Info Pomoć  

 Početna za: CINK, Zn  

 Početna Tabele ovosti Download Zumbar Linkovi

Atomski (redni) broj 30
Relativna atomska masa 65,39
Naziv na hrvatskom Cink
Internacionalni naziv Zincum
Oksidacijska stanja 1, [2]
Talište / Vrelište (K) 692,73 / 1180
Elektronegativnost 1,65 / 4,45 eV
Konfiguracija zadnje ljuske 3d104s2
Element je Prijelazni element
Spada u grupu 12 / IIb
Spada u skupinu Cinkova sk.

CINK, Zn
  Općenito
Općenito o elementu

Kemijski podaci
Opis, radijus, elektronegativnost... 
Spojevi, dobivanje i uporaba
O dobivanju, spojevima i uporabi...
Fizikalni podaci
Termodinamika, vodljivost, gustoća...
Biološki podaci
Toksičnost, količina u čovjeku, uloga...
Izotopi
Broj izotopa, ključni izotopi...
Minerali i proizvodnja
Minerali, rude...

Download
Download podataka o elementima

Ostali resursi
Linkovi na element na drugim stranicama
Susjedi:

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje cinka:

Kao sirovine za metalurško dobivanje cinka najčešće se koriste rude bogate sfaleritom i smitsonitom te industrijski cinkovi otpaci (cinkovi pepeli). Kako navedene cinkove rude obično imaju mali postotak cinka (2-12%), prije prerade se koncentriraju. Obogaćivanje rude vrši se flotacijom (kod sulfidne rude) ili redukcijsko-oksidacijskim žarenjem Walzovim postupkom (oksidne rude i cinkovi pepeli). Iz obogaćenih ruda odnosno koncentrata (koji sadrži 45-55% Zn) cink se može dobiti suhim, pirometalurškim postupkom ili mokrim, hidrometalurškim postupkom (elektrolizom).

Pirometalurškim načinom dobiva se oko 37% svjetske proizvodnje cinka, a proces se odvija u dvije faze:

1. Najprije se cinkov sulfid (koncentrirani sfalerit) i/ili karbonat (smitsonit) prevodi u cinkov oksid žarenjem u mufolnim ili etažnim pećima. Pri tome se paralelno odvijaju dvije reakcije. Prvi proces je tzv. oksidacijsko žarenje koji se odvija prema jednadžbi:

2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2 + 945,6 kJ

Reakcija je izrazito egzotermna pa ruda zagrijana do temperature paljenja (iznad 600 °C) dalje izgara sama. Drugi proces je tzv. sulfatizacijsko žarenje prema jednadžbama:

2SO2 + O2 -> 2SO3

ZnO + SO3 -> ZnSO4

Kako je svrha žarenja koncentrata dobivanje cinkova oksida, nastali cinkov sulfat zagrijava se do 1000 °C kako bi došlo do njegova raspada i ponovnog nastajanja oksida.

2. Redukcija žarene mase na metalni cink može se provesti bilo u mufolnim pećima za destilaciju, u jamastoj peći ili elektrotermičkim načinom. Redukcija se provodi uz prisutnost znatnog suviška ugljika pri temperaturi 1200-1300 °C prema reakcijama:

ZnO + CO -> Zn + CO2

CO2 + C -> 2CO

Zbog visoke temperature u mufolama nastaju pare cinka koje se vrlo lako mogu ponovo oksidirati pa se mora spriječiti i najmanji pristup zraka. Kako to nije moguće postići, nakon hlađenja para cinka na 500-600°C i njihova prevođenja u tekući cink, mali dio kapljica metalnog cinka reagira s tragovima kisika i daje cinkov prah koji se taloži. Cinkov prah je manje vrijedan proizvod i pretaljivanjem se ne može prevesti u tekući cink. Njegovo nastajanje može se svesti na minimum dodavanjem malih količina kuhinjske soli (NaCl). Cink dobiven ovim postupkom nije čist jer sadržava do 4% primjesa (olova, željeza i kadmija) pa ga treba pročistiti. Postoje tri metode rafinacije cinka: najstarija metoda je pretaljivanje pri čemu se dobije 95-97%-tni cink, redestilacija u mufolnim pećima (dobije se 99,8-99,9%-tni cink), a najnovija je metoda rektifikacija (frakcijske destilacije) u kolonama iz karborunduma (silicijevog karbida, SiC).

Hidrometalurškim postupkom dobiva se 51% svjetske proizvodnje cinka, a od pirometalurškog se razlikuje u drugom stupnju. Naime, nakon prevođenja rude u oksid, on se otapa u sumpornoj kiselini i podvrgava elektrolizi. Na katodi od aluminija izlučuje se elementarni cink, a na anodi od olova kisik. Ovim postupkom dobije se cink čistoće 99,99 %. Problem kod elektrolize je u tome što cink ima negativan standardni elektrodni potencijal pa će se prije njega izlučiti gotovo sve primjese. Da bi se to izbjeglo, potrebno je otopinu cinkova sulfata prije prevođenja u oksid dobro očistiti što bitno poskupljuje cijeli postupak.


Svojstva i upotreba cinka:

Cink komercijalne čistoće je metal plavkasto-bijele boje koja potječe od finog površinskog sloja alkalnog karbonata, a potpuno čist cink je srebrno-bijele boje. Ima gustu heksagonsku kristalnu rešetku. Dosta je tvrd i pri udaru daje lijep metalan zvuk. Pri sobnoj temperaturi je dosta krhak i lomljiv. Između 100 i 150°C omekša i postaje rastezljiviji pa se lako kuje, valja u tanke listiće (tanke samo 0,05 mm) i izvlači u žicu. Iznad 200°C postaje ponovo krhki i može se smrviti u prah. Vrelište cinka je pri 908,5°C, a u parnom stanju je jednoatoman.

Cink je vrlo neplemenit metal. Iako bi prema svom položaju u elektrokemijskom naponskom nizu trebao reagirati s vodom, do reakcije ne dolazi jer se na njegovoj površini stvara zaštitni sloj teško topljivog alkalnog karbonata. Zbog toga je cink vrlo otporan prema atmosferskim utjecajima, vodi i neutralnim ili slabo lužnatim otopinama. Potpuno čist cink se ne otapa ni u razrijeđenim kiselinama, ali ako su u cinku ili otopini prisutne i najmanje količine plemenitijih metala, otapa se uz razvijanje vodika. To svojstvo koristi se za laboratorijska za dobivanje vodika. Otapa se i u jakim lužinama. Iz ovog se zaključuje da otpornost cinka na koroziju zavisi od čistoće metala i od sastava agresivne sredine. Zagrijan na zraku na temperaturu 500°C, cinkov prah izgara zasljepljujućim plamenom karakteristične blijedozelene boje pri čemu nastaje bijeli prah cinkova oksida. Lako reagira sa sumporom, a smjesa cinkova praha sa sumpornim cvijetom zapaljena gori kao barut. Zbog velikog afiniteta prema kisiku, cink burno reagira s metalnim oksidima. Izlučuje većinu teških metala iz njihovih otopina pri čemu sam prelazi u otopinu.

Po raznovrsnosti upotrebe, cink se nalazi na prvom mjestu među obojenim metalima. Upotrebljava se za izradu dijelova motornih vozila, strojeva, kućanskih aparata, a u elektrotehnici za izradu čašica koje služe kao anoda u suhim baterijama (Leclancheovi članci). Velike se količine cinka troše za zaštitu metala od korozije pocinčavanjem (građevinsko željezo, krovni plaštevi, oluci, vodovodne cijevi itd.) ili anodnu zaštitu (brodovi). U metalurgiji se koristi za izlučivanje drugih metala iz otopine i kao sastojak legura bakra, aluminija i magnezija. U kemijskoj industriji koristi se za izradu bijelog pigmenta, za čišćenje lužina u elektrolizi i kao redukcijska sredstvo. Postoji još velik broj oblika upotrebe cinka kao što su: za izradu igračaka, u pirotehnici, za laboratorijsku proizvodnju vodika, za ambalažu itd.


Spojevi cinka:

U svim svojim spojevima cink ima oksidacijski broj +2. Cink je amfoteran element pa kao kation Zn^2+ stvara soli, a kao anion (ZnO2^2-) cinkate. Spojevi cinka imaju tetraedarsku ili oktaedarsku koordonaciju. Stvara velik broj kompleksnih spojeva satomima kisika i dušika kao najčešćim ligandima.

-Cinkov bromid (ZnBr2) javlja se u obliku zrna tog praška koji je jako higroskopan i lako topljiv u vodi. Teško se priređuje u bezvodnom obliku i čisti komercijalni proizvod sadrži oko 3% vode.

-Cinkov fluorid (ZnF2) iz vodene otopine kristalizira u obliku bezbojnih igličastih kristala kao ZnF2 x 4H2O. Upotrebljava se u galvanotehnici, u proizvodnji porculanskih glazura i emajla, a u smjesi s natrijevim fluoridom za konzerviranje drveta.

-Cinkov klorid (ZnCl2) bezvodan je ili bijel zrnat prah ili bijela porculanska masa, jako higroskopna. Iz vodene otopine kristalizira kao dihidrat, ZnCl2 x 2H2O, čijim zagrijavanjem nastaje cinkov hidroksiklorid, ZnOHCl. Koncentrirana otopina ZnCl2 pomiješana sa ZnO također daje cinkov hidroksiklorid zbog kojeg se ova smjesa skrutne pa se onda i upotrebljava za izradu zubarskih plombi. Jako se otapa u vodi i vodena otopina reagira izrazito kiselo. Otapa se i u alkoholu, eteru, acetonu, glicerolu i piridinu pri čemu se otopine jako ugriju jer je reakcija egzotermna. Koncentrirana otopina cinkovog klorida otapa škrob, celulozu i druge organske tvari, a rastaljeni ZnCl2 otapa okside mnogih metala. Razrijeđena otopina cinkovog klorida djeluje kao dezificijens, dezodorans i adsringens. Upotrebljava se u metalurgiji kao sastojak smjesa za otapanje meta1nih oksida, kao sredstvo za konzerviranje željezničkih pragova, za protupožarno impregniranje drvene građe, kao sastavni dio pasta za lemljenje metala, za pocinčavanje, za vulkanizaciju gume, u medicini se koristi eksterno za obloge i za ginekološka ispiranja.

-Cinkov oksid (ZnO) najznačajniji je spoj cinka. Amfoteran je. U prirodi se nalazi kao mineral cinkit u obliku bijelih heksagonskih kristala. Pri sobnoj temperaturi je bijel amorfan prah koji zagrijavanjem reverzibilno postaje žut. Otrovan je za niže organizme (plijesni i gljivice) i ima veliku sposobnost apsorpcije ultraljubičastih i rengenskih zraka. Upotrebljava se kao bijela slikarska boja (cinkovo bjelilo), s kalijevim bikromatom daje cinkovo žutilo ((3ZnCrO4) x K2Cr2O7), a žaren s kobaltovim(II)-oksidom daje Rinmanovo zelenilo. Koristi se u proizvodnji automobilskih guma, u medicini pri liječenju rana i kožnih bolesti, u kozmetici kao sastojak tvari za zaštitu od rengenskog i ultraljubičastog zračenja, sapuna, pudera i depilatora, te u farmaciji za masti i paste.

-Cinkov amonijev klorid (ZnCl2 x 2NH4Cl) dolazi u obliku bijelih tankih listića koji su jako topljivi u vodi. Upotrebljava se u galvanizaciji, za lemljenje i u proizvodnji električnih baterija.

-Cinkov borat ((3ZnO) x 2B2O3) javlja se kao bijel, amorfan prah ili u obliku triklinskih kristala koji su teško topljivi u vodi. Upotrebljava se za impregniranje tkanine protiv zapaljivosti, kao sastojak raznih keramika, te u farmaceutskoj industriji. 

-Cinkov fosfat tetrahidrat (Zn3(PO4)2 x 4H2O) bijel je prah koji se ne otapa u vodi i alkoholu, ali je topljiv u mineralnim kiselinama, amonijaku i octenoj kiselini. Upotrebljava se za zubne cemente.

-Cinkov karbonat (ZnCO3) u prirodi se nalazi kao mineral smitsonit. Kao bezvodni dolazi u obliku bijelog praha koji je gotovo netopljiv u vodi. Zagrijavanjem iznad 150°C; prelazi u ZnO i CO2. Dolazi i u hidratiziranom obliku kao bazni karbonat cinka (2ZnCO3 x 3Zn(OH)2) koji se upotrebljava kao puder u kozmetici. Upotrebljava se i kao bijeli pigment.

-Cinkov ortosilikat (ZnSiO4) u prirodi se nalazi kao mineral vilemit u obliku trokutastih kristala koji su netopljivi u vodi. Upotrebljava se kao sastojak praha fluorescentnih svjetiljaka i televizijskih ekrana.

-Cinkov sulfat (ZnSO4) iz vodene otopine kristalizira kao heptahidrat (bijela galica) u obliku bezbojnih rompskih kristala koji se lako otapaju u vodi. Ima široku primjenu, a najviše se koristi za galvanske cinčane kupke, dobivanje drugih cinkovih spojeva, konzerviranje drveta, proizvodnju bijele uljane boje (litopon), proizvodnju viskoznih vlakana, suzbijanje biljnih bolesti, dezinfekciju u medicini, a male količine se dodaju umjetnim gnojivima.

-Cinkov sulfid (ZnS) u prirodi se javlja u dvije kristalne modifikacije: kubičnoj kao sfalerit (sa strukturom analognoj dijamantu) i u heksagonskoj kao vurcit, čija se struktura razlikuje od sfaleritne samo u uzajamnoj orijentaciji pojedinih tetraedara. Dodatkom mangana i bakra u tragovima u sfaleritnu strukturu ZnS postaje vrlo osjetljiv na ionizirajuće zračenje pokazujući efekt luminiscencije. Stoga se upotrebljava u proizvodnji rengenskih i televizijskih ekrana te kao pigment plastičnim masama (linoleumu) i mliječnom staklu.

 Početna za: CINK, Zn

Početna Veliki PSE Tabele Zumbar Linkovi
Prijavi grešku