Химийн шинж чанар

Zn атомын гадаад электрон тохиргоо нь 3d 10 4s 2 байна. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. 0.76 В-ийн хэвийн исэлдэлтийн потенциал нь цайрыг дараах байдлаар тодорхойлдог идэвхтэй металлмөн эрч хүчтэй сэргээгч. Агаарт 100 ° C хүртэл температурт цайр хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Агаарт цайр нь нимгэн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг ZnO оксид. Хүчтэй халах үед энэ нь шатаж, амфотер цагаан оксид ZnO үүсгэдэг.

2Zn + O 2 = 2ZnO

Хуурай фтор, хлор, бром нь хүйтэнд цайртай урвалд ордоггүй боловч усны ууртай үед метал гал авалцаж, жишээлбэл, ZnCl 2 үүсгэдэг. Цайрын нунтаг ба хүхрийн халсан хольц нь цайрын сульфид ZnS-ийг өгдөг. Хүхэрт устөрөгч нь Zn давсны сул хүчиллэг эсвэл аммиакийн усан уусмалд үйлчилснээр цайрын сульфид тунадасждаг. ZnH 2 гидридийг LiAlH 4-ийг Zn(CH 3) 2 болон бусад цайрын нэгдлүүдтэй урвалд оруулах замаар олж авдаг; халах үед элемент болж задардаг металл төст бодис.

Nitride Zn 3 N 2 - хар нунтаг, аммиакийн урсгалд 600 ° C хүртэл халаахад үүсдэг; 750 ° C хүртэл агаарт тогтвортой, ус түүнийг задалдаг. Цайрын карбид ZnC 2 нь цайрыг ацетилений урсгалд халаах замаар олж авсан. Хүчтэй эрдэс хүчлүүд нь цайрыг хүчтэй уусгаж, ялангуяа халах үед харгалзах давс үүсгэдэг. Шингэрүүлсэн HCl ба H 2 SO 4-тэй харилцан үйлчлэхэд H 2, HNO 3-тай NO, NO 2, NH 3 ялгардаг. Цайр нь төвлөрсөн HCl, H 2 SO 4 ба HNO 3-тай урвалд орж H 2, SO 2, NO, NO 2-ыг ялгаруулдаг. Шүлтлэгийн уусмал, хайлмал нь цайрыг исэлдүүлж, H2 ялгаруулж, усанд уусдаг цинцит үүсгэдэг. Цайр дахь хүчил ба шүлтийн үйл ажиллагааны эрч хүч нь түүний доторх хольц байгаа эсэхээс хамаарна. Цэвэр цайр нь устөрөгчийн хэт их потенциалтай тул эдгээр урвалжуудад бага хариу үйлдэл үзүүлдэг. Усанд цайрын давс халах үед гидролиз болж, Zn(OH) 2 гидроксидын цагаан тунадас ялгардаг. Мэдэгдэж байна нарийн төвөгтэй нэгдлүүдцайр агуулсан, жишээ нь SO 4 болон бусад.

Цайрын оксид нь хүчиллэг уусмалуудтай хоёуланд нь урвалд ордог.

ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O

ба шүлттэй хамт:

ZnO + 2NaOH ( хайлуулах) = Na 2 ZnO 2 + H 2 O

Ердийн цэвэр цайр нь хүчиллэг уусмалуудтай идэвхтэй урвалд ордог.

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H2

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

ба шүлтийн уусмалууд:

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

гидроксинат үүсгэдэг. Маш цэвэр цайр нь хүчил, шүлтийн уусмалтай урвалд ордоггүй. Цөөн дусал зэсийн сульфатын CuSO 4 уусмал нэмэхэд харилцан үйлчлэл эхэлдэг.

Халах үед цайр нь метал бус (устөрөгч, нүүрстөрөгч, азотоос бусад) урвалд ордог. Хүчилтэй идэвхтэй урвалд ордог:

Zn + H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) = ZnSO 4 + H 2

Цайр бол уусдаг бүлгийн цорын ганц элемент юм усан уусмал 2-ион үүсэх шүлтүүд (гидроксицинатууд):

Zn + 2OH – + 2H 2 O = 2– + H 2

Металл цайрыг аммиакийн уусмалд уусгахад аммиакийн цогцолбор үүснэ.

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

Zn атомын гадаад электрон тохиргоо нь 3d104s2. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. 0.76 В-ийн хэвийн исэлдэлтийн потенциал нь цайрыг идэвхтэй металл, энергийг бууруулдаг бодис гэж тодорхойлдог. Агаарт 100 ° C хүртэл температурт цайр хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Чийглэг агаарт, ялангуяа CO2 байгаа тохиолдолд металл нь энгийн температурт ч үндсэн цайрын бикарбонат үүсэх замаар задардаг.

Улаан-халуун температурт энэ нь усны уураар исэлдэж, устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулж болно. Агаарт хангалттай халах үед энэ нь тод ногоон цэнхэр дөлөөр шатаж, цайрын исэл үүсгэдэг бөгөөд ихээхэн хэмжээний энерги ялгаруулдаг.

Цуврал стресст цайрын эзэлдэг газрын дагуу устөрөгч ялгаруулж шингэрүүлсэн хүчилд амархан уусдаг. Үүний зэрэгцээ төвлөрсөн хүчилазотын исэл болгон бууруулж, аммиак болгон шингэлнэ. Конц дахь уусгах. H3S04 нь устөрөгч биш харин хүхрийн давхар ислийг ялгаруулдаг.

Цайрын нунтаг ба хүхрийн холимог нь халах үед тэсрэх урвалд ордог.

Цайр нь ууранд ч азоттой харьцдаггүй, гэхдээ улаан халуунд аммиактай амархан урвалд орж цайрын нитрид - Zn3Na үүсгэдэг.

Цайрыг ацетилений урсгалд халаахад үүссэн цайрын карбид ZnC нь ус, шингэрүүлсэн хүчилтэй хамт задардаг.

Металл цайрыг фосфорын ууранд 440-780 ° C хүртэл халаахад фосфидууд үүсдэг - Zn3Ps ба ZnP2.

Хайлсан төлөвт цайр нь Cu, Ag, Au, Cd, Hg, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn зэрэг олон металлуудтай тодорхойгүй хугацаагаар холилддог.

Цайр нь олон металлтай нэгдлүүд үүсгэдэг, жишээлбэл: Cu, Ag, Au, Mn, Fe, Co, Ni, Pf, Pd, Rh, Sb, Mg, Ca, Li, Na, K.

Цайр нь шүлтлэг, түүнчлэн аммиак, аммонийн хлоридын усан уусмалд, ялангуяа халах үед амархан уусдаг. Цайрыг зөвхөн шүлтлэгт төдийгүй хүчилд уусгах хурд нь түүний цэвэршилтээс хамаарна. Маш цэвэр цайр аажмаар уусдаг бөгөөд үйл явцыг хурдасгахын тулд уусмал руу зэсийн сульфатын өндөр шингэрүүлсэн уусмалаас хэдэн дусал дусаахыг зөвлөж байна (гальван хосуудын дүр төрх).

Металл бус металлуудтай харилцан үйлчлэл

Агаарт хүчтэй халах үед цайрын исэл үүсгэхийн тулд тод цэнхэрдүү өнгийн дөлөөр шатдаг.

Гал асаах үед хүхэртэй хүчтэй урвалд ордог.

Катализаторын хувьд усны уур байх үед ердийн нөхцөлд галогентэй урвалд ордог.

Zn + Cl2 = ZnCl2

Фосфорын уур цайр дээр үйлчлэхэд фосфидууд үүсдэг.

Zn + 2P = ZnP2 эсвэл

3Zn + 2P = Zn3P2

Цайр нь устөрөгч, азот, бор, цахиур, нүүрстөрөгчтэй харьцдаггүй.

Устай харилцах

Улаан халуунд усны ууртай урвалд орж цайрын исэл ба устөрөгч үүсгэдэг.

Zn + H2O = ZnO + H2

Хүчилтэй харилцан үйлчлэл

Металлын цахилгаан химийн хүчдэлийн цувралд цайр нь устөрөгчийн өмнө байрладаг бөгөөд түүнийг исэлдүүлэхгүй хүчлээс зайлуулдаг.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Шингэрүүлсэнтэй харилцан үйлчилдэг азотын хүчилцайрын нитрат, аммонийн нитрат үүсгэх:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчлүүдтэй урвалд орж цайрын давс, хүчил бууруулах бүтээгдэхүүн үүсгэдэг.

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Шүлттэй харилцан үйлчлэл

Шүлтлэг уусмалуудтай урвалд орж гидроксо комплекс үүсгэдэг.

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

ууссан үед энэ нь цинкат үүсгэдэг:

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2

Аммиактай харилцан үйлчлэх

550-600 хэмийн температурт хийн аммиактай бол цайрын нитрид үүсгэдэг.

3Zn + 2NH3 = Zn3N2 + 3H2

аммиакийн усан уусмалд уусч, тетраамминий цайрын гидроксид үүсгэдэг.

Zn + 4NH3 + 2H2O = (OH)2 + H2

Исэл ба давстай харилцан үйлчлэх

Цайр нь түүний баруун талд байрлах хүчдэлийн цуваа дахь металуудыг давс, ислийн уусмалаас нүүлгэн шилжүүлдэг.

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

Үелэх систем дэх цайр (Zn) элемент нь серийн дугаар 30. Хоёрдугаар бүлгийн дөрөв дэх үе юм. Атомын жин - 65.37. 2-8-18-2 давхаргын электронуудын тархалт

Элементийн нэрний гарал үүсэл нь тодорхойгүй байгаа боловч энэ нь Зинкээс (герман хэлээр "цэг" эсвэл "шүд" гэсэн утгатай) гаралтай нь үнэмшилтэй санагдаж байна. гадаад төрхметалл

Цайр нь хөхөвтөр цагаан металл бөгөөд 419С-т хайлж, 913С-т уур болж хувирдаг; түүний нягт нь 7.14 г/см3. Энгийн температурт цайр нь нэлээд хэврэг боловч 100-110 хэмд сайн нугалж, хуудас болгон өнхрүүлдэг. Агаарт цайр нь исэл эсвэл үндсэн карбонатын нимгэн давхаргаар бүрхэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаг.

Ус нь устөрөгчийн зүүн талд мэдэгдэхүйц хүчдэлийн цувралд байрладаг боловч цайр дээр бараг ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Энэ нь цайрын гадаргуу дээр устай харьцах үед үүссэн гидроксид нь бараг уусдаггүй бөгөөд урвалын цаашдын явцыг сэргийлдэгтэй холбон тайлбарлаж байна. Шингэрүүлсэн хүчилд цайр амархан уусч, тохирох давсыг үүсгэдэг.

Нэмж дурдахад, цайр нь бериллий болон амфотерийн гидроксидыг үүсгэдэг бусад металлын нэгэн адил шүлтлэгт уусдаг. Хэрэв цайрыг агаарт буцалгах хүртэл нь халаавал уур нь гал авалцаж, ногоон цагаан дөлөөр шатаж цайрын исэл үүсгэдэг.

Халах үед цайр нь метал бус (устөрөгч, нүүрстөрөгч, азотоос бусад) урвалд ордог. Хүчилтэй идэвхтэй урвалд ордог:

Zn + H2SO4 (шингэрүүлсэн) = ZnSO4 + H2

Цайр бол шүлтийн усан уусмалд уусдаг ион (гидроксицинат) үүсгэдэг цорын ганц элемент юм.

Zn + 2OH + 2H2O = + H2

Цайрын физик шинж чанар. Цайр бол дунд зэргийн хатуулагтай металл юм. Хүйтэн үед энэ нь эмзэг, гэхдээ 100-150 ° C-д маш хуванцар бөгөөд миллиметрийн зуу орчим зузаантай хуудас, тугалган цаасанд амархан өнхрүүлдэг. 250 ° C-т энэ нь дахин хэврэг болдог. Энэ нь полиморф өөрчлөлтгүй. a = 2.6594Å, c = 4.9370Å параметр бүхий зургаан өнцөгт торонд талстждаг. Атомын радиус 1.37Å; ионы Zn2+ -0.83Å. Хатуу цайрын нягт нь 7.133 г / см3 (20 ° C), шингэн 6.66 г / см3 (419.5 ° C); хайлах цэг 419.5 ° C; буцлах цэг 906 ° C. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 39.7 10-3 (20-250 ° C), дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 110.950 Вт / (м К) 0.265 кал / см сек ° C (20 ° C), цахилгаан эсэргүүцэл 5.9 10-6 ом см (20) °C), тодорхой дулаанЦайр 25.433 кЖ/(кг К.) . Суналтын бат бэх 200-250 МН/м2 (2000-2500 кгс/см2), харьцангуй суналт 40-50%, Бринеллийн хатуулаг 400-500 МН/м2 (4000-5000 кгс/см2). Цайр нь диамагнит шинж чанартай, түүний өвөрмөц соронзон мэдрэмж -0.175·10-6.

Цайрын химийн шинж чанар. Zn атомын гадаад электрон тохиргоо нь 3d104s2. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. Стандарт электродын потенциал -0.76 В нь цайрыг идэвхтэй металл, эрч хүчийг бууруулдаг бодис гэж тодорхойлдог. Агаарт 100 ° C хүртэл температурт цайр хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Чийглэг агаарт, ялангуяа CO2 байгаа тохиолдолд металлын эвдрэл хэвийн температурт ч тохиолддог. Агаар эсвэл хүчилтөрөгчөөр хүчтэй халах үед цайр нь шаргал өнгөтэй дөлөөр шатаж, цайрын оксидын ZnO цагаан утаа үүсгэдэг. Хуурай фтор, хлор, бром нь хүйтэнд цайртай урвалд ордоггүй боловч усны ууртай үед метал гал авалцаж, жишээлбэл ZnCl2 үүсгэдэг. Цайрын нунтаг ба хүхрийн халаасан хольц нь цайрын сульфид ZnS-ийг өгдөг. Хүхэрт устөрөгч нь Zn давсны сул хүчиллэг эсвэл аммиакийн усан уусмалд үйлчилснээр цайрын сульфид тунадасждаг. ZnH2 гидрид нь LiAlH4-ийг Zn(CH3)2 болон бусад цайрын нэгдлүүдтэй урвалд оруулснаар олж авдаг; халах үед элемент болж задардаг металл төст бодис. Nitride Zn3N2 - хар нунтаг, аммиакийн урсгалд 600 ° C хүртэл халаахад үүсдэг; 750 ° C хүртэл агаарт тогтвортой, ус түүнийг задалдаг. Цайрын карбид ZnC2 нь цайрыг ацетилений урсгалд халаах замаар олж авдаг. Хүчтэй эрдэс хүчлүүд нь цайрыг хүчтэй уусгаж, ялангуяа халах үед харгалзах давс үүсгэдэг. Шингэрүүлсэн HCl ба H2SO4-тэй харилцан үйлчлэхэд H2, HNO3-тай нэмэлтээр NO, NO2, NH3 ялгардаг. Цайр нь өтгөрүүлсэн HCl, H2SO4, HNO3-тай урвалд орж, H2, SO2, NO, NO2 ялгаруулдаг. Шүлтлэгийн уусмал, хайлмал нь цайрыг исэлдүүлж, H2 ялгаруулж, усанд уусдаг цинцит үүсгэдэг. Цайр дахь хүчил ба шүлтийн үйл ажиллагааны эрч хүч нь түүний доторх хольц байгаа эсэхээс хамаарна. Цэвэр цайр нь устөрөгчийн хэт хүчдэлийн улмаас эдгээр урвалжуудад бага хариу үйлдэл үзүүлдэг. Усанд цайрын давс нь халах үед гидролиз болж, цагаан гидроксидын тунадас ялгаруулдаг.

a) цайрын шингэрүүлсэн хүчилтэй харилцан үйлчлэл

Zn(OH)2. H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2

Идэвхтэй металлын хувьд цайр нь хүхрийн давхар исэл, элементийн хүхэр, тэр ч байтугай хүхрийн хүхэрт устөрөгчийг төвлөрсөн хүхрийн хүчил үүсгэдэг.

2H2SO4 + Zn = SO2 + ZnSO4 + 2H2O

Цайр нь маш шингэрүүлсэн азотын хүчилтэй урвалд ороход аммиак ялгарч, илүүдэл хүчилтэй урвалд орж аммонийн нитрат үүсгэдэг.

Цайр нь байгальд уугуул металл шиг харагддаггүй. Цайрыг хоёр аргаар олборлодог.

1) пирометаллургийн арга

2) сульфид хэлбэрээр 1-4% Zn агуулсан полиметалл хүдрээс гидрометаллургийн арга, түүнчлэн Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Хүдрийг сонгомол флотацийн аргаар баяжуулж, цайрын баяжмал (50-60% Zn), нэгэн зэрэг хар тугалга, зэс, заримдаа пиритын баяжмалыг олж авдаг. Цайрын баяжмалыг шингэрүүлсэн зууханд шатааж, цайрын сульфидыг ZnO исэл болгон хувиргадаг; Үүссэн хүхрийн давхар исэл SO2 нь хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. ZnO-аас Zn хүртэл хоёр зам байдаг.

1) Удаан хугацаанд оршин тогтнож байсан пирометаллургийн (нэрэх) аргын дагуу шохойжуулсан баяжмалыг нунтаглах, хийн нэвчилтийг өгөх, дараа нь нүүрс эсвэл коксоор 1200-1300 ° C-т бууруулна.

ZnO + C = Zn + CO.

Үүссэн металлын уурыг өтгөрүүлж, хэвэнд хийнэ. Эхлээд бууруулалтыг зөвхөн шатаасан шавараар хийсэн, гараар ажиллуулж, дараа нь карборундаар хийсэн босоо механикжсан ретортуудыг ашиглаж эхэлсэн бөгөөд дараа нь босоо ам, нуман цахилгаан зуух; Домен зууханд хар тугалга-цайрын баяжмалаас цайр гаргаж авдаг. Бүтээмж аажмаар нэмэгдсэн боловч цайр нь үнэ цэнэтэй кадми зэрэг 3% хүртэл хольц агуулдаг. Нэрэлтийн цайрыг ялгах замаар цэвэршүүлдэг (өөрөөр хэлбэл төмрөөс шингэн металл ба хар тугалганы нэг хэсгийг 500 ° С-т тунгаах замаар) 98.7% цэвэршилтэнд хүрдэг. Заримдаа хэрэглэдэг, илүү нарийн төвөгтэй, үнэтэй цэвэршүүлэх замаар цэвэршүүлэх замаар металыг 99.995% -ийн цэвэршилттэй болгож, кадмийг нөхөн сэргээх боломжийг олгодог.

Цайр авах гол арга бол электролит (гидрометаллургийн) юм. Шарсан баяжмалыг хүхрийн хүчилээр эмчилдэг; үүссэн сульфатын уусмалыг бохирдлоос (цайрын тоосоор тунадас) цэвэрлэж, дотор нь хар тугалга эсвэл винил хуванцараар сайтар бүрсэн ваннд электролиз хийнэ. Цайр нь хөнгөн цагааны катод дээр хуримтлагддаг бөгөөд үүнээс өдөр бүр салгаж, индукцийн зууханд хайлуулдаг. Ихэвчлэн электролитийн цайрын цэвэршилт 99.95%, баяжмалаас гаргаж авах бүрэн байдал (хаягдал боловсруулалтыг харгалзан үзэхэд) 93-94% байдаг. Үйлдвэрлэлийн хаягдлаас цайрын сульфат, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; заримдаа бас In, Ga, Ge, Tl.

2) Шарсан цайрын баяжмалыг боловсруулах гидрометаллургийн арга нь цайрын ислийг хүхрийн хүчлийн усан уусмалаар уусгаж, дараа нь цайрыг электролизээр тунадасжуулахаас бүрдэнэ. Тиймээс гидрометаллургийн аргыг заримдаа электролит гэж нэрлэдэг. Электролизийн аргаар цайр үйлдвэрлэхдээ цайрын баяжмалыг эхлээд исэлдүүлэн шарж авдаг.

ZnSO4→ Zn 2+ + SO4 2-

2+ (–) катод Zn, Н2О (+) анод: SO42–, Н2О

Zn + 2e Zn 2H2O – 4e O2 + 4H+

2H2O + 2eH2 + 2H2O

Хураангуй тэгшитгэл

ZnSO4 + 2H2O Zn + H2 + O2 + H2SO4.

Үүссэн үнсийг хүхрийн хүчил агуулсан зарцуулсан электролитээр уусгана. Үүссэн цайрын сульфатын уусмалыг хортой хольцоос цэвэрлэж, электролизд илгээнэ. Энэ тохиолдолд цайр нь катод дээр хуримтлагдаж, хүхрийн хүчил уусмалд дахин сэргэж, уусгах зорилгоор дахин буцаж ирдэг.

Хэрэв цайрын баяжмалыг шарж уусгахаас өмнө бол түүний зорилго нь цайрын сульфидыг хүхрийн хүчлийн шингэрүүлсэн уусмалд уусдаг цайрын исэл болгон хувиргах явдал юм.

Шингэнийг уусгах нь хүхрийн хүчил агуулсан зарцуулсан электролитээр хийгддэг бөгөөд цайрын уусмалын электролизээр гаргаж авдаг. Боловсруулалтын явцад хүхрийн хүчлийн алдагдал зайлшгүй (механик, уусмал алдагдсанаас үүсдэг ба химийн, хүхрийн хүчлийг хольцыг уусгахад үр ашиггүй зарцуулснаас үүсдэг). Эдгээр алдагдлыг усанд амархан уусдаг цайрын сульфатыг үнсэнд авах замаар нөхдөг. Энэ зорилгоор шохойжуулсан баяжмалд ойролцоогоор 2-4% сульфатын хүхэр байхад хангалттай.

Дэлхийн цайрын үйлдвэрлэлийн 70 орчим хувийг ийм аргаар олж авдаг. Үүнийг электролитийн арга нь хөдөлмөр их шаарддаг процессыг сайн механикжуулж, олборлох өндөр хувьтай, нэрэхээс илүү цэвэр цайр гаргаж авдагтай холбон тайлбарлаж байна. Үүнээс гадна баяжмалын үнэ цэнэтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг цогцоор нь ашиглах боломжийг хөнгөвчилдөг. Цайрыг тусгаарлахын тулд баяжуулалтын дараа гаргаж авсан ZnS баяжмалыг:

2ZnS+3O2→ 2ZnO+2SO2

Ерөнхийдөө:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Zn + HNO3 = Zn(NO3)2 +NO +H2O

б) Уусдаг цайрын давсны шүлттэй харилцан үйлчлэл:

ZnCl2 +2NaOH= ZnOH2↓+2NaCl

Zn(NO3)2+2KOH = ZnOH2↓ +2KNO3

Хоёр дахь бүлэгт байрладаг, хажуугийн дэд бүлэг үечилсэн хүснэгтМенделеев ба шилжилтийн металл юм. Элементийн серийн дугаар нь 30, масс нь 65.37. Цахим тохиргооатомын гадна давхарга нь 4s2 байна. Цорын ганц бөгөөд тогтмол нь "+2". Шилжилтийн металлууд нь янз бүрийн зохицуулалтын тоо бүхий цогцолбор үүсгэгч үүрэг гүйцэтгэдэг цогц нэгдлүүд үүсдэгээрээ тодорхойлогддог. Энэ нь цайрын хувьд ч хамаатай. 64-70 масстай байгальд тогтвортой 5 изотоп байдаг. Түүнчлэн 65Zn изотоп нь цацраг идэвхт, хагас задралын хугацаа 244 хоног байна.

Цайр бол мөнгөлөг цэнхэр металл бөгөөд агаарт өртөх үед хамгаалалтын оксидын хальсаар бүрхэгдэж, гялбаагаа нуудаг. Оксидын хальсыг арилгахад цайр нь металлын шинж чанарыг харуулдаг - гэрэлтэх, тод гэрэлтэх шинж чанартай. Байгальд цайр нь олон ашигт малтмал, хүдэрт байдаг. Хамгийн түгээмэл нь: клиофан, цайрын хольц (сфалерит), вурцит, марматит, каламин, смитсонит, виллемит, цинцит, франклинит.

Смитсонит

Холимог хүдрийн нэг хэсэг болох цайр нь түүний байнгын хамтрагчид болох талли, германий, индий, галли, кадмитай уулздаг. IN дэлхийн царцдас 0.0076% цайр агуулдаг ба энэ металлын 0.07 мг/л нь далайн усдавс хэлбэрээр. Цайрын томъёо энгийн бодис- Zn, химийн холбоо- металл. Цайр нь зургаан өнцөгт нягт талст тортой.

Цайрын физик, химийн шинж чанар

Цайрын хайлах цэг нь 420 ° C байна. Ердийн нөхцөлд энэ нь хэврэг металл юм. 100-150 0С хүртэл халаахад цайрын уян хатан чанар, уян хатан чанар нэмэгдэж, металл болон өнхрөх тугалган цааснаас утас үйлдвэрлэх боломжтой. Цайрын буцалгах цэг нь 906 ° C байна. Энэ металл нь маш сайн дамжуулагч юм. 200 ° C-аас эхлэн цайр амархан нунтаглаж саарал нунтаг болж, уян хатан чанараа алддаг. Металл нь сайн дулаан дамжуулалт, дулаан багтаамжтай байдаг. Тайлбарласан физик үзүүлэлтүүд нь бусад элементүүдтэй нэгдлүүд дэх цайрыг ашиглах боломжийг олгодог. Гуулин бол хамгийн алдартай цайрын хайлш юм.

Гуулин үлээвэр хөгжим

Хэвийн нөхцөлд цайрын гадаргуу нь уйтгартай саарал цагаан бүрэх хэлбэрээр нэн даруй ислээр бүрхэгдсэн байдаг. Энэ нь агаарт байгаа хүчилтөрөгч нь цэвэр бодисыг исэлдүүлдэгтэй холбоотой юм. Энгийн бодис болох цайр нь халькоген, галоген, хүчилтөрөгч, шүлт, хүчил, аммони (түүний давс), . Цайр нь азот, устөрөгч, бор, нүүрстөрөгч, цахиуртай харьцдаггүй. Химийн цэвэр цайр нь хүчил ба шүлтийн уусмалтай урвалд ордоггүй. - металл нь амфотер шинж чанартай бөгөөд шүлтүүдтэй урвалд ороход нарийн төвөгтэй нэгдлүүд - гидроксинат үүсгэдэг. Цайрын шинж чанарыг судлах ямар туршилтыг гэртээ хийж болохыг олж мэдэхийн тулд дарна уу.

Хүхрийн хүчлийн цайртай урвалд орж устөрөгч үүсэх

Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг цайртай урвалд оруулах нь устөрөгчийг үйлдвэрлэх үндсэн лабораторийн арга юм. Үүний тулд цэвэр ширхэгтэй (мөхлөгт) цайр эсвэл техникийн цайрыг хаягдал, үртэс хэлбэрээр ашигладаг.

Хэрэв маш цэвэр цайр, хүхрийн хүчил авбал устөрөгч аажмаар, ялангуяа урвалын эхэн үед ялгардаг. Тиймээс шингэрүүлсний дараа хөргөсөн уусмалд бага зэрэг зэсийн сульфатын уусмал нэмнэ. Цайрын гадаргуу дээр хуримтлагдсан зэс металл нь урвалыг хурдасгадаг. Хүчиллэгийг шингэлж устөрөгч гаргаж авах хамгийн оновчтой арга бол 1.19 нягттай төвлөрсөн хүхрийн хүчлийг 1:1 харьцаатай усаар шингэлэх явдал юм.

Төвлөрсөн хүхрийн хүчлийн цайртай урвалд орох

Баяжуулсан хүхрийн хүчилд исэлдүүлэгч бодис нь устөрөгчийн катион биш, харин илүү хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох сульфатын ион юм. Энэ нь шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд исэлдүүлэгч бодисоор илэрдэггүй, учир нь хүчтэй чийгшил, улмаар хөдөлгөөн багатай байдаг.

Төвлөрсөн хүхрийн хүчил цайртай хэрхэн урвалд орох нь температур, концентрацаас хамаарна. Урвалын тэгшитгэл:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Баяжуулсан хүхрийн хүчил нь хүхрийн исэлдэлтийн төлөвөөс (S⁺⁶) хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Энэ нь бага идэвхтэй металлуудтай, өөрөөр хэлбэл устөрөгчийн өмнө болон дараа нь металуудтай харилцан үйлчилдэг бөгөөд шингэрүүлсэн хүчлээс ялгаатай нь эдгээр урвалын явцад устөрөгчийг хэзээ ч ялгаруулдаггүй. Баяжуулсан хүхрийн хүчлийг металлуудтай урвалд оруулахдаа давс, ус, хүхэр бууруулах бүтээгдэхүүн гэсэн гурван бүтээгдэхүүн үргэлж үүсдэг. Баяжуулсан хүхрийн хүчил нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис тул зарим металл бус (нүүрс, хүхэр, фосфор) хүртэл исэлдүүлдэг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Цайр- үелэх системийн гуч дахь элемент. Тэмдэглэл - Латин "zincum" -аас Zn. Дөрөвдүгээр үе, IIB бүлэгт байрладаг. Металлуудыг хэлдэг. Үндсэн төлбөр нь 30 байна.

Үүнийг гаргаж авдаг байгалийн цайрын үндсэн нэгдлүүд нь галмей ZnCO 3 ба цайрын хольц ZnS юм. Дэлхийн царцдас дахь цайрын нийт агууламж ойролцоогоор 0.01% (хүн) байна.

Цайр нь цэнхэр өнгөтэй мөнгөн металл юм (Зураг 1). Өрөөний температурт энэ нь нэлээд эмзэг боловч 100-150 хэмд сайн нугалж, хуудас болгон өнхрүүлдэг. 200 хэмээс дээш халах үед цайр маш хэврэг болдог. Агаарт өртөх үед энэ нь исэл эсвэл үндсэн карбонатын нимгэн давхаргаар бүрхэгдсэн бөгөөд энэ нь цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаг. Ус нь цайрт бараг нөлөөлдөггүй.

Цагаан будаа. 1. Цайр. Гадаад төрх.

Цайрын атом ба молекулын масс

Бодисын харьцангуй молекул масс (M r)Энэ нь өгөгдсөн молекулын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ээс хэд дахин их болохыг харуулсан тоо бөгөөд хамаатан садан атомын массэлемент (A r)- атомын дундаж масс хэд дахин их байна химийн элементнүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-аас их.

Чөлөөт төлөвт цайр нь нэг атомын Zn молекул хэлбэрээр байдаг тул түүний атом ба молекулын массын утгууд давхцдаг. Тэд 65.38-тай тэнцүү байна.

Цайрын изотопууд

Байгальд хромыг таван хэлбэрээр олж болно гэдгийг мэддэг тогтвортой изотопууд 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn, 70 Zn. Тэдний массын тоо нь 64, 66, 67, 68, 70 байна. 64 Zn цайрын изотопын атомын цөм нь гучин протон, гучин дөрвөн нейтрон агуулдаг бөгөөд үлдсэн изотопууд нь зөвхөн нейтроны тоогоор л ялгаатай байдаг.

54-ээс 83 хүртэлх масстай цайрын хиймэл тогтворгүй изотопууд, мөн цөмийн арван изомер төлөвтэй байдаг бөгөөд тэдгээрийн дотроос хамгийн удаан амьдардаг изотоп нь 65 Zn, хагас задралын хугацаа 243.66 хоног байна.

Цайрын ионууд

Гадна талд эрчим хүчний түвшинЦайрын атом нь хоёр электронтой бөгөөд эдгээр нь валент юм:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

Үүний үр дүнд химийн харилцан үйлчлэлцайр нь валентийн электронуудаа өгдөг, i.e. нь тэдний донор бөгөөд эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

Цайрын молекул ба атом

Чөлөөт төлөвт цайр нь нэг атомт Zn молекул хэлбэрээр оршдог. Цайрын атом ба молекулыг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.

Цайрын хайлш

Хөнгөн цагаан, зэс, магнитай цайрын хайлш нь үйлдвэрлэлийн өргөн ач холбогдолтой юм. Зэстэй хамт цайр нь хайлшийн чухал бүлгийг бүрдүүлдэг - гууль. Гуулин 45% хүртэл цайр агуулдаг. Энгийн бөгөөд тусгай гууль байдаг. Сүүлийнх нь төмөр, хөнгөн цагаан, цагаан тугалга, цахиур зэрэг бусад элементүүдийг агуулдаг.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	0.33 г жинтэй техникийн цайрыг хүхрийн хүчлийн шингэрүүлсэн уусмалаар боловсруулсан. Гарсан устөрөгч нь хэвийн нөхцөлд 112 мл эзэлхүүн эзэлдэг. Үйлдвэрийн металл дахь цайрын массын хувийг тооцоол.
Шийдэл	Цайрын шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилтэй урвалын тэгшитгэлийг бичье. Zn + H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) = ZnSO 4 + H 2. Урвалын явцад гарсан устөрөгчийн моль тоог олъё. n (H 2) = V (H 2) / V м; n (H 2) = 112 × 10 -3 / 22.4 = 0.005 моль. Урвалын тэгшитгэлийн дагуу n (H 2): n (Zn) = 1: 1, i.e. n (H 2) = n (Zn) = 0.005 моль. Дараа нь цэвэр цайрын масс (бохирдолгүй) нь ( молийн масс- 65 г/моль): м цэвэр (Zn) = 0.005 × 65 = 0.325 гр. Массын фракцТехникийн металл дахь цайрыг дараах байдлаар тооцоолно. ω(Zn) = m цэвэр (Zn)/ m tec (Zn) × 100%; ω(Zn) = 0.325/ 0.33 × 100%; ω(Zn) = 98.48%.
Хариулах	Техникийн металл дахь цайрын массын эзлэх хувь 98.48% байна.

ЖИШЭЭ 2

Дасгал хийх	20 г зэс (II) ислийг металл болгон бууруулахад шаардлагатай устөрөгчийг авахын тулд давсны хүчилд уусгах ёстой цайрын массыг тооцоол.
Шийдэл	Бодлогын нөхцлийн дагуу үүсэх урвалын тэгшитгэлийг бичье. Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1); H 2 + CuO = Cu + H 2 O (2). Зэс (II) оксидын хэмжээг (молийн масс - 80 г/моль) тооцоолъё: n (CuO) = m (CuO) / M (CuO); n (CuO) = 20/80 = 0.25 моль. (2) тэгшитгэлийн дагуу n (CuO): n (H 2) = 1: 1, өөрөөр хэлбэл. n (CuO) = n (H 2) = 0.25 моль. Дараа нь, урвалд орсон цайрын моль тоо давсны хүчил n (Zn):n (H 2) = 1:1, өөрөөр хэлбэл 0.25 мольтой тэнцүү байх болно. n(Zn) = n(H2). Цайрын масс (молийн масс 65 г/моль) нь: м цэвэр (Zn) = n (Zn) × M (Zn); м цэвэр (Zn) = 0.25 × 65 = 16.25 гр.
Хариулах	Цайрын масс нь 16.25 гр