Cink

Tulajdonságok

Fizikai tulajdonságok

A cink fényes, kékes-szürke fém. Ha éppen csak vágják, a cink fehéres-szürke színű. Ha levegőnek van kitéve, nem marad sokáig fényes. Olvadáspontja (419,58 °C (787,24 °F)), forráspontja (907,0 °C (1664,6 °F)), hűtési pontja -419,58 °C (-723,24 °F), fagyáspontja -907,0 °C (1600,6 °F). Ez a hőmérséklet alacsonyabb, mint a legtöbb átmeneti fémé, de magasabb, mint az óné vagy az ólomé. Főzőlapon megolvasztható. Fémhez képest alacsony hőmérsékleten forr. Nem mágneses. Ha kicsit melegítjük, nagyon rugalmas lesz. Ha jobban felmelegítjük, nagyon törékennyé válik. Könnyen ötvözik más fémekkel.

Kémiai tulajdonságok

A cink reaktív fém. Körülbelül olyan reaktív, mint az alumínium, és reaktívabb, mint a legtöbb gyakori fém, például a vas, a réz, a nikkel és a króm. Kevésbé reaktív, mint a magnézium. A cink reagálhat savakkal, bázisokkal és nemfémekkel. Levegőn azonban nem rozsdásodik. A cink felületén levegőn cink-oxidból és cink-karbonátból álló bevonat képződik. Ez a bevonat megállítja a korróziót. A savak feloldhatják ezt a bevonatot, és reakcióba léphetnek a cinkfémmel. A cinknek a savval való reakciója során cink(II)só, például cink-klorid és hidrogéngáz keletkezik. Ez egy nagyon gyakori kémiai reakció. Az alábbi reakció a sósavval való reakció.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

A cink porított formában vagy kis darabokban égethető, így cink-oxidot, fehér port kapunk. A láng élénk kékeszöld színű.

2 Zn + O ₂→ 2 ZnO

A cink-oxid erős bázisokban oldódhat. Ez a reakció néhány cinket tartalmazó elemben is előfordul.

ZnO +₂ HO + 2 OH ^-→ Zn(OH)₄^2-.

A cink kalcofil. Ez azt jelenti, hogy inkább reagál a kénnel és a periódusos rendszerben alatta lévő elemekkel, mint az oxigénnel. Ezért a cinkszulfid a leggyakoribb cinkérc, nem pedig a cinkoxid.

Kémiai vegyületek

A cink más elemekkel kémiai vegyületeket alkothat. Ezek a kémiai vegyületek csak egy oxidációs állapotban vannak: +2. Találtak már +1-es vegyületet is, de azt nehéz előállítani. A +1 és +2 oxidációs állapoton kívül nincs más oxidációs állapot. A legtöbb ilyen vegyületnek nincs színe. Ha van színük, akkor nem a cink adja a színt.

A cink-klorid az egyik leggyakoribb cinkvegyület. Eléggé nem reagálnak. Vízben oldva kissé savas kémhatásúak. Tűzben melegítve zöld lángot adnak.

Egyéb cinkvegyületek:

• Cink antimonid, szürke félvezető
• Cink-arzenid, narancssárga félvezető
• Cink-bromid, sugárzás elleni védőpajzs
• Cink-karbonát, cinkérc
• Cink-fluorid
• Cink-hidroxid, sebészeti kötszerekben használt cink-hidroxid
• Cink-jodid, amelyet röntgenfelvételek készítésénél használnak.
• Cink-nitrát, pácanyagként használják
• Cink-oxid, napvédő krémekben használatos
• A fogászatban használt cink-foszfát
• Cink-szulfát, pigmentekben használatos
• Cink-szulfid, közönséges cinkérc

Cink égetés

Ahol cink található

A cink öt izotópja fordul elő a természetben. ⁶⁴A természetben előforduló cink 48,63%-a a leggyakoribb izotóp, a Zn. Ennek az izotópnak a felezési ideje 4,3x10¹⁸ év. Ez olyan hosszú, hogy radioaktivitását figyelmen kívül lehet hagyni. Hasonlóképpen a ⁷⁰
Zn (0,6%), amelynek felezési ideje 1,3x10¹⁶ év, általában nem tekinthető radioaktívnak. A természetben előforduló egyéb izotópok a következők: ⁶⁶
Zn (28%),⁶⁷
 Zn (4%) és⁶⁸
 Zn (19%).

A cink fémként nem található meg a földkéregben. A cink csak cinkvegyületek formájában fordul elő. A cink fő érce a szfalerit, amely egy cink-szulfidból álló ásvány. Az óceánban nagyon kevés cink található. A cinkérc általában réz- és ólomércekkel együtt található.

Vannak más cinkércek is, mint például a szmithsonit (cink-karbonát) és egy cink-szilikát ásvány. Ezek kevésbé gyakoriak.

Szfalerit, egy gyakori cinkérc

Elkészítés

A cink-szulfidot flotálással koncentrálják. Van egy mosószer, amely összegyűjti a cink-szulfidot. A szennyeződések az aljára süllyednek és eltávolításra kerülnek. Ezután a cink-szulfidot levegőn melegítik, hogy cink-oxid és kén-dioxid keletkezzen.

2 ZnS + 3 O ₂→ 2 ZnO + 2 SO₂

A kén-dioxid kén-trioxiddá oxidálódik.

2 SO₂ + O ₂→ 2 SO₃

A kén-trioxid reakcióba lép a cink-oxiddal, és cink-szulfát keletkezik. Ezáltal a cink egy oldható formája jön létre, amely jobban feldolgozható.

SO₃ + ZnO → ZnSO₄

A cink-szulfátot tisztítják és elektrolízissel oldják meg. Az elektrolízis során oxigén, cink és kénsav keletkezik. Ez tiszta cinket eredményez, amelyet "SHG" vagy különlegesen magas minőségű cinkként ismerünk.

2 ZnSO ₄+ 2 ₂HO → 2 Zn + 2 ₂HSO₄ + O₂

A kénsavat a kéntrioxid helyett újra felhasználják további cink-oxid kioldására.

A cink-oxidot szénnel is lehet magas hőmérsékleten cinkfémdé és szén-dioxiddá redukálni. Ez egy nagyolvasztásos eljárás, hasonlóan ahhoz, ahogyan a vasat előállítják.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

A cinknek ez a formája olcsóbb, de nem tiszta.

A cink a negyedik leggyakoribb fém a világon. Évente körülbelül 10 millió tonnát gyártanak belőle.

Használja a

Fémként

A cinket elektromos akkumulátorokban használják. A cinket leginkább az alkáli elemek és a Leclanche elemek használják. Oxidálódik, és elektronokat biztosít az akkumulátor működéséhez.

A cink körülbelül 59%-át korrózióvédelemre használják, ami magában foglalja a horganyzást is. A világ cinktermelésének 47%-át horganyzásra használják. Ezt arra használják, hogy egy másik fémet, általában vasat, megvédjenek a rozsdásodástól. A cinkbevonat a vas helyett korrodál. A cinkbevonat kétféleképpen kerülhet a fémre. A fémet bele lehet mártani egy edény olvasztott cinkbe. A cinket galvanizálni is lehet a fémre. A mártás hosszabb ideig tart, de foltos felületet eredményez, amely egyesek szerint nem néz ki szépen. Motorcsónakoknál és csővezetékeknél is használják a rozsdásodás lassítására. A motorcsónakok motorján gyakran van egy cinkből készült "golyó", amely könnyen korrodálódik, de segít a motor más fém részeinek rozsdamentességében.

A cinket ötvözetekben használják. A sárgaréz réz és cink ötvözete. A sárgaréz a leggyakoribb cinkötvözet. A cink számos más fémmel alkothat ötvözetet. A cink-alumínium a cink és az alumínium ötvözete, amelyből jó csapágyak készülnek. A kereskedelmi bronzban cink van. Néha kadmium-telluridot reagáltatnak cinkkel, hogy kadmium-cink-telluridot, egy félvezetőt hozzanak létre. A nikkelezüst egy másik cinkötvözet.

A cinket az orgona sípjaiban lehet használni. Régebben ón és ólom ötvözetét használták. Cinket használnak az amerikai pennyben, ahol csak egy vékony rézréteg van rajta. A mag cink. A régebbi fillérek teljesen bronzból készültek.

Cink- és kénpor keverékét lehet használni egy modellrakéta meghajtására. A reakció során cink-szulfid, hő, fény és gázok keletkeznek. A cinklemezből cinkrudakat készítenek.

Mint cinkvegyületek

A cink körülbelül 1/4 részét cinkvegyületek előállítására használják fel. A cink-oxidot napvédő krémként vagy festékpigmentként lehet használni. A cink-oxid félvezető is. A cink-kloridot a fa tartósítására használják, hogy az ne rothadjon el. Egyes gombaölő szerekben cink van. A cink-szulfátot festékekben és pigmentekben használják. A cink-szulfidot fénycsövekben használják, hogy az ultraibolya fényt látható fénnyé alakítsa át.

A biológiában

Az embereknek szükségük van egy kis cinkre ahhoz, hogy a szervezetük jól működjön. Ha nem kapnak elég cinket az ételükkel, ásványi anyaghiányt kaphatnak. Közel kétmilliárd embernek van cinkhiánya. A cinkhiány miatt könnyebben kapunk fertőzéseket. Egyesek azt mondják, hogy ha megfázunk, több cinket kellene bevennünk. Mások azt mondják, hogy a cink nem tesz különbséget. Vannak gyógyszerek, amelyeket az ember használhat, ha megfázik. Az emberek apró mennyiségű cinkvegyületet adnak a vitamintablettákhoz és a gabonafélékhez, hogy elegendő cinkhez jussanak. A legtöbb egytablettás vitaminban van cink. A cink legalább 100 enzimben található meg. A vas mellett a második leggyakoribb átmeneti fém. A cinket az agy is felhasználja. Az emberi szervezet 2-4 gramm cinket tartalmaz. Egy cink enzim segít eltávolítani a szén-dioxidot a vérből. A búza sok cinket tartalmaz.

Közönséges alkáli elemek. Ezeknek az elemeknek a közepén kékes-szürke cinkpor található.


Tűzihorganyzott termék

Biztonság

A nagy mennyiségű cinkfém mérgező. A gyomorsavban feloldódhat. Ha túl sok cinket fogyasztunk, a szervezetben csökken a réz- és vasszint. A cinkvegyületek maró hatásúak lehetnek a gyomorban. Az orrba kerülő cinkvegyületek tönkretehetik a szaglóérzéket.

A cinkionok nagyon mérgezőek a halakra és sok vízben élő dologra.