Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Температура плавления цинка, свойства и применение металла

Температура плавления цинка, свойства и применение металла

Теплоемкость цинка. Плавление металла

Несмотря на использование с давних времён в различных целях, чистый цинк получить никак не удавалось. Только в начале восемнадцатого века Уильям Чемпион сумел открыть способ выделения этот элемент из руды с помощью дистилляции. В 1838 году он запатентовал своё открытие, а спустя 5 лет, в 1843 году, Уильямом Чемпионом был запущен первый в истории завод по выплавке этого металла. Спустя некоторое время Андреас Сигизмунд Маргграф открыл ещё один метод. Этот способ был признан более совершенным. Поэтому именно Маргграфа зачастую считают открывателем чистого цинка. Последующие открытия только поспособствовали расширению его популярности.

Месторождения и получение

Самородного цинка в природе не существует. Сегодня используется около 70 минералов, из которых его выплавляют. Самый известный — сфалерит (цинковая обманка), который содержится в незначительных количествах в организме человека и животных, а также в некоторых растениях. Больше всего — в фиалке.

Цинковые минералы добывают в Казахстане, Боливии, Австралии, Иране, России. Лидеры по производству — Китай, Австралия, Перу, США, Канада, Мексика, Ирландия, Индия.

На сегодняшний день самый популярный метод получения чистого металла — электролитический. Чистота получаемого металла почти стопроцентная (возможны лишь небольшие примеси в объёме не более нескольких сотых процента. В целом они незначительны, поэтому такой цинк считается чистым).

Общее производство цинка во всём мире оценивается примерно в более чем десять миллионов тонн в год.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Какова температура плавления цинк

Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10 -3 %, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10 -2 %), чем в кислых (6·10 -3 %). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»

Читать также: Токарный станок для обработки древесины устройство назначение

Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1—4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50—60% Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах.

Свойства металла и использование в производстве

Цвет чистого металла — серебристо-белый. Довольно хрупок при температуре двадцать-двадцать пять градусов (т.е. комнатной), особенно если содержит примеси. При нагревании до 100 — 150 градусов по Цельсию металл становится пластичным и ковким. При разогревании выше чем сто-сто пятьдесят градусов хрупкость опять возвращается.

  • Температура плавления цинка — 907 градусов по Цельсию.
  • Относительная атомная масса цинка — 65,38 а. е. м. ± 0,002 а. е. м.
  • Плотность цинка — 7,14 г/см3.

Металл цинк занимает четвертое место по использованию в различных сферах производства:

  1. Он применяется при добыче и обработке золотой и серебряной руды.
  2. Оцинковка защищает сталь от коррозии.
  3. Важную роль металл играет в батарейках и аккумуляторах.
  4. С помощью цинковых пластинок печатаются иллюстрации в журналах и книгах.
  5. В медицине цинковая окись используется как антисептик.
  6. Применяется в автомопроизводстве.

Температура – плавление – цинк

Температура плавления цинка 419 С, Цинк обладает невысокими механическими свойствами, при нормальной температуре хрупкий, от ударов молотка крошится, а при температуре 100 – 150 С становится ковким и тягучим и хорошо прокатывается в листы. Кислоты и щелочи разъедают цинк, а чистая вода не разрушает его. Из-за низких механических свойств цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяется. [1]

При температуре плавления цинка 419 практически установлено, что температура цинковой ванны должна быть около 450 и не выше 480, так как в противном случае толщина покрытия падает, растет угар цинка и повышается износ стенок ванны, обычно изготовляемой из железа. Расплавленный цинк должен быть возможно более чистым. Содержание железа в расплавленном цинке не допускается выше 0 05 %, так как в противном случае повышается температура плавления цинка. Вследствие того, что покрытие цинком становится тем более хрупким, чем выше содержание в нем железоцинкового сплава, в практике внимательно следят за систематическим удалением со дна ванны гартцинка и за соблюдением особых мер, предупреждающих его взмучивание. Накопление окиси цинка в расплавленном металле за счет окисления цинка кислородом воздуха приводит к увеличению вязкости расплава, а также к образованию хрупких покрытий. [2]

Производить шерардизацию при температурах выше температуры плавления цинка , не рекомендуется, так как в этом случае расплавленные частицы цинка обволакиваются пленкой окиси цинка, создающей препятствие для взаимного слияния расплавленных частиц. После нагревания барабан охлаждается до комнатной температуры. Неостывший барабан открывать нельзя, так как возможно сгорание шерардизирующей смеси. Готовые изделия выбрасываются в сито, через которое отсеивается цинковая пыль. [3]

Если измерения вести при температурах ниже температуры плавления цинка , то кривые по повышению напряжения хорошо совпадают с кривыми по понижению напряжения. На катоде при этом выделяется цинк в форме дендритов. При измерениях выше температуры плавления цинка некоторое деполяризующее действие оказывает реакция восстановления цинком сульфатов до сульфидов, хотя и в этом случае после охлаждения в католите можно обнаружить цинк в виде королька. [4]

Во время нагревания температура нагревания должна быть немного ниже температуры плавления цинка . [5]

При прохождении тока короткого замыкания суженные места вставки быстро нагреваются до температуры плавления цинка , и плавкая вставка плавится одновременно во всех суженных местах. [6]

Читайте так же:
Блок питания 30в 2а на мс34063

Должен знать: кинематические, электрические схемы оцинковального агрегата непрерывного действия в пределах выполняемой работы и правила наладки его; температуру плавления цинка и влияние температуры расплавленного цинка на толщину слоя покрытия; физико-химические свойства цинка и химикатов, применяемых для оцинкования, в пределах выполняемой работы; виды дефектов и причины некачественной подготовки поверхности листов и стальной проволоки. [7]

Цинк в чистом виде применяют в основном для оцин-кования стали, в электрических батареях и элементах. Температура плавления цинка равна 419 С. [8]

Так, например, при температуре плавления цинка 419 С и олова 232 С латунь и бронза имеют температуру плавления 800 – 950 С. Возникает опасность испарения легкоплавких компонентов. [10]

Повышение температуры вызывает более интенсивное образование диффузионных слоев покрытия, но при толщине выше некоторой предельной покрытие становится рыхлым, легко спадает с поверхности изделия на дно ванны. Температура расплава в ванне ( при температуре плавления цинка 419 С) поддерживается на уровне 450 С и не превышает 480 С. При более высокой температуре недопустимо снижается толщина покрытия, уменьшается срок службы стенок ванны, изготовляемой обычно из стали. Холодные ванны ( при температуре расплава менее 450 С) дают грубые и не-равномерные по толщине покрытия при повышенном расходе цинка на покрытие. Необходимо систематически удалять со дна ванны гартцинк и соблюдать особые меры, предупреждающие взмучивание его. Расплавленный металл постепенно загрязняется окисью цинка вследствие окисления цинка кислородом воздуха. Это увеличивает вязкость расплава, а также вызывает образование хрупких покрытий. [11]

Читать также: Изготовление коптильни холодного копчения своими руками

Повышение Температуры вызывает более интенсивное образование диффузионных слоев покрытия, но при толщине выше некоторой предельной покрытие становится рыхлым, легко спадает с поверхности изделия на дно ванны. Температура расплава в ванне ( при температуре плавления цинка 419 С) поддерживается1 на уровне 450 С и не превышает 480 С. При более высокой тймпературе недопустимо снижается толщина покрытия, уменьшается срок службы стенок ванны, изготовляемой обычно из стали. Холодные ванны ( при температуре расплава менее 450 С) дают грубые и неравномерные по толщине покрытия при повышенном расходе цинка на покрытие. Необходимо систематически удалять со дна ванны гартцинк и соблюдать особые меры, предупреждающие взмучивание его. Расплавленный металл постепенно загрязняется окисью цинка вследствие окисления цинка кислородом воздуха. Это увеличивает вязкость расплава, а также вызывает образование хрупких покрытий. [13]

Применение цинковых плавких вставок в предохранителях ПР объясняется не только указанными выше преимуществами их по сравнению с вставками из свинца и из его сплавов с оловом. Большое значение имеет и то, что при применении цинковой вставки температура внутри трубки в эксплуатации не может быть выше температуры плавления цинка , равной 420 С. С, что может привести к сильному обугливанию внутренней поверхности фибровой трубки и порче изоляции подводящих проводов. [15]

Цинк — хрупкий металл белого цвета с голубым оттенком. На воздухе покрывается тонкой оксидной плёнкой. Латунь (медно-цинковый сплав) использовали ещё до нашей эры в Древней Греции и Древнем Египте. На сегодняшний день цинк — один из самых важных для многих отраслей человеческой деятельности. Он незаменим в промышленности, медицине. Важен для нормального функционирования человеческого организма

Содержание в организме человека и продуктах питания

Организм человека обычно содержит около двух граммов цинка. Многие ферменты содержат в себе этот металл. Элемент играет роль в синтезе важных гормонов, таких как тестостерон и инсулин. Элемент крайне необходим для полноценного функционирования мужских половых органов. Кстати, он даже помогает нам справиться с сильным похмельем. С его помощью выводится из нашего организма лишний алкоголь.

Недостаток цинка в рационе может привести к множеству нарушений функций организма. Такие люди подвержены депрессии, постоянной усталости, нервозности. Дневная норма для взрослого мужчины — 11 миллиграммов в день, для женщины — 8 миллиграмм.

Содержание в продуктах (в миллиграммах на 100 грамм продукта):

  • устрицы — 40 мг;
  • отруби — 16 мг;
  • семена тыквы — 10 ;
  • печень говяжья — 8 мг;
  • говядина — 8 мг;
  • баранина — 6 мг;
  • семена подсолнуха — 5 мг;
  • сыр — 4 мг;
  • овёс — 4 мг;
  • курица — 3 мг;
  • орехи грецкие — 3 мг;
  • фасоль — 3 мг;
  • свинина — 3 мг;
  • шоколад — 2 мг;
  • кукуруза — 0,5 мг;
  • бананы — 0,15 мг.

Избыток элемента в человеческом организме также приводит к серьёзным проблемам, поэтому не стоит хранить продукты в цинковой посуде.

Как примеси изменяют свойства цинка

Производители ограничивают содержание кадмия, олова и свинца в литейных сплавах цинка, чтобы подавить межкристаллитную коррозию.

Олово — вредная примесь. Металл не растворяется и выделяется из расплава — способствует ломкости цинковых отливок. Кадмий напротив — растворяется в цинке и снижает его пластичность в горячем состоянии. Свинец увеличивает растворимость металла в кислотной среде.

Железо повышает твердость цинка, но снижает его прочность. Вместе с тем оно усложняет процесс заполнения форм при литье.

Медь увеличивает твердость цинка, но уменьшает его пластичность и стойкость при коррозии. Содержание меди также мешает рекристаллизации цинка.

Наиболее вредная примесь — мышьяк. Даже при небольшом ее количестве металл становится хрупким и менее пластичным.

Чтобы избежать растрескивания кромок при горячей прокатке цинка, содержание сурьмы не должна быть выше 0,01%. В горячем состоянии она увеличивает твердость цинка, лишая его хорошей пластичности.

Хлорид цинка (ZnCl2): состав, свойства, производство, применение

В хлорид цинка Это неорганическое соединение, образованное цинком или цинком (Zn) и хлором (Cl). Его химическая формула — ZnCl.2. Цинк находится в степени окисления +2, а хлор имеет валентность -1.

Это бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Он хорошо растворяется в воде и легко поглощает ее из окружающей среды, что можно увидеть на изображении увлажненного твердого вещества, показанном ниже.

Читайте так же:
Как связать из резинок чехол для телефона

Цинк в этом соединении очень важен с биологической точки зрения для людей, животных и растений, так как он участвует в основных функциях, таких как синтез белков и жиров.

По этой причине ZnCl2 Он используется в качестве пищевой добавки для животных и людей при дефиците цинка, а также в качестве микроэлемента для растений.

Он обладает бактериостатическими и вяжущими свойствами и широко используется для этих целей как в медицине, так и в ветеринарии. Он также уничтожает вредителей, таких как грибы, на открытом воздухе и является посредником для получения пестицидов.

Среди его многочисленных применений он используется для обработки целлюлозных и шерстяных волокон в различных процессах, а также для их подготовки к окраске или печати. Он также замедляет горение древесины.

Состав

ZnCl2 представляет собой ионное соединение, образованное катионом Zn 2+ и два хлорид-аниона Cl – к которым присоединяются электростатические силы.

Ион цинка (II) имеет следующую электронную структуру:

1 с 2 , 2 с 2 2 пол. 6 , 3 с 2 3p 6 3D 10 , 4 с 0 ,

в котором наблюдается, что он потерял оба электрона из оболочки 4 с, поэтому конфигурация стабильна.

Хлорид-ион имеет следующую структуру:

1 с 2 , 2 с 2 , 2 П 6 , 3 с 2 3p 6 ,

который также очень стабилен, поскольку имеет полные орбитали.

На рисунке ниже показано, как ионы расположены в кристалле. Серые сферы представляют собой цинк, а зеленые сферы — хлор.

Номенклатура

  • Хлорид цинка (II)
  • Дихлорид цинка

Свойства

Физическое состояние

Бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Гексагональные кристаллы.

Молекулярный вес

Температура плавления

Точка кипения

Плотность

2,907 г / см 3 при 25 ° C

Растворимость

Хорошо растворим в воде: 432 г / 100 г H2O при 25 ° C, 614 г / 100 г H2Или при 100 ° С. Хорошо растворим в соляной кислоте (HCl), спирте и глицерине. Полностью смешивается с ацетоном.

pH

Его водные растворы кислые. 6-молярный раствор ZnCl2/ Л имеет pH 1,0.

Химические свойства

Это гигроскопичный и текучий состав, так как при контакте с влажностью окружающей среды он впитывает много воды. В воде он гидролизуется и имеет тенденцию к образованию нерастворимой основной соли оксихлорида цинка.

Он реагирует с оксидом цинка (ZnO) в воде, образуя оксихлориды цинка, которые представляют собой чрезвычайно твердый цементоподобный материал.

Он умеренно вызывает коррозию металлов.

Биологическая роль

С биологической точки зрения цинк — один из важнейших элементов. Было признано, что он необходим для всех форм жизни.

ZnCl в организме человека2 обеспечивает Zn, который необходим для синтеза белков, холестерина и жиров. Цинк особенно важен для правильного функционирования иммунной системы.

Идентифицировано более 25 цинксодержащих белков, многие из которых являются ферментами, необходимыми для деления и роста клеток, а также для высвобождения витамина А из печени.

Дефицит цинка может привести, среди прочего, к задержке роста, угнетению психической функции, анорексии, дерматиту, снижению иммунитета, диарее и плохому ночному зрению.

Получение

В промышленных масштабах это соединение получают реакцией водной соляной кислоты с ломом, цинковыми отходами или минералом, который его содержит. В этой реакции газообразный водород (H2).

Обработка цинка газообразным хлористым водородом при 700 ° C дает хлорид цинка высокой чистоты.

Приложения

В терапевтических процедурах

Это мягкое антибактериальное или бактериостатическое средство, поэтому его используют в вагинальных спринцеваниях для устранения трихомонадных или гемофильных инфекций. Он также используется для лечения мозолей, как вяжущее средство и в химиохирургии при раке кожи.

Он используется как вяжущее средство в некоторых косметических средствах, таких как освежающие лосьоны для кожи.

В качестве пищевой добавки

Благодаря своей важности для различных функций человеческого организма, ZnCl2 его вводят перорально как часть пищевых добавок, а также людям, которым требуется парентеральное питание.

Добавки ZnCl2 Их назначают для лечения дефицита цинка у людей, страдающих от неправильного питания, кишечной мальабсорбции или состояния, которое увеличивает потерю этого элемента из организма.

Здоровые люди приобретают его через пищу.

Его следует давать как минимум за 1 час до еды или через 2 часа после еды, так как некоторые продукты могут препятствовать их всасыванию. Пациентам, у которых после приема добавки возникает раздражение в желудке, они должны принимать ее во время еды, но так цинк будет менее биодоступным.

В ветеринарии

Его растворы использовались у животных в качестве едкого агента для ожога или прижигания свищей, которые представляют собой соединения между органами, которые не являются нормальными или здоровыми; В виде пасты он используется для лечения язв и химиотерапии рака.

При глазных инфекциях очень разбавленный раствор этого соединения действует как антисептик и вяжущее средство.

Он также используется в качестве следов в кормах для животных или в качестве пищевой добавки.

В специальных цементах

Реакция между ZnCl2 и ZnO в воде производит некоторое количество оксихлоридов цинка, которые составляют чрезвычайно твердый материал или цемент. Основные составляющие: 4ZnO • ZnCl.2• 5H2O и ZnO • ZnCl2• 2H2ИЛИ.

Этот вид цемента устойчив к воздействию кислот или кипящей воды. Однако пентагидрат очень стабилен и нерастворим, но не очень пригоден для обработки, а дигидрат более растворим и может вызывать дренаж жидкости.

По этим причинам у этих цементов мало приложений.

Как катализатор

Он служит для ускорения некоторых реакций органической химии. Он действует как конденсирующий агент. Например, в альдольных реакциях, реакциях аминирования и реакциях циклического присоединения. В некоторых из них он действует как радикальный инициатор.

Это кислота Льюиса, которая катализирует реакции Дильса-Альдера. Он также используется в качестве катализатора в реакциях Фриделя-Крафтса, для изготовления красителей и красителей, а также при производстве полиэфирно-полиэфирных смол.

Реакция с участием этого соединения показана ниже:

В сельскохозяйственной деятельности

Он использовался в качестве гербицида при выращивании сельскохозяйственных культур, для обработки листьев, для уничтожения таких вредителей, как грибы и мох, а также в качестве питательного микроэлемента. Это посредник для приготовления пестицидов.

Читайте так же:
Как правильно заряжать аккумулятор машины

В стоматологии

Он используется в жидкости для полоскания рта, однако рекомендуемое время контакта очень короткое, поэтому он действует только как вяжущее средство на слизистую оболочку полости рта. Он служит десенсибилизатором, используется в зубных пастах и ​​входит в состав зубных цементов.

В текстильной и бумажной промышленности

Он входит в состав растворителя, используемого при производстве искусственного шелка или искусственного шелка из целлюлозы. Это сшивающий или связующий агент для отделки смол на текстиле. Он также служит для их лечения и содействия их сохранению.

Он позволяет скручивать ткани, разделять волокна шелка и шерсти, а также действует как протрава при печати и окрашивании тканей.

Он используется при производстве пергаментной бумаги и крепированной бумаги.

При приготовлении наночастиц

По реакции хлорида цинка с сульфидом натрия (Na2S) сонохимическим методом и в присутствии определенных органических соединений получают наночастицы сульфида цинка (ZnS). Сонохимические методы используют звуковые волны, чтобы вызвать химические реакции.

Этот тип наноматериалов может быть использован в качестве фотокаталитических агентов, например, для разделения воды на ее компоненты (водород и кислород) под действием света.

В различных приложениях

  • Дезодорант, антисептик и дезинфицирующее средство. Борьба с мхом, плесенью и плесенью в конструкциях и прилегающих внешних участках, таких как тротуары, патио и заборы. Дезинфицирующее средство для унитазов, писсуаров, ковров и прессованной древесины.
  • Используется в смесях для бальзамирования и в растворах для консервации анатомических образцов.
  • Антипирен для дерева.
  • Основной ингредиент дымовых шашек, используемых для разгона толп людей; они используются пожарными в учениях или учениях по тушению пожаров, а также вооруженными силами в целях сокрытия.
  • Компонент припойных флюсов. В записи по металлу. Для окраски стали, компонент оцинкованных ванн и медно-железных покрытий.
  • В магниевых цементах и ​​в цементе для металлов.
  • Для разрушения эмульсий при нефтепереработке. Агент по производству асфальта.
  • Электролит в сухих батареях.
  • Вулканизация резины.
  • Дегидратирующий агент.

Риски

Может вызвать ожоги глаз, кожи и слизистых оболочек.

При нагревании до разложения выделяет токсичные газы хлористого водорода (HCl) и оксида цинка (ZnO).

Предупреждение о его использовании в качестве лекарственного средства

Хотя окончательных исследований нет, считается, что если это соединение вводить беременным женщинам, оно может нанести вред плоду. Но потенциальные преимущества могут перевесить возможные риски.

Свойства цинка: химические и физические, история получения и применение, температура плавления и плотность

Физические свойства цинка (Zn): плотность, строение решетки, термодинамические характеристики цинка и физические параметры.

Что такое цинк

Цинк — металл сине-белого цвета. Стоит под тридцатым номером в таблице Менделеева. При взаимодействии поверхности материала с кислородом, на ней образуется оксидная плёнка. Она скрывает естественный блеск металла, защищает его от окисления.

Структура и состав

В природе цинк нельзя найти в чистом виде. Он будет состоять по большей части из основного металла, дополнительно иметь примеси. К ним относится серебро, кадмий, свинец, медь, железо. Зависимо от процентного содержания дополнительных элементов проводится маркировка материала.

Свойства и характеристики

Характеристики металла зависят от его состава. Зависимо от физических и химических свойств мастера металлургии определяют, где лучше использовать материал, чтобы добиться наилучшей эффективности.

Физические

Физические свойства материала определяют его возможности изменения под воздействием сторонних сил. К ним относятся:

  1. Легко растворяется в щелочах и кислотах.
  2. Температура плавления — 419 градусов по Цельсию. Особенности плавления могут изменяться зависимо от присадок в составе цинка. Высокой пластичности материал достигает при нагревании до 100 градусов.
  3. Температура закипания — 906 градусов.
  4. Имеет средний показатель твердости.
  5. Во время охлаждения металл крошится.
  6. Плотность — 7,133 г/см3.

Механические свойства цинка не подходят для изготовления из него износоустойчивых деталей. Относительно нормальных условий эксплуатации он легко ломается, не устойчив к ударам, большим физическим нагрузкам.

Химические

На химические свойства материала влияют примеси, содержащиеся в его составе. Средние параметры:

  1. При снижении температур теряет блеск, покрывается оксидной плёнкой.
  2. Разрушается при длительном воздействии влажного воздуха.
  3. Активный металл, который относится к энергетическим восстановителям.
  4. Гидроизолируется при нагревании металла в воде. Во время этого процесса образуется белый осадок.
  5. Растворяется в мощных минеральных кислотах.

От процентного содержание примесей сторонних металлов зависит воздействие щелочей, кислот на материал.

Области применения

Используют цинк в различных сферах промышленности. Говоря о популярности этого материала относительно мирового масштаба, он стоит на третьем место по добыче среди других цветных металлов. Сферы применения:

  1. Металлургия — используется как защитное покрытие от коррозий для металлоконструкций. Защищает основу первым контактируя с агрессивными факторами окружающей среды. Используется при производстве стали.
  2. Ювелирное дело — применяется для восстановления золота и серебра после их добычи.
  3. Пиротехника — применяется при создании красителей для фейерверков.
  4. Используется при печати изображений в типографии.
  5. Медицина — цинк считается качественным антисептиком, добавляется в разные мази, зубные пасты.

Содержится в организме человека, продуктах питания.

С помощью цинка синтезируются различные гормоны, улучшается метаболизм витаминов, расщепляются остатки алкоголя в организме, улучшается работу простаты.

Покрытие от коррозийМеталлургия

Содержание в природе

В природе нельзя найти чистый цинк. Его добывают из руд, которые содержат примеси других металлов. Основными месторождениями материала являются Россия, Иран, Боливия, Австралия, Казахстан.

Физические свойства цинка

Цинк – серебристо – серый металл. Для свежего среза на металле характерен голубоватый оттенок, в результате окисления цвет металлической поверхности цинка изменяется. Физические свойства цинка:

Температура плавления — 419,58°С .

Температура кипения — 906,2° С .

Изменение температурного режима активно влияет на изменение физических свойств металлического цинка:

  • комнатная температура ( 20 °С ) — цинк не пластичен, хрупок,
  • в диапазоне от 100°С до 150 физические свойства улучшаются, цинк становится пластичен, что активно используют при прокатки цинковых листов и проволоки,
  • с повышением температуры от 200 до 250°С физические характеристики цинка изменяются в худшею сторону (становится хрупким и ломким).

Плотность цинка

жидкого цинка (419,5 °С) — 6,66 г/см3

Читайте так же:
Дрель сетевая ударная dexter 1100 вт отзывы

СТРУКТУРА

структура цинкаКристаллы цинка имеют гексагональную упаковку атомов. Но в отличие от плотнейшей гексагональной упаковки сферических атомов решетки цинка вытянуты в одном направлении. Каждый атом окружен шестью другими атомами, лежащими в одной плоскости или слое. Расстояние между центрами соседних атомов в этом плоском слое а равно 0,26649 нм. Внешняя электронная конфигурация атома 3d104s2. Не полиморфен.

[править] Происхождение названия

Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II[2]. Это слово, вероятно, восходит к нем. Zinke , означающее «зубец» (кристаллиты металлического цинка похожи на иглы)[3].

Строение решетки цинка

Цинк не обладает полиморфностью. Цинк имеет гексагональное строение кристаллической решетки.

Параметры решетки

а 2,6594Å
с 4,9370Å
Атомный радиус цинка 1,37Å
Ионный Zn2+ 0,83Å
Отношение c/a 1,856
Температура Дебая 234 K

Историческая справка

Сплавы на основе цинка с добавлением латуни, меди известны давно. Они применялись в Древнем Египте, Индии, Древней Греции. Только к 1738 году люди научились получать более чистый металл. Для этого применялся дистилляционный способ. К 19 веку мастера металлургии научились получать чистый цинк с помощью технологического процесса прокатки.

Месторождения и получение

Плавление цинкаСамородного цинка в природе не существует. Сегодня используется около 70 минералов, из которых его выплавляют. Самый известный — сфалерит (цинковая обманка), который содержится в незначительных количествах в организме человека и животных, а также в некоторых растениях. Больше всего — в фиалке.

Цинковые минералы добывают в Казахстане, Боливии, Австралии, Иране, России. Лидеры по производству — Китай, Австралия, Перу, США, Канада, Мексика, Ирландия, Индия.

На сегодняшний день самый популярный метод получения чистого металла — электролитический. Чистота получаемого металла почти стопроцентная (возможны лишь небольшие примеси в объёме не более нескольких сотых процента. В целом они незначительны, поэтому такой цинк считается чистым).

Общее производство цинка во всём мире оценивается примерно в более чем десять миллионов тонн в год.

Химические свойства

Состав цинкаВнешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 104 s 2. Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C она открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет. При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка. Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.

При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли. Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей. Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.

Цинк, свойства атома, химические и физические свойства

Цинк, свойства атома, химические и физические свойства.

65,38(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

Цинк — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 30. Расположен в 12-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Атом и молекула цинка. Формула цинка. Строение атома цинка

Изотопы и модификации цинка

Свойства цинка (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства цинка

Химические свойства цинка. Взаимодействие цинка. Химические реакции с цинком

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.

К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим. Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах. Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Электронная формула: ядро атома металла содержит 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s22s22p63s23p63d104s2.

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Атом и молекула цинка. Формула цинка. Строение атома цинка:

Цинк (лат. Zincum, от нем. Zinke – «зубец») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Zn и атомным номером 30. Расположен в 12-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Цинк – амфотерный металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к цветным металлам.

Цинк обозначается символом Zn.

Как простое вещество цинк при нормальных условиях представляет собой хрупкий металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Молекула цинка одноатомна.

Химическая формула цинка Zn.

Электронная конфигурация атома цинка 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома цинка равен 906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ).

Строение атома цинка. Атом цинка состоит из положительно заряженного ядра (+30), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 30 электронов. При этом 28 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку цинк расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома цинка – на s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома цинка состоит из 30 протонов и 35 нейтронов.

Читайте так же:
Диод fr154 характеристики аналоги

Радиус атома цинка (вычисленный) составляет 142 пм.

Атомная масса атома цинка составляет 65,38(2) а. е. м.

Цинк с давних пор широко используется человеком.

Цинк, свойства атома, химические и физические свойства

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:

  1. Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
  2. Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
  3. В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

  • Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
  • Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
  • После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.

А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.

Холодное оцинкование

Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:

  1. Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
  2. После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
  3. Деталь покрывается данным составом методом распыления.

Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.

Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.

Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:

  1. При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
  2. Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
  3. В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
  4. Добавляется туда специальная смесь.
  5. Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.

В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Свойства цинка (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100Общие сведения
101НазваниеЦинк
102Прежнее название
103Латинское названиеZincum
104Английское названиеZinc
105СимволZn
106Атомный номер (номер в таблице)30
107ТипМеталл
108ГруппаАмфотерный, переходный, цветной металл
109ОткрытИзвестен с глубокой древности
110Год открытиядо 1000 года до н. э.
111Внешний вид и пр.Хрупкий металл голубовато-белого цвета
112ПроисхождениеПриродный материал
113Модификации
114Аллотропные модификации
115Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116Конденсат Бозе-Эйнштейна
117Двумерные материалы
118Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)0 %
119Содержание в земной коре (по массе)0,0078 %
120Содержание в морях и океанах (по массе)5,0·10-7 %
121Содержание во Вселенной и космосе (по массе)0,00003 %
122Содержание в Солнце (по массе)0,0002 %
123Содержание в метеоритах (по массе)0,018 %
124Содержание в организме человека (по массе)0,0033 %
200Свойства атома
201Атомная масса (молярная масса)65,38(2) а. е. м. (г/моль)
202Электронная конфигурация1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
203Электронная оболочкаK2 L8 M18 N2 O0 P0 Q0 R0

Электронная оболочка цинка

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

6,4 г/см3 (при 800 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)

Кристаллическая решетка цинка

205* Эмпирический радиус атома цинка согласно [1] и [3] составляет 134 пм и 138 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус цинка согласно [1] и [3] составляет 122±4 пм и 125 пм соответственно.

401* Плотность цинка согласно [3] и [4] составляет 7,133 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), согласно [4] составляет 6,59 г/см3 (при 500 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость).

402* Температура плавления цинка согласно [3] и [4] составляет 419,6 °С (692,75 K, 787,28 °F) и 419,5 °С (692,65 K, 787,1 °F).

403* Температура кипения цинка согласно [3] и [4] составляет 906,2 °С (1179,35 K, 1663,16 °F) и 906 °C (1179,15 К, 1662,8 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) цинка согласно [3] и [4] составляет 7,28 кДж/моль и 7,24 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) цинка согласно [3] и [4] составляет 114,8 кДж/моль и 115,3 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость цинка согласно [3] составляет 25,4 Дж/(K·моль).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector