Цинк используют как. Химические, физические свойства и характеристики цинка

Области применения цинка в процентном отношении:

Цинкование - 45-60 %
В медицине (оксид цинка как антисептик) - 10 %
Производство сплавов - 10 %
Производство резиновых шин - 10 %
Масляные краски - 10 %

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применение цинка в металлургии

Этот металл по-прежнему остается основой промышленности. По выплавке чугуна и стали и сейчас судят о мощи государства. А чугун и сталь подвержены коррозии, и, несмотря на значительные успехи, достигнутые человечеством в борьбе с «рыжим врагом», коррозия ежегодно губит десятки миллионов тонн металла.

Нанесение на поверхность стали и чугуна тонких пленок коррозионно-стойких металлов – важнейшее средство защиты от коррозии. А на первом месте среди всех металлопокрытий – и по важности, и по масштабам – стоят покрытия цинковые. На защиту стали идет 40% мирового производства цинка!

Оцинкованные ведра, оцинкованная жесть на крышах домов – вещи настолько привычные, настолько будничные, что мы, как правило, не задумываемся, а почему, собственно, они оцинкованные, а не хромированные или никелированные? Если же такой вопрос возникает, то «железная логика» мигом выдает однозначный ответ: потому что цинк дешевле хрома и никеля. Но дело не в одной дешевизне.

Цинковое покрытие часто оказывается более надежным, нежели остальные, потому что цинк не просто механически защищает железо от внешних воздействий, он его химически защищает.

Кобальт, никель, кадмий, олово и другие металлы, применяемые для защиты железа от коррозии, в ряду активности металлов стоят после железа. Это значит, что они химически более стойки, чем железо. Цинк же и хром, наоборот, активнее железа. Хром в ряду активности стоит почти рядом с железом (между ними только галлий), а цинк – перед хромом.

Процессы атмосферной коррозии имеют электрохимическую природу и объясняются с электрохимических позиций. Но в принципе механизм защиты железа цинком состоит в том, что цинк – металл более активный – прежде, чем железо, реагирует с агрессивными компонентами атмосферы. Получается, словно металлы соблюдают правило солдатской дружбы: сам погибай, а товарища выручай... Конечно, металлы не солдаты, тем не менее, цинк выручает железо, погибая.

Вот как это происходит.

В присутствии влаги между железом и цинком образуется микрогальванопара, в которой цинк – анод. Именно он и будет разрушаться при возникшем электрохимическом процессе, сохраняя в неприкосновенности основной металл. Даже если покрытие нарушено – появилась, допустим, царапина, – эти особенности цинковой защиты и ее надежность остаются неизменными. Ведь и в такой ситуации действует микрогальванопара, в которой цинк принесен в жертву, и, кроме того, обычно в процессе нанесения покрытия железо и цинк реагируют между собой. И чаще всего царапина оголяет не само железо, а интерметаллическое соединение железа с цинком, довольно устойчивое к действию влаги.

Существен и состав продукта, образующегося при «самопожертвований» элемента №30. Активный цинк реагирует с влагой воздуха и одновременно с содержащимся в нем углекислым газом. Образуется защитная пленка состава 2ZnCO 3 · Zn(OH) 2 , имеющая достаточную химическую стойкость, чтобы защитить от реакций и железо, и сам цинк. Но если цинк коррелирует в среде, лишенной углекислоты, скажем, в умягченной воде парового котла, то пленка нужного состава образоваться не может, и в этом случае цинковое покрытие разрушается намного быстрее.

Как же наносят цинк на железо? Способов несколько. Поскольку цинк образует сплавы с железом, быстро растворяя его даже при невысоких температурах, можно наносить распыленный цинк на подготовленную стальную поверхность из специального пистолета. Можно оцинковывать сталь (это самый старый способ), просто окуная ее в расплавленный цинк. Кстати, плавится он при сравнительно низкой температуре (419,5°C). Есть, конечно, электролитические способы цинкования. Есть, наконец, метод шерардизации (по имени изобретателя) применяемый для покрытия небольших деталей сложной конфигурации, когда особенно важно сохранить неизменными размеры.

В герметически закрытом барабане детали, пересыпанные цинковой пылью, выдерживают в течение нескольких часов при 350...375°C. В этих условиях атомы цинка достаточно быстро диффундируют в основной материал; образуется железоцинковый сплав, слой которого не «уложен» поверх детали, а «внедрен» в нее.

Приготовление латуни с помощью цинка

Приготовление латуни восстановлением особого камня – кадмея углем в присутствии меди описано у Гомера, Аристотеля, Плиния Старшего. В частности, Аристотель писал о добываемой в Индии меди, которая «отличается от золота только вкусом».

Действительно, в довольно многочисленной группе сплавов, носящих общее название латуней, есть один (Л-96, или томпак), по цвету почти неотличимый от золота. Между прочим, томпак содержит меньше цинка, чем большинство латуней: цифра за индексом Л означает процентное содержание меди. Значит, на долю цинка в этом сплаве приходится не больше 4%.

Можно предполагать, что металл из кадмеи и в древности добавляли в медь не только затем, чтобы осветлить ее. Меняя соотношение цинка и меди, можно получить многочисленные сплавы с различными свойствами. Не случайно латуни поделены на две большие группы – альфа и бета-латуни. В первых цинка не больше 33%.

С увеличением содержания цинка пластичность латуни растет, но только до определенного предела: латунь с 33 и более процентами цинка при деформировании в холодном состоянии растрескивается; 33%Zn – рубеж роста пластичности, за которым латунь становится хрупкой.

Впрочем, могло случиться, что за основу классификации латуней взяли бы другой «порог» – все классификации условны, ведь и прочность латуней растет по мере увеличения в них содержания цинка, но тоже до определенного предела. Здесь предел иной – 47...50% Zn. Прочность латуни, содержащей 45% Zn, в несколько раз больше, чем сплава, отлитого из равных количеств цинка и меди.

Широчайший диапазон свойств латуней объясняется прежде всего хорошей совместимостью меди и цинка: они образуют серию твердых растворов с различной кристаллической структурой. Так же разнообразно и применение сплавов этой группы. Из латуней делают конденсаторные трубки и патронные гильзы, радиаторы и различную арматуру, множество других полезных вещей – всего не перечислить.

И что здесь особенно важно. Введенный в разумных пределах цинк всегда улучшает механические свойства меди (ее прочность, пластичность, коррозионную стойкость). И всегда при этом он удешевляет сплав – ведь цинк намного дешевле меди. Легирование делает сплав более дешевым – такое встретишь не часто.

Цинк входит и в состав другого древнего сплава на медной основе. Речь идет о бронзе. Это раньше делили четко: медь плюс олово – бронза, медь плюс цинк – латунь. Теперь «грани стерлись». Сплав ОЦС-3-12-5 считается бронзой, но цинка в нем в четыре раза больше, чем олова. Бронза для отливки бюстов и статуй содержит (марка БХ-1) от 4 до 7% олова и от 5 до 8% цинка, т.е. называть ее латунью оснований больше – на 1%. А ее по-прежнему называют бронзой, да еще художественной...

До сих пор мы рассказывали только о защите цинком и о легировании цинком. Но есть и сплавы на основе элемента №30. Хорошие литейные свойства и низкие температуры плавления позволяют отливать из таких сплавов сложные тонкостенные детали. Даже резьбу под болты и гайки можно получать непосредственно при отливке, если имеешь дело со сплавами на основе цинка.

Растущий дефицит свинца и олова заставил металлургов искать рецептуры новых типографских и антифрикционных сплавов. Доступный, довольно мягкий и относительно легкоплавкий цинк, естественно, привлек внимание в первую очередь. Почти 30 лет поисковых и исследовательских работ предшествовали появлению антифрикционных сплавов на цинковой основе. При небольших нагрузках они заметно уступают и баббитам и бронзам, но в подшипниках большегрузных автомобилей и железнодорожных вагонов, угледробилок и землечерпалок они стали вытеснять традиционные сплавы. И дело здесь не только в относительной дешевизне сплавов на основе цинка. Эти материалы прекрасно выдерживают большие нагрузки при больших скоростях в условиях, когда баббиты начинают выкрашиваться...

Цинковые сплавы появились и в полиграфии. Так, наряду с сурьмяно-оловянно-свинцовым сплавом – гартом для отливки шрифтов используют и так называемый сплав №3, в котором содержится до 3% алюминия, 1,2...1,6% магния, остальное цинк.

Применение цинка в аккумуляторах

Поскольку цинк в ряду напряжений является самым электроположительным металлом, устойчивым в водных растворах (магний все-таки медленно, но реагирует с водой), на основе цинка создано большое число разнообразных химических источников тока. Это серебряно-цинковые аккумуляторы, «сухие» элементы Лекланше, ртутно-цинковые и воздушно-цинковые элементы.

Например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550-650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7-1,6 Вольт, 84-127 Вт·ч/кг, 410-570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95-118 Вт·ч/кг, 230-295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др). Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, в последние годы интенсивно разрабатываются на основе системы цинк-воздух - аккумуляторы для компьютеров (ноутбуки) и в этой области достигнут значительный успех (большие, чем у литиевых батарей, ёмкость и ресурс, меньшая в 3 раза стоимость), так же эта система очень перспективна для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор - 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух - 220-300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км). Входит в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления. Цинк - важный компонент латуни. Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски - цинковых белил .

Хлорид цинка - важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка - широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

В пиротехнике цинковую пыль применяют, чтобы получить голубое пламя. Цинковая пыль используется в производстве редких и благородных металлов. В частности, таким цинком вытесняют золото и серебро из цианистых растворов. Как ни парадоксально, но и при получении самого цинка (и кадмия) гидрометаллургическим способом применяется цинковая пыль – для очистки раствора сульфата цинка от меди и кадмия. Но это еще не все. Вы никогда не задумывались, почему металлические мосты, пролеты заводских цехов и другие крупногабаритные изделия из металла чаще всего окрашивают в серый цвет?

Главная составная часть применяемой во всех этих случаях краски – все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же дешева, эластична, хорошо прилипает к поверхности металла и не отслаивается при температурных перепадах.

Своё название цинк получил с лёгкой руки Парацельса, назвавшего этот металл «zincum» («zinken»). В переводе с немецкого это означает «зубец» – именно такую форму имеют кристаллиты металлического цинка.

В чистом виде цинк в природе не встречается, однако он содержится в земной коре, в воде и даже практически в каждом живом организме. Его добыча чаще всего осуществляется из минералов: цинкита, виллемита, каламина, смитсонита и сфалерита. Последний является наиболее распространенным, а его основную часть составляет сульфид ZnS. Сфалерит в переводе с греческого – обманка. Такое название он получил из-за трудности определения минерала.

Zn можно обнаружить в термальных водах, где он постоянно мигрирует, осаждаясь в виде того же сульфида. В роли главного осадителя цинка выступает сероводород. В качестве биогенного элемента цинк активно участвует в жизни многих организмов, причем некоторые из них концентрируют в себе этот элемент (отдельные виды фиалок).

Наиболее крупными месторождениями минералов с содержанием Zn располагают Боливия и Австралия. Основные месторождения цинка в России находятся в Восточно-Сибирском и Уральском регионах. Общие прогнозируемые запасы страны – 22,7 млн. т.

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.

Физические и химические свойства цинка

Элемент Zn, с атомной (молярной) массой 65,37 г/моль занимает в таблице Менделеева ячейку под номером 30. Чистый цинк – это металл сине-белого цвета с характерным металлическим блеском. Его основные характеристики:

плотность – 7,13 г/см 3
температура плавления – 419,5 о С (692,5 К)
температура кипения – 913 о С (1186 К)
удельная теплоемкость цинка – 380 дж/кг
удельная электропроводность – 16,5*10 -6 см/м
удельное электрическое сопротивление – 59,2*10 -9 ом/м (при 293 К)

Контакт цинка с воздухом приводит к образованию оксидной пленки и потускнению поверхности металла. Элемент Zn легко образует оксиды, сульфиды, хлориды и фосфиды:

2Zn+О 2 =2ZnО

Zn+S=ZnS

Zn+Сl 2 =ZnСl 2

3Zn+2Р=Zn 3 Р 2

Цинк взаимодействует с водой, сероводородом, отлично растворяется в кислотах и щелочах:

Zn+Н 2 О=ZnО+Н 2

Zn+Н 2 S=ZnS+Н 2

Zn+Н 2 SO 4 =ZnSO 4 +Н 2

4Zn+10НNО 3 =4Zn(NО 3)2+NН 4 NО3+3 Н 2 О

Zn+2КОH+2Н 2 О=К2+Н 2

Также цинк взаимодействует с раствором CuSO 4 , вытесняя медь, поскольку она менее активна, нежели Zn, а значит, первой выводится из раствора соли.

Цинк может находиться не только в твердом или пылеобразном виде, но и в виде газа. В частности, пары цинка возникают при сварочных работах. В данном виде Zn представляет собой яд, который становится причиной появления цинковой (металлической) лихорадки.

Сульфид цинка: физические и химические свойства

Свойства ZnS представлены в таблице:

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация -- для мостов, емкостей, металлоконструкций). РФА анализ позволяет не только определить элементный состав, но и толщину напыления цинка на поверхности деталей.

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм?, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550--650 Вт·ч/дм?), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7--1,6 Вольт, 84--127 Вт·ч/кг, 410--570 Вт·ч/дм?), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95--118 Вт·ч/кг, 230--295 Вт·ч/дм?), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор -- 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух -- 220--300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски -- цинковых белил.

Цинк -- важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, -5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка -- важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры. цинкование металлический промышленный концентрат

Сульфид цинка используется для синтеза люминофоров временного действия и разного рода люминесцентов на базе смеси ZnS и CdS. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия, также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка -- широко применяемые полупроводники.

На разные применения цинка приходится:

цинкование -- 45-60 %

медицина (оксид цинка как антисептик) -- 10 %

производство сплавов -- 10 %

производство резиновых шин -- 10 %

масляные краски -- 10 %

Рисунок 1. Динамика добычи цинка и прироста его разведанных запасов в 2003-2012 гг., тыс.т.

Рисунок 2. Динамика движения запасов цинка в 2003-2012 гг., млн. т.

Выплавка и очистка. Выплавка и очистка выполняются двумя главными способами - термическим и электролитическим. В любом случае первой стадией процесса является обжиг измельченной и обогащенной сульфидной руды в печах с кипящим слоем, в результате которого образуется оксид цинка и выделяется сернистый газ 2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2 С помощью электролитического и термического методов получают примерно половину всего производимого цинка.

Термический метод. По термическому методу концентрат оксида цинка, остающийся после обжига руды, часто смешивают с порошкообразным углем в цилиндрических ретортах, изготовленных из огнеупорной глины, которые вводят в печь в горизонтальном положении. Для восстановления цинка углем из оксида требуется температура от 1200 до 1300° С, а поскольку температура кипения металлического цинка составляет 907° С, он испаряется сразу же после восстановления ZnO + C -> Zn + CO. Этот метод, усовершенствованный позднее, применяли с первых лет коммерческого производства цинка; он известен под названием "процесс в горизонтальных ретортах". Альтернативный термический процесс был разработан так, чтобы обеспечить непрерывную подачу материала сверху в вертикальную реторту, изготовленную из карборунда; продукт реакции отводится со дна реторты. Этот процесс, названный процессом в вертикальной реторте, был разработан фирмой "Нью-Джерси цинк компани" в конце 1920-х годов. Посредством фракционной дистилляции цинка, произведенного таким способом, получают металл чистотой 99,99%. Процесс в вертикальной реторте высокоэффективен и обеспечивает большую производительность, чем процесс в горизонтальной реторте. В некоторых печах сернистый газ улавливается для производства побочного продукта - серной кислоты; из печей другого типа, расположенных главным образом в малонаселенных безлесных областях, он выбрасывается в атмосферу.

Электролитический метод. Электролитический метод выплавки и очистки цинка запущен в производство в штате Монтана и Канаде в период Первой мировой войны. В этом процессе обожженный цинковый концентрат обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести окись цинка в сульфатный раствор. Присутствующие в концентрате примеси тоже растворяются и должны быть удалены из раствора до его электролиза. Цинк, получаемый электролитическим методом, имеет высокую степень чистоты.

Цинк в природных условиях представляет собой металл серебристо-белого цвета (см. фото). Он довольно хрупок при комнатной температуре, при повышении ее до 100-150 градусов Цельсия металл становится более пластичным. Цинк плавится при температуре 692°C, а закипает при 1180°C.

Цинк известен еще с древних времен в Греции, Египте, Китае и Индии, где его использовали в сплаве с медью – латунью. В чистом виде был выделен только в середине 18 века.

Происхождение названия точно не установлено, есть несколько версий. Например, с латыни zincum переводится как «белый налет» и происходит от древнегерманского цинко, означающего бельмо на глазу. Т.к. получаеют его осаждением на алюминиевых катодах. Непосредственно название «цинк» закрепили за элементом лишь в 1920-х годах.

В природе его находят в виде солей в составе минералов. Используется в промышленности в качестве защитного слоя от коррозии, защиты тканей, противогрибкового средства. Также его применяют в производстве фарфора и цемента для лечения зубов.

Действие цинка, его роль в организме

Действие макроэлемента обусловлено его нахождением в составе более чем сорока ферментов. Цинк – один из важнейших элементов для жизнедеятельности человека, он играет немаловажную роль в организме! Еще в древнем Египте его использовали в составах для заживления ран. Сегодня ученые доказали, что цинк напрямую участвует в укреплении иммунитета, поддержании уровня гормонального фона, а также он стабилизирует рост. Это химическое вещество содержится в клетках крови, мышечных тканях, костях, печени, почках и даже в сетчатке глаз. Элемент способствует не просто длительной жизнедеятельности, но еще и помогает сохранять молодость и избавляться от усталости.

Цинк оказывается в организме вместе с едой и таким образом попадает в тонкий кишечник, откуда после всасывания с кровью заносится в печень, а уже потом разносится по всем клеткам организма.

Ранее упомянутый химический элемент осуществляет функции антиоксидантов, и специалисты отмечают, что сегодня даже у молодых людей сильно снижено их количество. Это оказывает влияние на эндокринную систему и женскую репродуктивность. Девушки со сниженным уровнем цинка страдают от нехватки выработки половых гормонов и продолжают расти, когда все остальные их сверстницы уже останавливаются в росте. Отмечаются у них очень длинные конечности и внешняя инфантильность, нарушаются отложения жировых клеток. Кроме того нарушается менструальный цикл.

У мужчин же цинк позволяет контролировать рост предстательной железы и служит профилактикой развития аденомы простаты, мужского бесплодия. Кроме того, именно этот макроэлемент активирует деятельность сперматозоидов и половых гормонов вообще.

В пожилом возрасте уровень цинка необходимо повышать, а иначе могут возникать потеря слуха, прогресс развития атеросклероза, частые инфекционные заболевания. Кроме того достаточное количество элемента положительно сказывается на функции мозга (внимание, память и др.).

Очень большое количество макроэлемента, как ни странно, содержится в волосах. Даже больше чем в крови и почках. Если возникают проблемы с волосяным покровом (выпадение, ломкость, тусклость), стоит задуматься о восполнении полезного вещества. Всем известно, что именно витамин А влияет на внешнюю привлекательность. Но случается так, что даже усиленный прием ретинола не решает проблем с кожей, волосами и ногтями. Просто цинк является, своего рода, активатором витаминов А и Е. Таким образом, без него не могут проходить процессы регенерации кожных покровов, работы сальных желез и здорового роста волос и ногтей. Также элемент помогает бороться с угревой сыпью.

При ревматизме тоже стоит позаботиться о приеме цинка. Согласно научным экспериментам, группа больных с ревматизмом и артритом, принимая этот элемент, уже через три месяца заметили ослабление болей и воспаление суставов настолько, что могли спокойно совершать продолжительные прогулки.

Не только кожа, ногти и волосы нуждаются в цинке. Он также необходим зубам для профилактики инфекционных заболеваний десен и полости рта.

Интересный факт: высокая смертность новорожденных мальчиков часто бывает вызвана дефицитом элемента и связано это может быть с проблемами усвоения этого элемента матерью во время беременности. Также возможны выкидыши, гестоз. Потребности женского пола значительно меньше.

Итоги: цинк содержится в крови, костях и тканях организма. Влияет он на развитие иммунной системы, зрение (в комплексе с витаминами В), работу нервной системы, рост, размножение, кроветворение и обмен веществ. Кроме того, он крайне необходим спортсменам для выработки тестостерона, поскольку увеличивает выносливость и силу мышц.

Женщины порадуются тому факту, что цинк сохраняет их молодость и привлекательный внешний вид, а во время беременности помогает избежать осложнений.

Благодаря регенеративным и антиоксидантным свойствам, макроэлемент уже 5000 лет назад использовался для заживления ран и ожогов. И даже сейчас его добавляют в мази, крема и лосьоны.

Суточная норма (потребность мужчин и женщин в данном веществе)

Суточная норма макроэлемента была определена только в 1970-х годах. Она составляет 15 мг для мужчин и 12 мг для женского пола. Хотя некоторые специалисты заявляют о норме, которая превышает современную в 2-3 раза. А статистика говорит, о том что большая часть населения планеты не получает даже заявленных дозировок.

Есть несколько факторов, при которых потребуется усиленная доза: беременность и кормление, физические и психологические нагрузки, возраст. Дозировку должен определять только врач.

Необходимо учитывать, что прием противозачаточных препаратов, лечение кортизоном и злоупотребление слишком сладкой и соленой пищей приводит к малой усвояемости цинка. А вот витамин В6 и магний, наоборот являются ближайшими помощниками данного элемента.

Признаки недостатка (дефицита) цинка в организме

Недостаток макроэлемента может быть вызван рядом причин, такими как плохое усвоение, недостаток поступления с едой и водой, нарушение работы щитовидной железы и эндокринной системы, болезни печени. Также поводом может послужить большое количество белков, фитина (возникает при употреблении соевого белка) и селена в продуктах питания. Но не только еда может вызывать такую проблему – физические и моральные нагрузки, стрессовые ситуации, нестабильный образ жизни и обилие вредных привычек могут сильно сказаться на усвоении элементов и качестве жизнедеятельности.

В организме происходит большой перерасход цинка при воспалениях и онкологических образованиях бронхов, предстательной железы, лейкозе. Это связано с тем, что при лечении этих болезней происходит активный рост клеток, в котором принимает участие элемент.

Есть еще целый перечень возможностей возникновения дефицита цинка:

Дефицит элемента довольно опасная вещь и может вызывать сложнейшие заболевания:

всевозможные патологии желудочно-кишечного тракта;
нервозность, быстрая утомляемость, нарушения сна;
депрессивные состояния, возникновение склонности к алкогольной зависимости;
гиперактивность;
потеря аппетита и вкусовых ощущений, обоняния;
уменьшается острота зрения;
малокровие;
болезни кожи, вроде угрей, дерматитов, экземы, язв, псориаза;
поражение ногтевых пластин (расслаивание, появление белых пятен), волосяного покрова (перхоть, замедление роста волос, обильное выпадение, облысение);
развитие сахарного диабета вследствие снижения уровня гормона инсулина;
задержка полового созревания, особенно у мальчиков, впоследствии может развиться импотенция и аденома простаты;
развитие патологий во время беременности или вообще бесплодие;
дестабилизация иммунной системы и, соответственно, частые респираторные заболевания и аллергические реакции;
преждевременное старение всего организма.

Недавно были проведены исследования, которые показали, что недостаток цинка способен вызывать развитие эпилепсии, особенно если отсутствует и второй компонент – таурин.

Очень важно соблюдать рацион питания детей, ведь нехватка элемента может привести к остановке роста. В некоторых странах Востока часто можно встретить людей карликового роста, именно из-за вышеуказанной причины.

Встречаются мази для заживления ран с высоким содержанием цинка. Но гораздо целесообразнее насытить пищу элементом, т.к. он будет воздействовать на организм в целом, что поспособствует природной регенерации. При приеме цинкосодержащих таблеток, в первую очередь необходима консультация врача, и не стоит забывать, что макроэлементы усваиваются только в органическом виде.

Эта способность к восстановлению очень требуется в послеоперационный период. При принятии обильного количества цинка за неделю до операции поможет восстановиться за более короткий период. Особенно после гинекологических вмешательств и удаления миндалин.

Язвы слизистых оболочек подразумевают употребление в пищу легкой вареной пищи, что усугубляет недостаток цинка, а также ученые обратили внимание, что такие заболевания могут самоликвидироваться при лечении цинком. Это говорит о том, что они были вызваны неврозами и диетами, выводящими элемент.

Во время беременности часто женщины замечают изменение вкусовых предпочтений. Именно в этот момент стоит усилить прием цинка, ведь в это время происходит формирование и развитие плаценты.

Современная экологическая ситуация приводит к тому, что дефицит цинка испытывает практически все население. Поэтому каждому стоит позаботиться о дополнительном его приеме.

Избыток цинка и отравление ним: каковы симптомы?

Переизбыток макроэлемента может наступить при употреблении более 2 грамм. А при приеме более 200 грамм цинк является средством, вызывающим рвоту. Длительный же прием 150 мг в день ухудшает иммунитет и способствует развитию язвенных образований в желудке. Острые отравления отмечаются возникновением рвотных рефлексов, диареей и появлением специфического привкуса в ротовой полости.

Причинами таких явлений могут быть продолжительные контакты с соединениями на производстве, прием препаратов, содержащих цинк, несогласованный с лечащим врачом или нарушение обмена веществ на клеточном уровне.

Интересный факт: токсическое отравление цинком можно получить при приготовлении и последующем хранении еды в оцинкованной посуде.

Обращайте внимание на такие признаки, если вышеперечисленные моменты имели место: упадок иммунной системы, патологии волос, кожи и ногтей, болезненные ощущения в желудке, нарушение работы простаты, поджелудочной железы и печени.

При более серьезных отравлениях могут возникать усиленное сердцебиение, боли в поясничном отделе и при мочеиспускании. Велика вероятность повышения содержания холестерина в сосудах.

Многие ученые сегодня считают, что передозировка элемента в органах человека практически невозможна, т.к. он не токсичен и не способен накапливаться в виде излишков в тканях. Особенно этому не сможет способствовать цинк из продуктов. Скорее в нынешнее время можно говорить о катастрофическом дефиците у всего человечества, о чем говорит рост характерных заболеваний и патологий.

Взаимодействие с другими веществами

Взаимодействие цинка с другими веществами происходит на уровне «враг-помощник». К числу первых можно отнести такие элементы как медь, ртуть, железо, кальций, селен. Также плохо действует на процесс усвоения танин, содержащийся в чае и кофе, алкоголь, лечение кортизоном и употребление противозачаточных препаратов, диуретиков, анаболических стероидов.

Такое полезное вещество, как клетчатка, может приводить к тому, что потери потребленного цинка составят до 80%. Поэтому вегетарианцам стоит обратить внимание на этот факт, т.к. из-за потребления большого количества фруктов и овощей, содержащих клетчатку и щавелевую кислоту, попадают в зону риска.

К группе помощников можно отнести витамин В6, С, А и Е. Еще может способствовать усвоению пиколиновая кислота и фтор.

Прием комплекса цинк+витамин В6+марганец способствуют уменьшению риска развития некоторых видов шизофрении.

Источники в пище

Продукты, содержащие цинк относятся и к животным, и к растительным источникам. В первую очередь это морепродукты, мясо животных и птицы, яйца, сыр. Из овощей стоит отметить томаты, чеснок, имбирь, свеклу, картофель, а из фруктов и ягод – апельсины, грейпфруты, инжир, яблоки, смородина, вишня. Еще не забывайте употреблять зерновые продукты, типа проросшей пшеницы, отрубей, бобовых.

Важный источник цинка это любые виды орехов и семечки подсолнечника, тыквенные, грибы, дрожжи.

Казалось бы, что такое количество пищи, богатой необходимым макроэлементом должно полностью справляться с проблемой нехватки. Но все чаще ведутся разговоры о проблеме дефицита цинка для всего человечества.

Однако не забывайте, что содержание элемента в растительных продуктах довольно низкое. К тому же усваивается лишь малая часть, поступающая с пищей. Поэтому поддержание вегетарианской диеты должно быть правильно сбалансировано. Такая пища часто выращивается на обедненных грунтах, к тому же проходит такую обработку и очистку в промышленных условиях, что в ней не остается и толики полезных элементов.

Например, хлеб можно есть, приготовив его на опаре, а не на дрожжах. Такие продукты обезвреживают действие фитина, содержащегося в соевых и бобовых продуктах. Добавляйте в рацион изделия из муки грубого помола, отруби и проросшие зерна. В данном вопросе главное не перестараться, ведь все эти вещества содержат в большом объеме клетчатку и могут вытеснять столь полезный для организма цинк.

Народное средство для восполнения дефицита элемента представляет собой всего лишь настой из березовых листьев. Просто и очень доступно, а что самое главное, эффективно!

Препараты на основе цинка

В аптеках сегодня можно найти препараты, которые помогают восполнять «прорехи» в поступлении макроэлемента. Но оговоримся сразу, что применение их должно происходить только с разрешения врача, т.к. легко можно заработать отравление и нарушить весь химический баланс в организме.

В качестве препаратов применяют сульфат и окись цинка в виде капель, растворов, присыпок, мазей и паст. Их применяют при коньюктивите, ларингите, кожных болезнях. Также можно использовать как дезинфицирующее и подсушивающее средство.

Препараты в виде свечей активно лечат геморрой и трещины в заднем проходе. Мужчины могут применять лекарства для борьбы с облысением в виде таблеток и в виде местного средства.

Сейчас работают над выпуском лекарственных средств с содержанием цинка в виде аэрозолей и шампуней.

Показания к назначению

Показания к назначению макроэлемента представляют собой целый список:

Высокие физические нагрузки – увеличивается выносливость и силовые показатели.
Акне – при наружном применении.
Возрастные нарушения работы сетчатки глаз (макулярная дегенерация).
Сахарный диабет (в качестве вспомогательного компонента).
ВИЧ / СПИД (аналогично).
Дерматиты, раны, ожоги, экземы, пролежни – для наружного применения.

Цинк давно зарекомендовал себя как важный химический элемент. Еще до нашей эры люди знали о нем многое и широко применяли в различных сферах. Свойства этого материала позволяют использовать цинк во многих отраслях и в быту. Материал с успехом применяют в химической промышленности, в машиностроении и в строительстве. Поэтому сегодня мы рассмотрим полезные свойства и характеристика металла цинка и сплавов на его основе, цену за кг, особенности использования, а также изготовления материала.

Понятие и особенности

Для начала вашему вниманию предлагается общая характеристика цинка. Этот продукт является не только необходимым производственным металлом, но и важным биологическим элементом. В любом живом организме он присутствует до 4 % от всех элементов.Самые богатые месторождения цинка это Боливия, Иран, Казахстан и Австралия. В нашей стране одним из крупных производителей считается предприятие ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Если рассматривать цинк со стороны периодической системе Менделеева, то он относится к переходным металлам и имеет следующие характеристики:

Номер по порядку: 30
Масса: 65,37.
Степень окисления — +2.
Цвет: синевато-белый.

Цинк – это радиоактивный изотоп, для которого характерен период полураспада 244 дня.

Если рассматривать цинк со стороны простого вещества, то этот материал имеет следующие характеристики:

Вид материала – металл.
Цвет – серебристо-голубой.
Покрытие – защищен оксидной пленкой, под которой скрывается блеск и сияние.

Цинк содержится в коре земли. Доля металла в ней не очень большая: всего 0,0076%.

Как единичного материала цинка не существует. Он входит в состав многих руд и минералов.

Наиболее распространенными являются: цинковая обманка, клейофан, марматит. Кроме этого, цинк можно встретить в следующих природных материалах: вюртцит, франкленит, цинкит, смитсонит, каламин, виллемит.
Спутниками цинка обычно являются: германий, кадмий, таллий, галлий, индий, кадмий.
Наиболее популярными являются сплавы цинка и алюминия, меди, .

О роли цинка в нашей жизни расскажут специалист в этом видео:

Металлы-конкуренты

С цинком могут конкурировать только 4 металла: титан, алюминий, хром и медь. Описанные материалы имеют следующие характеристики:

Алюминий : серебристо-белый цвет, хорошо проводит электричество и тепло, поддается обработке давлением, устойчив к коррозии, имеет низкую плотность, применяется в процессе производства стали (для повышения жаростойкости).
Титан : серебристо-белый цвет, большая температура плавления, при соприкосновении с воздухом окисляется, низкая теплопроводность, легко поддается ковке и штамповке, при высокой температуре на поверхности образуется прочная защитная пленка.
Хром : синевато-блестящий цвет, высокая твердость, хрупкость, стойкость к окислению в условиях атмосферы и воды, используется для декоративного покрытия.
: красный металл, имеет высокую пластичность, хорошую электропроводность, высокую теплопроводность, стойкость к коррозионным процессам, применяется в кровельных материалах.

Для строительных целей наиболее часто (кроме цинка) применяют и другие цветные металлы. К ним относятся: , силумин, баббит, дюралюминий и несколько других.

Цинк отличается от прочих металлов тем, что легко поддается деформации при температуре от 100 ºС до 150 ºС. В таком температурном диапазоне цинк так же поддается ковке и прокату в тонкие листы.

Плюсы и минусы

Плюсы:

Хорошая жидкотекучесть, благодаря чему легко заполняются литейные формы.
Высокая пластичность во время проката.
Чистый цинк хорошо поддается ковке.
Благодаря своим свойствам и воздействию температуры способен принимать различные состояния.
Отлично защищает изделие от коррозии, благодаря чему охотно пользуется спросом в строительстве и машиностроении.

При нагреве вместе с фосфором или серой может взорваться.
На воздухе теряет блеск.
При комнатной температуре имеет маленькую пластичность.
Не находится в природе в чистом виде.

Масса, механические, химические и физические свойства цинка, его основные характеристики будут рассмотрены нами ниже.

Свойства и характеристики

Итак, какими свойствами обладает цинк?

Физические

Физические свойства:

Является металлом средней твердости.
Цинк не имеет полиморфных модификаций.
Холодный цинк становится хрупким металлом.
Приобретает пластичность при температуре 100-100 ºС.
При более высокой температуре в 250 ºС снова превращается в хрупкий металл.
Температура плавления твердого цинка равна 419,5 ºС.
Температура перехода в пар – 913ºС.
Температура кипения равна 906 ºС.
Плотность цинка в твердом состоянии равна 7,133 г/см 3 , в жидком — 6, 66 г/см 3.
Относительное удлинение 40-50%.
Легко растворим в кислотах.
Легко растворим в щелочах.

О том, как правильно плавить цинк, смотрите в видеоролике:

Химические

Химические свойства цинка:

3d 10 4s 2 — конфигурация атома.
Цинк считается активным металлом.
Является энергетическим восстановителем.
Электродный потенциал: -0,76 В.
При температуре ниже 100 ºС теряет блеск и имеет покрытие пленкой.
Во влажном воздухе (особенно если в нем есть углекислый газ) металл разрушается.
Во время сильного нагрева цинк сильно сгорает с образованием голубоватого пламя.
Степень окисления: .
Кислоты и щелочи действуют на цинк различно в зависимости от присутствия в металле различных примесей.
При нагревании цинка в воде происходит процесс гидролизации с образованием белого осадка.
Минеральные кислоты большой силы способны легко растворить цинк.

Структура и состав

Формула цинка следующая: Zn. Конфигурация внешнего слоя атома — 4s 2 . Цинк имеет химическую связь металлическую, кристаллическую решетку – гексагональную, плотную.

Цинк в природе состоит их трех стабильных изотопов (перечислим их: 64 Zn (48,6%), 66 Zn (26,9%) и 67 Zn (4,1%)) и нескольких радиоактивных. Самый важный из радиоактивных имеет полураспад равный 244 суткам.

Производство

Как говорилось, цинк не содержится в природе в чистом виде. Его в основном получают из полимерных руд. В этих рудах цинк присутствует в форме сульфида. С ним всегда идут сопутствующие металлы, перечисленные выше.

С помощью процесса обогащения селективной флотацией получают концентрат цинка. Параллельно этому процессу из полиметаллических руд выходят другие концентраты веществ. Например, и медные.

Полученные цинковые концентраты обжигают в печи. В результате действия высоких температур цинк переходит из сульфидного состояния в оксидное. В процессе производства выделяется сернистый газ, который идет на производство серной кислоты. из оксида цинка двумя способами: пирометаллургическим и электролитическим.

Пирометаллургический способ имеет очень давнюю историю. Концентрат обжигают и подвергают процессу спекания. Затем цинк восстанавливают с применение угля или кокса. Цинк, полученный этим способом, доводят до чистого состояния с помощью отстаивания.
При электролитическом способе концентрат цинка обрабатывают с помощью серной кислоты. В результате получается раствор, который подвергают процессу электролиза. Здесь цинк осаждается и его подвергают плавлению в специальных печах.

Области применения

Цинк, как элемент, содержится в достаточном количестве в земной коре и в водных ресурсах.

Цинк так же использует в виде порошка для осуществления ряда химико-технологических процессов.

О том, как снять цинк, вам поведает данное видео: