Формула оксида цинка в химии. Оксид цинка — важное в промышленности и медицине соединение. Какое влияние оказывает на человека оксид цинка

Тема 28

Элементы IIБ группы: цинк, кадмий, ртуть

Общая характеристика.

Элементы этой подгруппы – полные электронные аналоги друг друга, каждый в своем периоде является последним элементом d-семейства, у них завершена d-электронная конфигурация, валентные электроны (n-1)d 10 ns 2 . На внешней электронной оболочке содержатся 2 электрона и 18 электронов на предыдущей оболочке. Цинк и его аналоги отличаются от d-элементов и в большей степени проявляют сходство с p-элементами больших периодов.

У атомов цинка, кадмия и ртути, как и у атомов меди, (n-1)d-подуровень целиком заполнен и вполне стабилен. Удаление из него электронов требует очень большой затраты энергии. Поэтому рассматриваемые элементы проявляют в своих соединениях максимальную степень окисления +2. Только ртуть образует соединения, в которых ее степень окисления равна +1.

Характерной особенностью элементов является их склонность к комплексообразованию (к.ч.= 4; 6).

В отличие от элементов главных подгрупп элементы подгруппы цинка труднее окисляются, проявляют меньшую реакционную способность и обнаруживают более слабые металлические свойства.

В подгруппе сверху вниз: возрастает атомный радиус, уменьшается температура плавления и кипения, возрастает электроотрицательность и электродный потенциал. Минимальная энергия ионизации наблюдается у кадмия (8,99 эВ), т.к. на свойствах ртути сказывается лантаноидное сжатие, в результате которого ее энергия ионизации возрастает до 10,43 эВ (у цинка 9,39 эВ).

Распространенности и основные минералы.

ZnS – цинковая обманка,

HgS – киноварь,

ZnCO 3 – галмей,

CdS – гринокит.

Природные соединения цинка входят в состав полиметаллических сульфидных руд, которые содержат пирит FeS 2 , галенит PbS, халькопирит CuFeS 2 , и в меньшем количестве ZnS. Ртуть является редким элементом и встречается в самородном состоянии.

Металлический цинк, его получение, свойства и применение.

Серебристо-белый мягкий металл, на воздухе покрывается оксидной пленкой. Полиморфных модификаций не имеет, диамагнетик. Внешняя электронная конфигурация атома Zn 3d 10 4s 2 . Степень окисления в соединениях +2. Нормальный окислительно-восстановительный потенциал, равный 0,76 в, характеризует Цинк как активный металл и энергичный восстановитель.

Для выделения цинка, полученный после обогащения концентрат ZnS подвергается обжигу, а образовавшийся оксид восстанавливается углем:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C = Zn + CO

Другой способ заключается в том, что руду, содержащую ZnS, обжигают, а затем обрабатывают разбавленной серной кислотой:

ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O

Полученный раствор сернокислого цинка подвергают электролизу.

По химической активности подгруппа цинка уступает щелочноземельным металлам. В подгруппе с ростом атомной массы химическая активность металлов падает, о чем свидетельствуют значения стандартных электродных потенциалов (см. выше). Цинк – химически активный металл, легко растворяется в кислотах и при нагревании – в щелочах:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 Zn + H 2 SO 4(р-р) = ZnSO 4 + H 2

Эти реакции идут медленно, т.к. образующийся атомарный водород покрывает поверхность цинка.

Zn + 2H 2 SO 4(конц.) = ZnSO 4 + SO 2 + H 2 O

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

Металлический цинк вытесняет менее активные металлы и восстанавливает H2CrO4, HMnO4, соли железа (III) и олова (IV):

5Zn + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4(р - р) = 2MnSO 4 + 5ZnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu

Применение цинка разнообразно. Из цинка готовят сплав с алюминием, медью, магнием, которые имеют промышленное значение. Значительная часть цинка идет на нанесение покрытий на железные и стальные изделия, которые защищают основной металл от коррозии.

Оксид и гидроксид цинка.

Оксид цинка – рыхлый белый порошок, желтеющий при нагревании, но при охлаждении снова становящийся белым, полупроводник. Оксид цинка амфотерен - реагирует с кислотами с образованием солей, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксицинкаты (Na 2 , Ba 2 ):

ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

ZnO + 2NaOH + 2H 2 O Na 2 + H 2

Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:

ZnO + 4NH 3 + Н 2 O - (OH) 2

При сплавлении с щелочами и оксидами металлов оксид цинка образует цинкаты:

ZnO + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + H 2 O

ZnO + CoO CoZnO 2

При сплавлении с оксидами бора и кремния оксид цинка образует стекловидные бораты и силикаты:

ZnO + B 2 O 3 Zn(BO 2) 2

ZnO + SiO 2 ZnSiO 3

При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом:

ZnO + C = Zn + CO

ZnO + CO = Zn + CO 2

ZnO + H 2 = Zn + H 2 O

С водой не реагирует. При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом:

2ZnO + SiO 2 = Zn 2 SiO 4

ZnO + B 2 O 3 = Zn(BO 2) 2

Получается при горении металлического цинка:

2Zn + O 2 = 2ZnO

при термическом разложении солей:

ZnCO 3 = ZnO + CO 2

Оксид цинка применяют для изготовления белой масляной краски (цинковые белила), в медицине и косметике (для изготовления различных мазей); значительная часть оксида цинка используется в качестве наполнителя резины.

Гидроксид цинка – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. При температуре выше 125°С разлагается:

Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O

Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:

Zn(OH) 2 + H 2 SO 4(конц) = ZnSO 4 + 2H 2 O

Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2

также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:

Zn(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2

Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами:

ZnCl 2 + 2NaOH = Zn(OH) 2 + 2NaCl

Цинк - элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк при нормальных условиях - хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

В четвертом периоде цинк является последним d-элементом, его валентные электроны 3d 10 4s 2 . В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего энергетического уровня, поскольку конфигурация d 10 является очень устойчивой. В соединениях для цинка характерна степень окисления +2.

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

Взаимодействие цинка с неметаллами
При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:
2Zn + O 2 → 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой:
Zn + S → ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:
Zn + Cl 2 → ZnCl 2 .

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:
Zn + 2P → ZnP 2 или 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .

С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

Взаимодействие цинка с водой
Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
Zn + H 2 O → ZnO + H 2 .

Взаимодействие цинка с кислотами
В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ;
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 .

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:
Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Взаимодействие цинка со щелочами
Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

при сплавлении образует цинкаты:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2 .

Взаимодействие с аммиаком
С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка:
3Zn + 2NH 3 → Zn 3 N 2 + 3H 2 ;
растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка:
Zn + 4NH 3 + 2H 2 O → (OH) 2 + H 2 .

Взаимодействие цинка с оксидами и солями
Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4 ;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Оксид цинка (II) ZnO – белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску. Плотность 5,7 г/см 3 , температура возгонки 1800°С. При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2 ;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 .

При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .

При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4 ,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2 .

Гидроксид цинка (II) Zn(OH) 2 – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. Плотность 3,05 г/см 3 , при температуре выше 125°С разлагается:
Zn(OH) 2 → ZnO + H 2 O.

Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ;

также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:
Zn(OH) 2 + 4NH 3 → (OH) 2 .

Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl.

Оксид цинка ZnO - полупроводниковое соединение. Оксид цинка – соединение белого цвета, которое сублимируется при 2000 К, плавится при температуре 2250 К, проявляет как основные, так и кислотные свойства, растворяется в кислотах и в щелочах.

Наиболее распространенная кристаллическая модификация - гексагональная типа вюрцит. Известна также более редкая кубическая типа сфалерит.

Оксид цинка может быть получен при сжигании или окислении цинка, обжигом на воздухе сернистого цинка, при прокаливании
солей, осаждением аммиаком из кипящего водного раствора азотнокислого цинка.

Компактные образцы оксида цинка (цинкит) получают прессованием заготовок из порошкообразного соединения и их последующего спекания. Предварительное спекание проводится при 1100 К. окончательное - при 1700... 1800 К. Нагревание осуществляется либо в специальных высокотемпературных печах, либо прямым пропусканием тока через образцы после их предварительного прогрева до температуры, при которой возникает достаточная электропроводность. При температуре окончательного спекания 1700... 1800 К образуются крупнозернистые образцы с кристаллами до 2 мм. Чтобы получить более мелкозернистую структуру, температуру спекания снижают до 1300... 1400 К. Монокристаллы оксида цинка выращивают гидротермальным способом и из газовой фазы.

Тонкие пленки оксида цинка ZnO можно получить испарением и конденсацией цинка на подложку в вакууме с последующим окислением пленки металла при нагревании в атмосфере кислорода или реактивным двухэлектродным ионным распылением Zn в атмосфере Ar + О 2 .

Тонкие пленки ZnO обнаруживают пьезоэлектрический эффект.

Основные свойства оксида цинка

Молекулярная масса 81,38

Кристаллическая структура Г

Постоянные кристаллической решетки, нм:

А 0,3250

С 0,5206

Плотность, Мг/м 3 5,67

Температура, К:

плавления 2250

кипения 2000

Удельная теплоемкость, Дж/(кг × К) 495

Температурный коэффициент линейного расширения для
монокристалла, α × I 0 6 , К -1 5,7 || а

5,2 || с

Удельное сопротивление, Ом × см 10 8 …10 9

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К) 15…30

Твердость по шкале Мооса 4,0…5,0

Показатель преломления 1,96

Диэлектрическая проницаемость 8,5

Применение оксида цинка.

Оксид цинка применяется в радиоэлектронике для изготовления самоактивированного люминофора ZnO : Zn . Этот люминофор получают путем прокаливания ZnO в слабовосстановительной атмосфере оксида углерода при 1270 К- Цвет свечения люминофора- сине-зеленый, излучение характеризуется двумя максимумами., приходящимися на длины волн 0,385 мкм (ультрафиолетовая область) и 0,505 мкм (сине-зеленый участок спектра). Этот люминофор отличается очень коротким послесвечением, около 2 мкс.

Основное применение оксид цинка нашел в производстве варисторов, приборов, электрическое сопротивление которых сильно зависит от приложенного напряжения. На основе варисторов создаются ограничители перенапряжений (ОПН), подавляющие перенапряжения в электросетях.

Это обусловлено особым свойством варисторов – нелинейностью вольт-амперной характеристики. Нелинейностью вольт-амперной характеристики обладает и карбид кремния , но коэффициент нелинейности варисторов на основе оксида цинка на 1-1,5 порядка больше.

Для изготовления варисторов порошок ZnO субмикронного размера, оксиды других металлов ~5 % (висмута, кобальта, сурьмы, марганца, хрома) и неорганические связующие вещества смешивают, формуют под давлением ~10 4 …10 6 МПа и производят обжиг в течение нескольких часов при температурах от 1200 до 1600 °С. В процессе реакционного взаимодействия происходит перенос материала через жидкую фазу от зерен оксида цинка с большой поверхностной энергией к зернам с меньшей поверхностной энергией. Материал в процессе спекания уплотняется, и в результате получается новая поликристаллическая структура.

Варистор на основе оксида цинка представляет собой поликристаллический полупроводниковый материал, отдельные зерна которого находятся в электрическом контакте друг с другом. В местах контакта зерен оксида цинка имеются тонкие изолирующие области, которые и обуславливают нелинейность вольт-амперной характеристики. Механизм нелинейности варисторов недостаточно изучен. Скорее всего, нелинейность обусловлена явлениями на межзеренных границах, а также определяющее влияние имеют и дополнительные добавки в составе варисторов.

Микроэлемент, играющий важную роль в метаболизме клеток и стабилизации клеточных мембран. Является составной частью многих ферментных систем, в которых он является либо коэнзимом, либо неотъемлемой частью фермента. Принимает участие в регуляции синтеза белка и углеводов. Наличие цинка является необходимым условием для нормального функционирования иммунной системы. Цинк оказывает позитивное влияние на память, способствует усвоению витамина А, необходимого для поддержания зрения, облегчает накопление в организме и продлевает его действие, поддерживает процесс восстановления тканей и заживления ран. Цинк необходим для нормального роста и процесса воспроизводства. Дефицит цинка возникает в случаях парентерального лечения без соответствующих пищевых добавок, при хронических заболеваний кишечника (таких как колит и болезнь Крона), у пациентов с кишечными свищами, при некоторых кожных заболеваниях (например, при энтеропатическом акродерматите), реже в случае цирроза печени, при почечной недостаточности, резекции желудка. В случаях дефицита цинка наблюдается нарушение концентрации, расстройства вкуса, отсутствие аппетита, снижение иммунитета, плохое заживление ран, повышение артериального давления, гиперхолестеринемия, куриная слепота, гиперплазия предстательной железы, нарушение роста у детей, и в случаях существенного дефицита цинка - дерматологические заболевания, такие как очаговая и злокачественная алопеция. Содержание цинка в организме в среднем составляет 1,4–2,3 г, из которых около 98% находится внутри клеток (в основном в эритроцитах, коже, сперме, в предстательной железе, костях, в слизистой оболочке кишечника). Некоторые соединения цинка (например, оксид цинка), обладают вяжущими и высушивающими свойствами. Сульфат цинка обладает противовоспалительными свойствами. После применения перорально соли цинка слабо всасываются из желудочно-кишечного тракта (примерно на 20–40%). Средняя концентрация цинка в крови составляет 11,3–17,6 ммоль/л. Цинк выводится из организма в основном с фекалиями.

Оксид цинка: применение

Лечение заболеваний, связанных с дефицитом цинка или его пониженным содержанием в организме, таких как энтеропатический акродерматит, очаговая и злокачественная алопеция, гнойные прыщи, хронический нейродермит при замене стероидов на кортикостероиды, ломкость волос, нарушение процесса заживления ран, иммунные нарушения, психоневрологические расстройства, половые дисфункции у мужчин, нарушения роста и зрения у детей. Препарат в виде жевательных таблеток применяется для удаления неприятного запаха изо рта. Вспомогательно при болезни Вильсона. Наружно в дерматологии на зудящие места на коже, трудно заживающие раны, при хроническом воспалении кожи, экземе; в офтальмологии - при конъюнктивитах.

Противопоказания

Повышенная чувствительность к препарату; почечная недостаточность. Наружно не следует применять на сочащиеся или покрытые струпьями раны. Взаимодействие с другими препаратами Не следует принимать одновременно цинкосодержащие препараты и тетрациклин (цинк снижает его абсорбцию), а также соединения железа, ацетилсалициловую кислоту, индометацин, тиазидные диуретики, хелатообразователи (D-пеницилламин), кортикостероиды. Побочные эффекты Тошнота, рвота, боль в животе, диарея, головная боль, металлический привкус во рту. В результате длительного использования солей цинка могут возникнуть анемия и дефицит меди в организме.

Беременность и лактация

Нет информации относительно безопасности применения препаратов, содержащих цинк, во время беременности и в период лактации.

Дозировка

Суточная потребность в цинке, в зависимости от возраста, составляет: дети младше 10 лет: 5 мг, дети и подростки 10–15 лет: 15 мг, взрослые: 15–20 мг. При беременности и в период лактации потребность в цинке увеличивается до 25 мг/день. Энтеропатический акродерматит, очаговая алопеция: перорально перед едой в среднем 45 мг 3 ×/день, снижая дозу по мере улучшения состояния. Таблетки не следует делить или жевать. Наружно – больные места на коже смазывать 1–3 ×/день. Смотреть также: описания препаратов.

Цинк является типичным представителем группы металлических элементов и обладает всем спектром их характеристик: металлическим блеском, пластичностью, электро- и теплопроводностью. Однако химические свойства цинка несколько отличаются от основных реакций, присущих большинству металлов. Элемент при определенных условиях может вести себя как неметалл, например, реагировать со щелочами. Такое явление называется амфотерностью. В нашей статье мы изучим физические свойства цинка, а также рассмотрим типичные реакции, характерные для металла и его соединений.

Положение элемента в периодической системе и распространение в природе

Металл располагается в побочной подгруппе второй группы периодической системы. В нее, кроме цинка, входят кадмий и ртуть. Цинк относится к d-элементам и находится в четвертом периоде. В химических реакциях его атомы всегда отдают электроны последнего энергетического уровня, поэтому в таких соединениях элемента, как оксид, средние соли и гидроксид, металл проявляет степень окисления +2. Строением атома объясняются все физико-химические свойства цинка и его соединений. Общее содержание металла в почве составляет примерно 0,01вес. %. Он входит в состав минералов, например, таких как галмей и цинковая обманка. Так как содержание цинка в них невысокое, сначала горные породы подвергаются обогащению, которое проводится в шахтных печах. Большинство цинксодержащих минералов представляют собой сульфиды, карбонаты и сульфаты. Это соли цинка, химические свойства которых лежат в основе процессов их переработки, например, таких как обжиг.

Получение металла

Реакция жесткого окисления карбоната или сульфида цинка приводит к получениюего оксида. Процесс происходит в кипящем слое. Это специальный метод, основанный на тесном контакте мелкоизмельченного минерала и струи горячего воздуха, движущейся с большой скоростью. Далее оксид цинка ZnO восстанавливают коксом и удаляют образовавшиеся пары металла из сферы реакции. Еще один способ получения металла, основанный на химических свойствах цинка и его соединений - это электролиз раствора сульфата цинка. Он представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, проходящую под действием электрического тока. Металл высокой чистоты при этом осаждается на электроде.

Физическая характеристика

Голубовато-серебристый, при обычных условиях хрупкий металл. В интервале температур от 100° до 150° цинк становится гибким и его можно прокатывать в листы. При нагревании выше 200° металл становится необычайно хрупким. Под действием кислорода воздуха куски цинка покрываются тонким слоем оксида, а при дальнейшем окислении он превращается в гидроксокарбонат, который играет роль протектора и препятствует дальнейшему взаимодействию металла с кислородом воздуха. Физические и химические свойства цинка взаимосвязаны. Рассмотрим это на примере взаимодействия металла с водой и кислородом.

Жесткое окисление и реакция с водой

При сильном нагревании на воздухе цинковые стружки сгорают голубым пламенем, при этом образуется оксид цинка.

Он проявляет амфотерные свойства. В парах воды, разогретых до температуры красного каления, металл вытесняет водород из молекул Н 2 О, кроме этого, образуется оксид цинка. Химические свойства вещества доказывают его способность взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.

Окислительно-восстановительные реакции с участием цинка

Так как элемент в ряду активности металлов стоит перед водородом, он способен вытеснять его из молекул кислот.

Продукты реакции между цинком и кислотами будут зависеть от двух факторов:

• вида кислоты
• ее концентрации

Оксид цинка

Белый пористый порошок, желтеющий при нагревании и возвращающий свой первоначальный цвет при охлаждении - это окись металла. Химические свойства оксида цинка, уравнения реакций его взаимодействия с кислотами и щелочами подтверждают амфотерный характер соединения. Так, вещество не может реагировать с водой, но взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами. Продуктами реакций будут средние соли (в случае взаимодействия с кислотами) или комплексные соединения - тетрагидроксоцинкаты.

Оксид цинка применяют в производстве белой краски, которую называют цинковыми белилами. В дерматологии вещество входит в состав мазей, присыпок и паст, оказывающих на кожу противовоспалительное и подсушивающее действие. Большая же часть производимого оксида цинка применяется в качестве наполнителя для резины. Продолжая изучать химические свойства цинка и его соединений, рассмотрим гидроксид Zn(OH) 2 .

Амфотерный характер гидроксида цинка

Белый осадок, выпадающий под действием щелочи на растворы солей металла - это основание цинка. Соединение быстро растворяется под действием кислот или щелочей. Первый тип реакции заканчивается образованием средних солей, второй - цинкатов. В твердом виде выделены комплексные соли - гидроксоцинкаты. Особенностью гидроксида цинка является его способность растворяться в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка и воды. Основание цинка является слабым электролитом, поэтому как его средние соли, так и цинкаты в водных растворах поддаются гидролизу, то есть их ионы взаимодействуют с водой и образуют молекулы гидроксида цинка. Растворы таких солей металла, как хлорид или нитрат, будут иметь кислую реакцию вследствие накопления избытка ионов водорода.

Характеристика сульфата цинка

Рассмотренные нами ранее химические свойства цинка, в частности, его реакции с разбавленной сульфатной кислотой, подтверждают образование средней соли - сернокислого цинка. Это бесцветные кристаллы, нагревая которые до 600° и выше, можно получить оксосульфаты и трехокись серы. При дальнейшем нагревании сернокислый цинк преобразуется в оксид цинка. Соль растворима в воде и глицерине. Вещество выделяют из раствора при температуре до 39°C в виде кристаллогидрата, формула которого ZnSO 4 ×7H 2 O. В этом виде его называют цинковым купоросом.

В интервале температур 39°-70° получают шестиводную соль, а выше 70° в составе кристаллогидрата остается только одна молекула воды. Физико-химические свойства сульфата цинка позволяют применять его в качестве отбеливателя при изготовлении бумаги, в виде минерального удобрения в растениеводстве, как подкормку в рационе домашних животных и птицы. В текстильной промышленности соединение используют в производстве вискозной ткани, в окрашивании ситца.

Сернокислый цинк входит также в состав раствора электролита, применяемого в процессе гальванического покрытия слоем цинка железных или стальных изделий диффузным способом или методом горячего оцинкования. Слой цинка в течение длительного времени защищает такие конструкции от коррозии. Учитывая химические свойства цинка, нужно отметить, что в условиях высокой солености воды, значительных колебаний температуры и влажности воздуха оцинкование не дает желаемого эффекта. Поэтому в промышленности нашли широкое применение сплавы металла с медью, магнием и алюминием.

Применение сплавов, содержащих цинк

Для транспортировки многих химических веществ, например, аммиака, по трубопроводам, необходимы особые требования к составу металла, из которого изготовлены трубы. Они изготавливаются на основе сплавов железа с магнием, алюминием и цинком и обладают высокой антикоррозионной устойчивостью к действию агрессивной химической среды. Кроме этого, цинк улучшает механические свойства сплавов и нивелирует вредное влияние таких примесей, как никель и медь. В процессах промышленного электролиза широкое применение получили сплавы меди и цинка. Для транспортировки продуктов нефтепереработки используют танкеры. Они построены из алюминиевых сплавов, содержащих, кроме магния, хрома и марганца, большую долю цинка. Материалы такого состава обладают не только высокими антикоррозионными свойствами и повышенной прочностью, но еще и криогенной стойкостью.

Роль цинка в организме человека

Содержание Zn в клетках составляет 0,0003%, поэтому его относят к микроэлементам. Химические свойства, реакции цинка и его соединений играют важную роль в обмене веществ и поддержании нормального уровня гомеостаза, как на уровне клетки, так и всего организма в целом. Ионы металла входят в состав важных ферментов и других биологически активных веществ. Например, известно, о серьезном влиянии цинка на формирование и функции мужской половой системы. Он входит в состав кофермента гормона тестостерона, отвечающего за фертильность семенной жидкости и формирование вторичных половых признаков. Небелковая часть еще одного важнейшего гормона - инсулина, вырабатываемого бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, также содержит микроэлемент. Иммунный статус организма тоже напрямую связан с концентрацией в клетках ионов Zn +2 , которые находятся в гормоне тимуса - тимулине и тимопоэтине. Высокая концентрация цинка регистрируется в структурах ядра - хромосомах, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и участвующих в передаче наследственной информации клетки.

В нашей статье мы изучили химические функции цинка и его соединений, а также определили его роль в жизнедеятельности организма человека.