutuksiin kehossa.
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/zinc-historia-propiedades-estructura-riesgos-usos.jpg)
Sinkki on ollut tiedossa kauan ennen sen hopeaväriä galvanoidut teräkset ja muut metallit. Messing. Nykyään sen kultaväri todistaa yleensä joitain soittimia.
Se on myös metalli, jolla alkaliparistot valmistetaan, koska sen pelkistävä teho ja elektronien luovuttamisen helppous tekevät siitä hyvän vaihtoehdon anodisena materiaalina. Sen pääkäyttö on terästen galvanointi, peittämällä ne sinkistä makaa.
Johdannaisyhdisteissä hapettumisnumerolla tai tilalla +2 on yleensä. Siksi Zn -ionia otetaan huomioon2+ kääritty molekyyli- tai ioniympäristöihin. Kun taas Zn2+ Se on Lewis -happo, joka voi aiheuttaa ongelmia soluissa, koordinoitu muiden molekyylien kanssa, jotka ovat positiivisesti vuorovaikutuksessa entsyymien ja DNA: n kanssa.
Siksi sinkki on tärkeä monien metallo-entsyymien kofaktori. Huolimatta valtavasta tärkeästä biokemiastaan ja välähdyksen ja vihertävien liekkien hehkumisesta, tieteen maailmassa sitä pidetään "tylsänä" metallina; Koska sen ominaisuuksista puuttuu muiden metallien houkuttelevuus, samoin kuin niiden sulatuspiste on huomattavasti pienempi kuin heidän.
[TOC]
Historia
Antiikki
Sinkki on manipuloinut tuhansia vuosia; Mutta huomaamatta, koska muinaiset sivilisaatiot, mukaan lukien persialaiset, roomalaiset, transilvanit ja kreikkalaiset, ovat jo valmistettuja esineitä, kolikoita ja messinki -aseita.
Siksi messinki on yksi vanhimmista seoksista, jotka tunnetaan. He valmistivat sen kalamiinimineraalista, Zn4Joo2JOMPIKUMPI7(VAI NIIN)2· H2Tai, jotka jauhettuvat ja lämmittivät villan ja kuparin läsnä ollessa.
Prosessin aikana pienet metallisen sinkin määrät, jotka olisivat voineet muodostua, pääsivät höyryksi, tosiasia, joka viivästyi vuosien ajan sen tunnistamisen kemialliseksi elementille. Vuosisatojen kuluessa messinki ja muut seokset kasvattivat sinkkipitoisuuttaan, pukeutuivat harmaampiin.
Neljännentoista vuosisadan aikana Intiassa he olivat jo onnistuneet tuottamaan metallista sinkkiä, jota he kutsuivat Jasada ja niitä markkinoitiin tuolloin Kiinan kanssa.
Ja niin alkemistit pystyivät hankkimaan sen kokeilunsa suorittamiseksi. Se oli tunnettu historiallinen hahmo Paracelsus, joka kutsui häntä "sinkkiksi", mahdollisesti sinkkikiteiden väliseen samankaltaisuuteen hampaidensa kanssa. Vähitellen, muiden nimien ja useiden kulttuurien keskellä, nimi 'sinkki' päätyi tämän metallin jalustamiseen.
Eristäytyminen
Vaikka Intia tuotti jo metallista sinkkiä 1300 vuoden jälkeen, tämä tuli menetelmästä, jota käytettiin kalaminaa villalla; Siksi se ei ollut metallinäyte huomattavan puhtauden suhteen. William Champion paransi tätä menetelmää vuonna 1738, Iso -Britannia, käyttämällä pystysuoraa sameaa uunia.
Vuonna 1746 saksalainen kemisti Andreas Sigismund Marggragra saatiin "ensimmäistä kertaa" puhdasta sinkin näyte kalamiinin lämmittämisestä vihanneshiilen läsnä ollessa (parempi pelkistävä aine kuin villa), kulhon sisällä kuparin kanssa. Tämä tapa tuottaa sinkkiä kehittyi kaupallisesti ja rinnakkain mestarin kanssa.
Sitten kehitettiin prosesseja, joista tuli lopulta kalamiini, käyttämällä sinkkioksidia sen sijaan; toisin sanoen hyvin samanlainen kuin nykyinen pyrometallurginen prosessi. Uunit paranivat myös kyvyn tuottamaan määriä kasvavaa sinkkiä.
Siihen asti ei vieläkään ollut sovellusta, joka vaati valtavia määriä sinkkiä; Mutta se muuttui Luigi Galvanin ja Alessandro Voltan panoksella, jotka antoivat tietä galvanisaation käsitteelle. Volta suunnitteli myös niin kutsutun galvaanisen solun, ja pian sinkki oli osa kuivien paristojen suunnittelua.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Fyysinen ulkonäkö
Se on harmahtavaa metallia, saatavana yleensä rakeistettuina tai pölyinä. Fyysisesti se on heikko, joten se ei edusta hyvää vaihtoehtoa sovelluksille, joissa sinun tulisi tukea raskaita esineitä.
Se on myös hauras, vaikka se kuumennetaan yli 100 ºC, siitä tulee muokattava ja muovattava; jopa 250 ºC, lämpötila, jossa siitä tulee hauras ja suihkuttaa uudelleen.
Voi palvella sinua: OxácidoMoolimassa
65,38 g/mol
Atominumero (z)
30
Sulamispiste
419,53 ºC. Tämä matala sulamispiste osoittaa sen heikon metallisidoksensa. Sulamassa sen ulkonäkö on samanlainen kuin nestemäisen alumiinin ulkonäkö.
Kiehumispiste
907 ºC
Itsensuuntainen lämpötila
460 ºC
Tiheys
-7,14 g/ml huoneenlämpötilassa
-6,57 g/ml sulamispisteessä, ts. Vain sulamalla tai sulamalla
Sulamislämpö
7,32 kJ/mol
Höyrystyslämpö
115 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti
25.470 J/(mol · k)
Elektronegatiivisuus
1.65 Pauling -asteikolla
Ionisaatioenergiat
-Ensimmäinen: 906,4 kJ/mol (Zn+ kaasumainen)
-Toinen: 1733,3 kJ/mol (Zn2+ kaasumainen)
-Kolmas: 3833 kJ/mol (Zn3+ kaasumainen)
Atomiradio
Empiirinen 134 pm
Radiokovalenttinen
122 ± 4 pm
Mohsin kovuus
2,5. Tämä arvo on huomattavasti alhaisempi muiden siirtymämetallien kovuuden suhteen, volframi.
Magneettinen järjestys
Diagneettinen
Lämmönjohtokyky
116 w/(m · k)
Sähkövastus
59 nω · m 20 ° C: ssa
Liukoisuus
Se on liukenematon veteen niin kauan kuin se suojaa sitä oksidikerroksensa. Kun tämä on poistettu hapon tai emäksen hyökkäyksellä, sinkki lopulta reagoi veden kanssa kompleksin muodostamiseksi2-A62+, Sijaitsee Zn2+ Vesimolekyylien rajoitetun oktaedron keskellä.
Hajoaminen
Kun palovammat, voit vapauttaa myrkyllisiä hiukkasia ilmasta ilmassa. Prosessissa havaitaan vihertävä väri ja loistava valo.
Kemialliset reaktiot
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/zinc-historia-propiedades-estructura-riesgos-usos_2.jpg)
Sinkki on reaktiivinen metalli. Huoneen lämpötilassa kerros oksidia ei vain peittää sitä, vaan myös peruskarbonaatin lisäksi Zn5(VAI NIIN)6(Yhteistyö3-A2, tai jopa sulfidi, Zns. Kun tämä monipuolisen koostumuksen kerros tuhoutuu hapon hyökkäyksellä, metalli reagoi:
Zn (s) + h2Sw4(AC) → Zn2+(AC) + niin42 -(AC) + H2(g)
Kemiallinen yhtälö, joka vastaa sen reaktiota rikkihappoon ja:
Zn (s) + 4 hno3(AC) → Zn (ei3-A2(AC) + 2 EI2(g) + 2 h2Tai (l)
Suolahapolla. Molemmissa tapauksissa, vaikka se ei ole kirjoitettu, Zn -kompleksi ACU on läsnä (OH2-A62+; Lukuun ottamatta, jos väliaine on emäksistä, saosta sinkkihydroksidi, Zn (OH)2-
Zn2+(AC) +2OH-(AC) → Zn (OH)2(S)
Joka on valkoinen, amorfinen ja amfoteerinen hydroksidi, joka pystyy jatkamaan reagoimaan useamman OH -ionin kanssa--
Zn (OH)2(S) + 2OH-(AC) → Zn (OH)42-(AC)
Zn (OH)42- Se on sinkki -anioni. Itse asiassa, kun sinkki reagoi sellaisen vahvan emäksen kanssa, kuten konsentroituneen NaOH: n, natrium sinkki -kompleksi tuotetaan suoraan2[Zn (Voi4:
Zn (s) + 2NaOH (AC) + 2H2Tai (l) → Na2[Zn (Voi4)] (ac) +h2(g)
Sinkki voi myös reagoida ei -metallisiin elementteihin, kuten halogeenit kaasumaisessa tilassa tai rikki:
Zn (s) + i2(g) → Zni2(S)
Zn (s) +s (s) → zns (t) (ylivoimainen kuva)
Isotoopit
Sinkki on luonteeltaan viidellä isotoopilla: 64Zn (49,2 %), 66Zn (27,7 %), 68Zn (18,5 %), 67Zn (4 %) ja 70Zn (0,62 %). Muut ovat synteettisiä ja radioaktiivisia.
Elektroninen rakenne ja kokoonpano
Sinkkiatomit kiteytyvät kompaktissa kuusikulmiorakenteessa (HCP), vaikka se on vääristynyt, sen metallisen sidoksen tuote. Valencia -elektronit, jotka hallitsevat tällaista vuorovaikutusta
[AR] 3D10 4S2
Molemmat orbitaalit ovat täydellisiä.
Näin ollen Zn -atomit eivät ole kovin yhtenäisiä, jotka on valmistettu niiden alhaisessa sulamispisteessä (419,53 ºC) verrattuna muihin siirtymämetalleihin. Itse asiassa sellainen on ominaisuus ryhmälle 12 metalleille (elohopean ja kadmiumin vieressä), joten joskus he epäilevät, pitäisikö lohko DS: n elementtejä todella harkita.
Vaikka 3D- ja 4S -kiertoradat ovat täynnä, sinkki on hyvä sähköjohdin; Siksi heidän Valencia -elektronit voivat “hypätä” ajobändin.
Hapetusluvut
Sinkin on mahdotonta menettää kaksitoista Valencian elektroniaan tai hapetusluku tai tila +12, olettaen, että Zn -kationin olemassaolo12+. Sen sijaan se menettää vain kaksi elektroniaan; Erityisesti 4S -kiertoradan, käyttäytyvät samalla tavalla kuin alkalinettimetallit (SR. Scholambara).
Kun tämä tapahtuu, sanotaan, että sinkki osallistuu yhdisteeseen +2 -hapettumisnumerolla tai tilalla; toisin sanoen olettaen Zn -kationin olemassaolo2+. Esimerkiksi sen oksidissa ZnO, sinkillä on tämä hapettumisnumero (Zn2+JOMPIKUMPI2--A. Sama pätee moniin muihin yhdisteisiin, ajatella, että vain Zn (ii) on olemassa.
Voi palvella sinua: butanone: rakenne, ominaisuudet ja käytötOn kuitenkin myös Zn (i) tai Zn+, joka on menettänyt vain yhden 4S -kiertoradan elektronista. Toinen mahdollinen sinkin hapettumisnumero on 0 (Zn0 -), missä niiden neutraalit atomit ovat vuorovaikutuksessa kaasumaisten tai orgaanisten molekyylien kanssa. Siksi se voi näyttää Zn2+, Zn+ tai Zn0 -.
Kuinka se saadaan
Raaka materiaali
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/zinc-historia-propiedades-estructura-riesgos-usos_3.jpg)
Sinkki on paikoillaan kaksikymmentäneljä maan aivokuoren runsaimmista elementeistä. Sitä löytyy yleensä rikimineraaleista, jaettu planeetan leveyteen.
Metallin saamiseksi puhtaassa muodossaan on ensin tarpeen kerätä maanalaisissa tunneleissa sijaitsevat kivet ja keskittää sinkki -rikkaat mineraalit, jotka edustavat todellista raaka -ainetta.
Näistä mineraaleista voidaan mainita: Sphaleriitti tai Wurzita (ZNS), 50 -luvut (ZnO), Willemita (Zn2Sitoa4), Esmitsonita (Znco3) ja Gahnita (Znal2JOMPIKUMPI4-A. Spheny on ylivoimaisesti sinkin päälähde.
Kalsiini
Kun mineraali on keskittynyt kivien vaahdotusprosessin jälkeen, se on laskettava sulfidien muuttamiseksi vastaavaksi. Tässä vaiheessa mineraali vain kuumenee hapen läsnä ollessa ja kehittää seuraavaa kemiallista reaktiota:
2 Zns (t) + 3 o2(g) → 2 zno (s) + 2 niin2(g)
Niin2 Reagoi myös hapen kanssa niin tuottamiseksi3, yhdiste rikkihapon synteesiä varten.
Kun ZnO on saatu, tämä voidaan lähettää joko pyrometallurgiseen prosessiin tai elektrolyysiin, jossa lopputulos on metallisen sinkin muodostuminen.
Pyrometallurginen prosessi
ZnO vähenee hiilellä (mineraali tai koakki) tai hiilimonoksidilla:
2 ZnO (s) + C (s) → 2 Zn (g) + CO2(g)
Zno (s) + co (g) → zn (g) + co2(g)
Tämän prosessin vaikeus on kaasun sinkin generointi sen alhaisen kiehumispisteen jälkeen, jonka ylittää uunin korkeat lämpötilat. Siksi sinkkihöyryt on tislata ja erillään muista kaasuista, kun taas niiden sulan lyijyn kiteet ovat tiivistettyjä.
Elektrolyyttinen prosessi
Kahdesta hankkimismenetelmästä tämä on eniten käytetty maailmanlaajuisesti. ZnO reagoi laimennetun rikkihapon kanssa sinkki -ionien, kuten niiden sulfaattisuolan, upottamiseen:
Zno (s) + h2Sw4(AC) → Znso4(AC) + H2Tai (l)
Lopuksi tämä ratkaisu on elektrolys metallisen sinkin tuottamiseksi:
2 Znso4(AC) + 2 h2Tai (l) → 2 Zn (s) + 2 h2Sw4(AC) + tai2(g)
Riskejä
Kemiallisten reaktioiden luvussa mainittiin, että vetykaasu on yksi päätuotteista, kun sinkki reagoi veden kanssa. Siksi metallisessa tilassa se on varastoitava kunnolla ja happojen, emästen, veden, rikin tai jonkin lämmönlähteen ulottumattomissa; Muuten palojoukkojen riski.
Mitä hienoimmin jaettu sinkki on, sitä suurempi tulipalon tai jopa räjähdyksen riski.
Loput, niin kauan kuin lämpötila ei ole lähellä 500 ° C, sen kiinteä tai rakeistettu muoto ei edusta vaaraa. Jos se peittää oksidikerros, sitä voidaan manipuloida paljain käsin, koska se ei reagoi niiden kosteuden kanssa; Kuitenkin, kuten mikä tahansa kiinteä, se ärsyttää silmiä ja hengitysteitä.
Vaikka sinkki on välttämätön terveydelle, ylimääräinen annos voi aiheuttaa seuraavia oireita tai sivuttaisia vaikutuksia:
- Pahoinvointi, oksentelu, ruoansulatushäiriöt, päänsärky ja vatsa tai ripuli.
- Siirtää kuparia ja rautaa sen imeytymisen aikana suolistossa, mikä heijastuu kasvaviin heikkouksiin raajoissa.
- Munuaislaskelmat.
- Hajutunnon menetys.
Sovellukset
- Metalli
Seokset
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/zinc-historia-propiedades-estructura-riesgos-usos_4.jpg)
Ehkä sinkki on yksi metalleista yhdessä kuparin kanssa, joka muodostaa tunnetuimmat seokset: messinki ja galvanoitu rauta. Messinkiä on havaittu, että musiikillisen orkesterin aikana on useita kertoja, koska instrumenttien kultainen kirkkaus johtuu osittain mainitusta kuparista ja sinkkiseoksesta.
Metallisella sinkillä itsessään ei ole liian paljon käyttöä, vaikka rullataan. Kun tämän metallin kerros on elektrodepos toisessa, ensimmäinen suojaa toista korroosiolta olemalla alttiimpi hapettumiselle; eli sinkki hapettuu ennen rautaa.
Siksi teräkset galvanoituvat (ne kattavat sinkin kanssa) niiden kestävyyden lisäämiseksi. Esimerkkejä näistä galvanoiduista teräksistä on myös "sinkki" katto sinfiini.
Voi palvella sinua: kromatogrammiSinulla on myös Aluzinc, alumiini-sinkkiseos, jota käytetään siviilirakenteissa.
Vähentävä aine
Sinkki on hyvä pelkistävä aine, joten se menettää elektronit toiselle lajille voittaakseen ne; erityisesti metallikation. Sen pelkistävän vaikutuksen pölymisessä on vielä nopeampaa kuin rakeistetun kiinteän aineen.
Sitä käytetään metallien saamisprosesseissa mineraaleistaan; kuten rodio, hopea, kadmium, kulta ja kupari.
Samoin sen pelkistävää vaikutusta käytetään vähentämään orgaanisia lajeja, jotka voivat olla mukana öljyteollisuudessa, kuten bentseeni ja bensiini, tai lääketeollisuudessa. Toisaalta sinkkipöly löytää myös levityksen sinkki-manganilaisen dioksidin emäksisistä paristoista.
Sekalainen
Sinkkipöly ottaen huomioon sen reaktiivisuuden ja energisen palamisen, löytää käyttöä lisäaineena otteluiden päähän, räjähteissä ja ilotulituksissa (ne opettavat valkoisia välähdyksiä ja vihertäviä liekkejä).
- Yhdisteet
Sulfidi
Sinkkisulfidin ominaisuus on fosforesoiva ja luminesoiva, joten sitä käytetään kevyiden maalien kehittämisessä.
Oksidi
Sen oksidin valkoista väriä, kuten sen puolitaloa ja valokuvien johtavuutta, käytetään keraamisena pigmentinä ja paperina. Lisäksi sitä on läsnä talkki-, kosmetiikka-, kumi-, muovissa, kankaissa, lääkkeissä, musteissa ja emaloissa.
Ravitsemuslisä
Kehomme tarvitsee sinkkiä suorittaakseen monia sen elintärkeitä toimintoja. Sen hankkimiseksi se sisällytetään joihinkin ravitsemuslisäaineisiin oksidin, glukonaatin tai asetaatin muodossa. Se on myös voiteissa palovammojen ja ihon ärsytysten lievittämiseksi ja shampuksissa.
Jotkut tunnetut tai niihin liittyvät hyödyt sinkin saanniin ovat:
- Parantaa immuunijärjestelmää.
- Se on hyvä anti -inflammatorinen.
- Vähentää yleisen kylmän ärsyttäviä oireita.
- Estää soluvaurioita verkkokalvossa, joten sitä suositellaan visioon.
- Se auttaa säätelemään testosteronitasoja ja liittyy samoin miesten hedelmällisyyteen, heidän siittiöiden laatuun ja lihaskudoksen kehitykseen.
- Säätelee aivojen neuronien välisiä vuorovaikutuksia, joten se liittyy muistin ja oppimisen parannuksiin.
-Ja lisäksi se on tehokas ripulin hoidossa.
Nämä sinkkilisäaineet saavutetaan markkinoilla kapselina, tabletteina tai siirappina.
Biologinen paperi
Hiilihydraasissa ja karboksisympidaasissa
Uskotaan, että sinkki on osa 10% ihmiskehon entsyymeistä, noin 300 entsyymiä. Heidän joukossaan he voivat mainita hiilihydraasin ja karboksipeptidaasin.
Hiilihydraasi, sinkiriippuvainen entsyymi, toimii kudostasolla, joka katalysoi hiilidioksidin reaktiota veden kanssa bikarbonaatin muodostamiseksi. Kun bikarbonaatti keuhkoihin, entsyymi kääntää reaktion ja muodostuu hiilidioksid.
Karboksipeptidaasi on eksopeptidaasi, joka sulattaa proteiineja, vapauttaen aminohappoja. Sinkki toimii tarjoamalla positiivisen kuorman, joka helpottaa entsyymin vuorovaikutusta kaivaavan proteiinin kanssa.
Eturauhasen toiminnassa
Sinkkiä on läsnä ihmiskehon eri elimissä, mutta se on suurin eturauhasen ja siemennesteen keskittymä. Sinkki on vastuussa eturauhasen toiminnasta ja miesten lisääntymiselimien kehityksestä.
Sinkkisormit
Sinkki puuttuu RNA -aineenvaihduntaan ja DNA: han. Sinkkisormit (Zn-Fingers) koostuvat sinkkiatomeista, jotka toimivat sitoutumissiltoina proteiinien välillä, jotka yhdessä puuttuvat useisiin toimintoihin.
Sinkkisormit ovat hyödyllisiä DNA: n lukemisessa, kirjoittamisessa ja transkriptiossa. Lisäksi on hormoneja, jotka käyttävät niitä toiminnoissa, jotka liittyvät kasvun homeostaasiin koko kehossa.
Glutamaatissa
Glutamaatti on tärkein herättävä välittäjäaine aivokuoressa ja aivovarsilla. Sinkki kertyy glutaminergisiin presynaptisiin rakkuloihin, jotka puuttuvat välittäjäaineiden glutamaatin ja hermosolujen herkkyyden säätelyyn.
On näyttöä siitä, että välittäjäaineiden glutamaatin liioiteltu vapautuminen voi olla neurotoksinen vaikutus. Siksi on mekanismeja, jotka säätelevät heidän vapautumistaan. Sinkin homeostaasilla on siis tärkeä rooli hermoston toiminnallisessa säätelyssä.
Viitteet
- Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Sinkki. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
- Michael Pilgaard. (16. heinäkuuta 2016). Sinkki: kemialliset reaktiot. Toipunut: Pilgaardelegs.com
- Kansallinen bioteknologiatietojen keskus. (2019). Sinkki. Pubchem -tietokanta. CID = 23994. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
- Wojes Ryan. (25. kesäkuuta 2019). Sinkkimetallin ominaisuudet ja käytöt. Toipunut: Tasapaino.com
- Herra. Kevin a. Boudreaux. (S.F.-A. Sinkki + rikki. Toipunut: Angelo.Edu
- Alan w. Richards. (12. huhtikuuta 2019). Sinkinkäsittely. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
- Puhtaus sinkkimetallit. (2015). Teollisuussovellus. Toipunut: Purityzinc.com
- Nordqvist, J. (5. joulukuuta 2017). Mitkä ovat sinkin terveyshyödyt? Lääketieteelliset uutiset tänään. Toipunut: MedicalNewstody.com
- « Seriinin ominaisuudet, toiminnot, aineenvaihdunta, ruoka
- Rodion historia, ominaisuudet, rakenne, käyttö, riskit »