Kemijske lastnosti

Zunanja elektronska konfiguracija atoma Zn je 3d 10 4s 2. Oksidacijsko stanje v spojinah je +2. Normalni redoks potencial 0,76 V označuje cink kot aktivna kovina in energetski obnovitelj. Na zraku pri temperaturah do 100 °C cink hitro potemni in se prekrije s površinskim filmom bazičnih karbonatov. Na zraku se cink prekrije s tanko plastjo ZnO oksid. Pri močnem segrevanju zgori in tvori amfoterni beli oksid ZnO.

2Zn + O 2 = 2ZnO

Suhi fluor, klor in brom na mrazu ne reagirajo s cinkom, vendar se kovina v prisotnosti vodne pare lahko vname in tvori na primer ZnCl 2. Segreta mešanica cinkovega prahu in žvepla daje cinkov sulfid ZnS. Cinkov sulfid se obori, ko vodikov sulfid deluje na šibko kisle ali amoniakove vodne raztopine Zn soli. ZnH 2 hidrid dobimo z reakcijo LiAlH 4 z Zn(CH 3) 2 in drugimi cinkovimi spojinami; kovini podobna snov, ki pri segrevanju razpade na elemente.

Nitrid Zn 3 N 2 - črni prah, nastane pri segrevanju na 600 ° C v toku amoniaka; obstojen na zraku do 750 °C, voda ga razgradi. Cinkov karbid ZnC 2 je bil pridobljen s segrevanjem cinka v toku acetilena. Močne mineralne kisline močno raztopijo cink, zlasti pri segrevanju, da nastanejo ustrezne soli. Pri interakciji z razredčeno HCl in H 2 SO 4 se sprosti H 2 in s HNO 3 poleg tega NO, NO 2, NH 3. Cink reagira s koncentrirano HCl, H 2 SO 4 in HNO 3, pri čemer se sproščajo H 2, SO 2, NO in NO 2. Raztopine in taline alkalij oksidirajo cink, sproščajo H2 in tvorijo vodotopne cincite. Intenzivnost delovanja kislin in alkalij na cink je odvisna od prisotnosti nečistoč v njem. Čisti cink je manj reaktiven na te reagente zaradi visokega vodikovega prenapetosti. V vodi cinkove soli pri segrevanju hidrolizirajo, pri čemer se sprosti bela oborina Zn(OH) 2 hidroksida. Znano kompleksne spojine ki vsebujejo cink, na primer SO 4 in drugi.

Cinkov oksid reagira s kislinskimi raztopinami:

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

in z alkalijami:

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

Cink navadne čistosti aktivno reagira s kislinskimi raztopinami:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H2

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

in alkalne raztopine:

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

tvorba hidroksinatov. Zelo čist cink ne reagira z raztopinami kislin in alkalij. Interakcija se začne, ko dodamo nekaj kapljic raztopine bakrovega sulfata CuSO 4 .

Pri segrevanju cink reagira z nekovinami (razen vodika, ogljika in dušika). Aktivno reagira s kislinami:

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

Cink je edini element iz skupine, ki se raztopi v vodne raztopine alkalije s tvorbo 2– ionov (hidroksicinati):

Zn + 2OH – + 2H 2 O = 2– + H 2

Ko kovinski cink raztopimo v raztopini amoniaka, nastane amoniakov kompleks:

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

Zunanja elektronska konfiguracija atoma Zn je 3d104s2. Oksidacijsko stanje v spojinah je +2. Normalni redoks potencial 0,76 V označuje cink kot aktivno kovino in energijsko redukcijsko sredstvo. Na zraku pri temperaturah do 100 °C cink hitro potemni in se prekrije s površinskim filmom bazičnih karbonatov. V vlažnem zraku, predvsem v prisotnosti CO2, kovina že pri navadnih temperaturah razpade s tvorbo bazičnega cinkovega bikarbonata.

Pri vročih temperaturah ga lahko oksidira vodna para, pri čemer se sproščata vodik in ogljikov dioksid. Ko se dovolj segreje na zraku, gori s svetlim zelenkasto-modrim plamenom in tvori cinkov oksid z znatnim sproščanjem energije.

V skladu z mestom, ki ga cink zaseda v nizu napetosti, se zlahka raztopi v razredčenih kislinah s sproščanjem vodika. Ob istem času koncentrirana kislina se reducira v dušikove okside, razredči v amoniak. Raztapljanje v konc. H3S04 spremlja sproščanje žveplovega dioksida, ne vodika.

Mešanica cinkovega prahu in žvepla eksplozivno reagira pri segrevanju.

Cink ne deluje z dušikom niti v hlapih, vendar zlahka pri rdeči vročini reagira z amoniakom in tvori cinkov nitrid - Zn3Na.

Cinkov karbid ZnC, ki nastane s segrevanjem cinka v toku acetilena, razpade z vodo in razredčenimi kislinami.

Pri segrevanju kovinskega cinka v fosforjevih parah na 440-780 °C nastanejo fosfidi - Zn3Ps in ZnP2.

V staljenem stanju se cink neomejeno meša s številnimi kovinami: Cu, Ag, Au, Cd, Hg, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn.

Cink tvori spojine s številnimi kovinami, na primer: Cu, Ag, Au, Mn, Fe, Co, Ni, Pf, Pd, Rh, Sb, Mg, Ca, Li, Na, K.

Cink se precej zlahka raztopi v alkalijah, pa tudi v vodnih raztopinah amoniaka in amonijevega klorida, zlasti pri segrevanju. Hitrost raztapljanja cinka ne le v alkalijah, ampak tudi v kislinah je odvisna od njegove čistosti. Zelo čist cink se počasi raztopi, zato je za pospešitev postopka priporočljivo, da v raztopino vnesete nekaj kapljic močno razredčene raztopine bakrovega sulfata (tvorba galvanskih parov).

Interakcija z nekovinami

Pri močnem segrevanju na zraku gori s svetlo modrikastim plamenom in tvori cinkov oksid:

Pri vžigu močno reagira z žveplom:

Reagira s halogeni pri normalnih pogojih v prisotnosti vodne pare kot katalizatorja:

Zn + Cl2 = ZnCl2

Ko fosforjeve pare delujejo na cink, nastanejo fosfidi:

Zn + 2P = ZnP2 oz

3Zn + 2P = Zn3P2

Cink ne deluje z vodikom, dušikom, borom, silicijem ali ogljikom.

Interakcija z vodo

Reagira z vodno paro pri rdeči vročini, da nastane cinkov oksid in vodik:

Zn + H2O = ZnO + H2

Interakcija s kislinami

V elektrokemičnem nizu napetosti kovin se cink nahaja pred vodikom in ga izpodriva iz neoksidirajočih kislin:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Interakcija z razredčenim dušikova kislina, ki tvorita cinkov nitrat in amonijev nitrat:

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

Reagira s koncentrirano žveplovo in dušikovo kislino, da tvori cinkovo ​​sol in produkte redukcije kisline:

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

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

Interakcija z alkalijami

Reagira z raztopinami alkalij in tvori hidrokso komplekse:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

pri taljenju tvori cinkate:

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2

Interakcija z amoniakom

S plinastim amoniakom pri 550-600 °C tvori cinkov nitrid:

3Zn + 2NH3 = Zn3N2 + 3H2

se raztopi v vodni raztopini amoniaka, pri čemer nastane tetraaminijev cinkov hidroksid:

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

Interakcija z oksidi in solmi

Cink iz raztopin soli in oksidov izpodriva kovine, ki se nahajajo v nizu napetosti desno od njega:

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

Element cink (Zn) ima v periodnem sistemu zaporedno številko 30. Je v četrti periodi druge skupine. Atomska teža - 65,37. Porazdelitev elektronov po plasteh 2-8-18-2

Izvor imena elementa ni jasen, vendar se zdi verjetno, da izhaja iz Zinke (nemško za "konico" ali "zob"), zahvaljujoč videz kovina

Cink je modrikasto bela kovina, ki se tali pri 419 C in se spremeni v paro pri 913 C; njegova gostota je 7,14 g/cm3. Pri navadnih temperaturah je cink precej krhek, pri 100-110 C pa se dobro upogne in zvije v pločevine. Na zraku je cink prevlečen s tanko plastjo oksida ali bazičnega karbonata, ki ga ščiti pred nadaljnjo oksidacijo.

Voda skoraj ne vpliva na cink, čeprav se nahaja v napetostnem nizu bistveno levo od vodika. To je razloženo z dejstvom, da je hidroksid, ki nastane na površini cinka pri interakciji z vodo, praktično netopen in preprečuje nadaljnji potek reakcije. V razredčenih kislinah se cink zlahka raztopi in tvori ustrezne soli.

Poleg tega se cink, tako kot berilij in druge kovine, ki tvorijo amfoterne hidrokside, topi v alkalijah. Če cink segrejemo na zraku do vrelišča, se njegova para vname in gori z zelenkasto belim plamenom ter tvori cinkov oksid

Pri segrevanju cink reagira z nekovinami (razen vodika, ogljika in dušika). Aktivno reagira s kislinami:

Zn + H2SO4 (razredčen) = ZnSO4 + H2

Cink je edini element iz skupine, ki se raztopi v vodnih raztopinah alkalij in tvori ione (hidroksicinate):

Zn + 2OH + 2H2O = + H2

Fizikalne lastnosti cinka. Cink je srednje trda kovina. Hladen je krhek, pri 100-150 °C pa je zelo plastičen in ga je enostavno zviti v plošče in folije debeline približno stotink milimetra. Pri 250 °C spet postane krhka. Nima polimorfnih modifikacij. Kristalizira v heksagonalni mreži s parametri a = 2,6594Å, c = 4,9370Å. Atomski polmer 1,37Å; ionski Zn2+ -0,83Å. Gostota trdnega cinka je 7,133 g/cm3 (20 °C), tekočega 6,66 g/cm3 (419,5 °C); tališče 419,5 °C; vrelišče 906 °C. Temperaturni koeficient linearne ekspanzije 39,7 10-3 (20-250 °C), koeficient toplotne prevodnosti 110,950 W/(m K) 0,265 cal/cm sec °C (20 °C), električna upornost 5,9 10-6 ohm cm (20 °C), specifična toplota Cink 25,433 kJ/(kg K.). Natezna trdnost 200-250 MN/m2 (2000-2500 kgf/cm2), relativni raztezek 40-50%, trdota po Brinellu 400-500 MN/m2 (4000-5000 kgf/cm2). Cink je diamagneten, njegova specifična magnetna občutljivost je -0,175·10-6.

Kemijske lastnosti cinka. Zunanja elektronska konfiguracija atoma Zn je 3d104s2. Oksidacijsko stanje v spojinah je +2. Standardni potencial elektrode -0,76 V označuje cink kot aktivno kovino in energijsko redukcijsko sredstvo. Na zraku pri temperaturah do 100 °C cink hitro potemni in se prekrije s površinskim filmom bazičnih karbonatov. V vlažnem zraku, predvsem v prisotnosti CO2, pride do razgradnje kovin že pri normalnih temperaturah. Pri močnem segrevanju na zraku ali kisiku cink intenzivno gori z modrikastim plamenom, pri čemer nastaja bel dim cinkovega oksida ZnO. Suh fluor, klor in brom na mrazu ne reagirajo s cinkom, vendar se kovina v prisotnosti vodne pare lahko vname in tvori na primer ZnCl2. Segreta mešanica cinkovega prahu in žvepla daje cinkov sulfid ZnS. Cinkov sulfid se obori, ko vodikov sulfid reagira s šibko kislimi ali amoniačnimi vodnimi raztopinami Zn soli. ZnH2 hidrid dobimo z reakcijo LiAlH4 z Zn(CH3)2 in drugimi cinkovimi spojinami; kovini podobna snov, ki pri segrevanju razpade na elemente. Zn3N2 nitrid je črn prah, ki nastane pri segrevanju na 600 °C v toku amoniaka; obstojen na zraku do 750 °C, voda ga razgradi. Cinkov karbid ZnC2 dobimo s segrevanjem cinka v toku acetilena. Močne mineralne kisline močno raztopijo cink, zlasti pri segrevanju, da nastanejo ustrezne soli. Pri interakciji z razredčeno HCl in H2SO4 se sprosti H2, s HNO3 pa poleg tega še NO, NO2, NH3. Cink reagira s koncentrirano HCl, H2SO4 in HNO3, pri čemer se sprosti H2, SO2, NO oziroma NO2. Raztopine in taline alkalij oksidirajo cink, sproščajo H2 in tvorijo vodotopne cincite. Intenzivnost delovanja kislin in alkalij na cink je odvisna od prisotnosti nečistoč v njem. Čisti cink je manj reaktiven na te reagente zaradi visoke prenapetosti vodika. V vodi cinkove soli pri segrevanju hidrolizirajo, pri čemer se sprosti bela hidroksidna oborina.

a) interakcija cinka z razredčenimi kislinami

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

Cink kot aktivna kovina lahko s koncentrirano žveplovo kislino tvori žveplov dioksid, elementarno žveplo in celo vodikov sulfid.

2H2SO4 + Zn = SO2 +ZnSO4 + 2H2O

Ko cink reagira z zelo razredčeno dušikovo kislino, se sprosti amoniak, ki reagira s presežkom kisline v amonijev nitrat.

Cink se v naravi ne pojavlja kot samorodna kovina. Cink se pridobiva na dva načina:

1) pirometalurška metoda

2) hidrometalurška metoda iz polimetalnih rud, ki vsebujejo 1-4% Zn v obliki sulfida, pa tudi Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Rude bogatijo s selektivno flotacijo, pri čemer pridobivajo cinkove koncentrate (50-60% Zn) in hkrati svinčeve, bakrove in včasih tudi piritne koncentrate. Cinkovi koncentrati se žgejo v pečeh v vrtinčeni plasti, pri čemer se cinkov sulfid pretvori v ZnO oksid; Nastali žveplov dioksid SO2 se uporablja za proizvodnjo žveplove kisline. Iz ZnO v Zn vodita dve poti.

1) V skladu s pirometalurško (destilacijsko) metodo, ki obstaja že dolgo, se žgani koncentrat izpostavi sintranju, da se pridobi zrnatost in prepustnost plina, nato pa se reducira s premogom ali koksom pri 1200 - 1300 ° C:

ZnO + C = Zn + CO.

Nastale kovinske pare se kondenzirajo in vlijejo v kalupe. Sprva je bila redukcija izvedena samo v retortah iz žgane gline, ki so jih upravljali ročno, kasneje so začeli uporabljati vertikalne mehanizirane retorte iz karborunda, nato - gredne in obločne električne peči; Cink se pridobiva iz svinčevo-cinkovih koncentratov v plavžih. Produktivnost se je postopoma povečevala, vendar je cink vseboval do 3 % nečistoč, vključno z dragocenim kadmijem. Destilacijski cink se očisti z segregacijo (to je z usedanjem tekoče kovine iz železa in dela svinca pri 500 °C), pri čemer se doseže čistost 98,7 %. Včasih uporabljeno bolj zapleteno in dražje čiščenje z rektifikacijo daje kovini čistost 99,995 % in omogoča pridobivanje kadmija.

Glavna metoda pridobivanja cinka je elektrolitska (hidrometalurška). Praženi koncentrati se obdelajo z žveplovo kislino; Nastalo raztopino sulfata očistimo nečistoč (tako, da jih obarjamo s cinkovim prahom) in podvržemo elektrolizi v kopelih, ki so znotraj tesno obložene s svinčeno ali vinilno plastiko. Cink se nalaga na aluminijeve katode, s katerih ga dnevno odstranjujejo (odstranjujejo) in talijo v indukcijskih pečeh. Običajno je čistost elektrolitskega cinka 99,95%, popolnost njegove ekstrakcije iz koncentrata (ob upoštevanju predelave odpadkov) je 93-94%. Cinkov sulfat, Pb, Cu, Cd, Au, Ag se pridobivajo iz proizvodnih odpadkov; včasih tudi In, Ga, Ge, Tl.

2) Hidrometalurška metoda predelave praženih cinkovih koncentratov je sestavljena iz raztapljanja cinkovega oksida z vodno raztopino žveplove kisline in naknadnega obarjanja cinka z elektrolizo. Zato se hidrometalurška metoda včasih imenuje elektrolitska. Pri proizvodnji cinka z elektrolizo se cinkov koncentrat najprej izpostavi oksidativnemu praženju.

ZnSO4 → Zn 2+ + SO4 2-

2+ (–) katoda Zn, Н2О (+) anoda: SO42–, Н2О

Zn + 2e Zn 2H2O – 4e O2 + 4H+

2H2O + 2eH2 + 2HO

Povzetek enačbe

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

Nastala pepel se izluži z izrabljenim elektrolitom, ki vsebuje žveplovo kislino. Nastala raztopina cinkovega sulfata se očisti iz škodljivih nečistoč in pošlje v elektrolizo. V tem primeru se cink nalaga na katodo, žveplova kislina pa se regenerira v raztopini, ki se ponovno vrne na izpiranje.

Če je praženje cinkovega koncentrata pred izpiranjem, potem je njegov namen najbolj popolna pretvorba cinkovega sulfida v cinkov oksid, topen v razredčenih raztopinah žveplove kisline.

Izpiranje pepela se izvaja z izrabljenim elektrolitom, ki vsebuje žveplovo kislino in je pridobljen z elektrolizo raztopine cinka. Med procesom predelave so izgube žveplove kisline neizogibne (tako mehanske, ki nastanejo zaradi izgube raztopine, kot tudi kemične, ki jih povzroča dejstvo, da se žveplova kislina neproduktivno porabi za raztapljanje nečistoč). Te izgube se napolnijo tako, da se v pepelju pridobi določena količina cinkovega sulfata, ki se zlahka raztopi v vodi. V ta namen je dovolj, da je v žganem koncentratu približno 2-4% sulfatnega žvepla.

Približno 70 % svetovne proizvodnje cinka se pridobi na ta način. To je razloženo z dejstvom, da elektrolitska metoda z dobro mehanizacijo delovno intenzivnih procesov in visokim odstotkom ekstrakcije proizvaja čistejši cink kot destilacija. Poleg tega je olajšana možnost kompleksne uporabe dragocenih sestavin koncentrata. Za izolacijo cinka se koncentrat ZnS, dobljen po obogatitvi, žge:

2ZnS+3O2→ 2ZnO+2SO2

Na splošno:

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

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

b) Interakcija topnih cinkovih soli z alkalijami:

ZnCl2 +2NaOH= ZnOH2↓+2NaCl

Zn(NO3)2+2KOH = ZnOH2↓ +2KNO3

Nahaja se v drugi skupini, stranska podskupina periodni sistem Mendelejeva in je prehodna kovina. Serijska številka elementa je 30, masa 65,37. Elektronska konfiguracija zunanja plast atoma je 4s2. Edina in konstanta je "+2". Za prehodne kovine je značilna tvorba kompleksnih spojin, v katerih delujejo kot kompleksirno sredstvo z različnimi koordinacijskimi števili. To velja tudi za cink. Obstaja 5 izotopov, ki so v naravi stabilni z masnimi števili od 64 do 70. Poleg tega je izotop 65Zn radioaktiven, njegova razpolovna doba je 244 dni.

Cink je srebrno modra kovina, ki se ob stiku z zrakom hitro prekrije z zaščitnim oksidnim filmom, ki skrije njen sijaj. Ko je oksidni film odstranjen, cink pokaže lastnosti kovin - sijaj in značilen svetel sijaj. V naravi se cink nahaja v številnih mineralih in rudah. Najpogostejši: klejofan, cinkova mešanica (sfalerit), wurtzit, marmatit, kalamin, smithsonit, willemit, cincit, franklinit.

Smithsonite

Kot del mešanih rud se cink srečuje s svojimi stalnimi spremljevalci: talijem, germanijem, indijem, galijem in kadmijem. IN zemeljska skorja vsebuje 0,0076 % cinka, 0,07 mg/l te kovine pa vsebuje morska voda v obliki soli. Cinkova formula kot preprosta snov- Zn, kemična vez- kovina. Cink ima heksagonalno gosto kristalno mrežo.

Fizikalne in kemijske lastnosti cinka

Tališče cinka je 420 °C. V normalnih pogojih je krhka kovina. Pri segrevanju na 100-150 ° C se kovnost in duktilnost cinka povečata, zato je možno izdelati žico iz kovinske in valjane folije. Vrelišče cinka je 906 °C. Ta kovina je odličen prevodnik. Pri 200 °C se cink zlahka zmelje v siv prah in izgubi svojo plastičnost. Kovina ima dobro toplotno prevodnost in toplotno kapaciteto. Opisani fizikalni parametri omogočajo uporabo cinka v spojinah z drugimi elementi. Medenina je najbolj znana cinkova zlitina.

Trobilna pihala

V normalnih pogojih se površina cinka takoj prekrije z oksidom v obliki motne sivobele prevleke. Nastane zaradi dejstva, da kisik v zraku oksidira čisto snov. Cink kot enostavna snov reagira s halkogeni, halogeni, kisikom, alkalijami, kislinami, amonijem (njegovimi solmi), . Cink ne deluje z dušikom, vodikom, borom, ogljikom in silicijem. Kemično čist cink ne reagira z raztopinami kislin in alkalij. - kovina je amfoterna in v reakcijah z alkalijami tvori kompleksne spojine - hidroksinate. Kliknite, če želite izvedeti, katere poskuse za preučevanje lastnosti cinka lahko izvajate doma.

Reakcija žveplove kisline s cinkom in nastajanje vodika

Reakcija razredčene žveplove kisline s cinkom je glavna laboratorijska metoda za pridobivanje vodika. V ta namen se uporablja čisti zrnati (granulirani) cink ali tehnični cink v obliki ostankov in oblancev.

Če vzamemo zelo čist cink in žveplovo kislino, se vodik sprošča počasi, zlasti na začetku reakcije. Zato se raztopini, ki se je po redčenju ohladila, včasih doda malo raztopine bakrovega sulfata. Kovinski baker, nanesen na površino cinka, pospeši reakcijo. Optimalen način za redčenje kisline za proizvodnjo vodika je redčenje koncentrirane žveplove kisline z gostoto 1,19 z vodo v razmerju 1:1.

Reakcija koncentrirane žveplove kisline s cinkom

V koncentrirani žveplovi kislini oksidant ni vodikov kation, temveč močnejši oksidant - sulfatni ion. V razredčeni žveplovi kislini se ne manifestira kot oksidant zaradi močne hidracije in posledično majhne mobilnosti.

Kako bo koncentrirana žveplova kislina reagirala s cinkom, je odvisno od temperature in koncentracije. Reakcijske enačbe:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Koncentrirana žveplova kislina je močno oksidacijsko sredstvo zaradi oksidacijskega stanja žvepla (S⁺⁶). Interagira tudi z nizko aktivnimi kovinami, to je s kovinami pred in po vodiku, in za razliko od razredčene kisline med temi reakcijami nikoli ne sprosti vodika. Pri reakcijah koncentrirane žveplove kisline s kovinami vedno nastanejo trije produkti: sol, voda in produkt redukcije žvepla. Koncentrirana žveplova kislina je tako močan oksidant, da oksidira celo nekatere nekovine (premog, žveplo, fosfor).

OPREDELITEV

Cink- trideseti element periodnega sistema. Oznaka - Zn iz latinskega "cinka". Nahaja se v četrtem obdobju, skupina IIB. Nanaša se na kovine. Jedrni naboj je 30.

Glavni naravni cinkovi spojini, iz katerih se pridobiva, sta minerala galmei ZnCO 3 in cinkova mešanica ZnS. Skupna vsebnost cinka v zemeljski skorji je približno 0,01 % (mase).

Cink je modrikasto srebrna kovina (slika 1). Pri sobni temperaturi je precej krhka, pri 100-150 o C pa se dobro upogne in zvije v plošče. Pri segrevanju nad 200 o C postane cink zelo krhek. Ko je izpostavljen zraku, se prevleče s tanko plastjo oksida ali bazičnega karbonata, ki ga ščiti pred nadaljnjo oksidacijo. Voda skoraj ne vpliva na cink.

riž. 1. Cink. Videz.

Atomska in molekulska masa cinka

Relativna molekulska masa snovi (Mr) je število, ki kaže, kolikokrat je masa dane molekule večja od 1/12 mase ogljikovega atoma in relativno atomska masa element (A r)- kolikokrat večja povprečna masa atomov kemični element več kot 1/12 mase ogljikovega atoma.

Ker v prostem stanju cink obstaja v obliki monoatomskih molekul Zn, vrednosti njegovih atomskih in molekulskih mas sovpadajo. Enaka sta 65,38.

Izotopi cinka

Znano je, da krom v naravi najdemo v obliki petice stabilni izotopi 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn in 70 Zn. Njihova masna števila so 64, 66, 67, 68 oziroma 70. Jedro atoma cinkovega izotopa 64 Zn vsebuje trideset protonov in štiriintrideset nevtronov, preostali izotopi pa se od njega razlikujejo le po številu nevtronov.

Obstajajo umetni nestabilni izotopi cinka z masnimi števili od 54 do 83 ter deset izomernih stanj jeder, med katerimi je najdlje živi izotop 65 Zn z razpolovno dobo 243,66 dni.

Cinkovi ioni

Na zunaj raven energije Atom cinka ima dva elektrona, ki sta valenca:

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

Kot rezultat kemična interakcija cink odda svoje valenčne elektrone, tj. je njihov donor in se spremeni v pozitivno nabit ion:

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

Molekula in atom cinka

V prostem stanju cink obstaja v obliki enoatomskih molekul Zn. Tukaj je nekaj lastnosti, ki označujejo atom in molekulo cinka:

Cinkove zlitine

Zlitine cinka z aluminijem, bakrom in magnezijem imajo velik industrijski pomen. Z bakrom tvori cink pomembno skupino zlitin – medenino. Medenine vsebujejo do 45 % cinka. Obstajajo preproste in posebne medenine. Slednji vsebuje druge elemente, kot so železo, aluminij, kositer in silicij.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

telovadba	Tehnični cink z maso 0,33 g smo obdelali z razredčeno raztopino žveplove kisline. Sproščeni vodik zavzame pri normalnih pogojih prostornino 112 ml. Izračunajte masni delež cinka v industrijski kovini.
rešitev	Zapišimo enačbo za reakcijo cinka z razredčeno žveplovo kislino: Zn + H 2 SO 4 (razredčeno) = ZnSO 4 + H 2. Poiščimo število molov vodika, ki se sprosti med reakcijo: n (H 2) = V (H 2) / V m; n (H 2) = 112 × 10 -3 / 22,4 = 0,005 mol. Po reakcijski enačbi n (H 2):n (Zn) = 1:1, tj. n (H 2) = n (Zn) = 0,005 mol. Potem bo masa čistega cinka (brez primesi) enaka ( molska masa- 65 g/mol): m čist (Zn) = 0,005 × 65 = 0,325 g. Masni delež cink v tehnični kovini se izračuna kot: ω(Zn) = m čisti (Zn)/m tec (Zn) × 100 %; ω(Zn) = 0,325/0,33 × 100 %; ω(Zn) = 98,48 %.
Odgovori	Masni delež cinka v tehnični kovini je 98,48%.

PRIMER 2

telovadba	Izračunajte maso cinka, ki ga je treba raztopiti v klorovodikovi kislini, da dobimo vodik, potreben za redukcijo 20 g bakrovega (II) oksida v kovino.
rešitev	Zapišimo enačbe reakcij, ki se zgodijo glede na pogoje problema: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1); H 2 + CuO = Cu + H 2 O (2). Izračunajmo količino bakrovega (II) oksida (molska masa - 80 g/mol): n (CuO) = m (CuO) / M (CuO); n (CuO) = 20/80 = 0,25 mol. Po enačbi (2) n (CuO):n (H 2) = 1:1, tj. n (CuO) = n (H 2) = 0,25 mol. Nato število molov cinka, ki je reagiral z klorovodikova kislina bo enak 0,25 mol, saj je n (Zn): n (H 2) = 1: 1, tj. n(Zn) = n(H2). Masa cinka (molska masa je 65 g/mol) je: m čisti (Zn) = n (Zn) × M (Zn); m čist (Zn) = 0,25 × 65 = 16,25 g.
Odgovori	Masa cinka je 16,25 g