Хімічні властивості

Зовнішня електронна конфігурація атома Zn 3d 10 4s 2. Ступінь окислення в з'єднаннях +2. Нормальний окисно-відновний потенціал, рівний 0,76 в, характеризує Цинк як активний метал і енергійний відновник. На повітрі при температурі до 100 ° С Цинк швидко тьмяніє, покриваючись поверхневою плівкою основних карбонатів. На повітрі цинк покривається тонкою плівкою оксиду ZnO. При сильному нагріванні згоряє з утворенням амфотерного білого оксиду ZnO.

2Zn + O 2 \u003d 2ZnO

Сухі фтор, хлор і бром не взаємодіють з Цинком на холоду, але в присутності парів води метал може спалахнути, утворюючи, наприклад, ZnCl 2. Нагріта суміш порошку цинку з сіркою дає сульфід цинк ZnS. Сульфід цинк випадає в осад при дії сірководню на слабокислі або аміачні водні розчини солей Zn. Гідрид ZnH 2 виходить при взаємодії LiАlН 4 з Zn (CH 3) 2 та інших сполуками цинку; металоподібними речовина, що розкладається при нагріванні на елементи.

Нітрид Zn 3 N 2 - чорний порошок, утворюється при нагріванні до 600 ° С в струмі аміаку; на повітрі стійкий до 750 ° С, вода його розкладає. Карбід цинку ZnC 2 отримано при нагріванні цинку в струмі ацетилену. Сильні мінеральні кислоти енергійно розчиняють цинк, особливо при нагріванні, з утворенням відповідних солей. При взаємодії з розбавленою НCl і H 2 SO 4 виділяється Н 2, а з НNО 3 - крім того, NO, NO 2, NH 3. З концентрованої НCl, H 2 SO 4 і HNO 3 Цинк реагує, виділяючи відповідно Н2, SO 2, NO і NO 2. Розчини й розплави лугів окислюють цинк з виділенням Н 2 і утворенням розчинних у воді цинкита. Інтенсивність дії кислот і лугів на цинк залежить від наявності в ньому домішок. Чистий цинк менш реакционноспособен по відношенню до цих реагентів через високий перенапруги на ньому водню. У воді солі цинку при нагріванні гідролізуються, виділяючи білий осад гідроксиду Zn (OH) 2. відомі комплексні сполуки, Що містять Цинк, наприклад SО 4 та інші.

Оксид цинку реагує як з розчинами кислот:

ZnO + 2HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + H 2 O

так і лугами:

ZnO + 2NaOH (сплав) \u003d Na 2 ZnO 2 + Н 2 О

Цинк звичайної чистоти активно реагує з розчинами кислот:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H2

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2

і розчинами лугів:

Zn + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2

утворюючи гідроксоцінкати. З розчинами кислот і лугів дуже чистий цинк не реагує. Взаємодія починається при додаванні декількох крапель розчину сульфату міді CuSO 4.

При нагріванні цинк взаємодіють з неметалами (крім водню, вуглецю і азоту). Активно реагує з кислотами:

Zn + H 2 SO 4 (разб.) \u003d ZnSO 4 + H 2

Цинк - єдиний елемент групи, який розчиняється в водних розчинах лугів з утворенням іонів 2- (гідроксоцінкатов):

Zn + 2OH - + 2H 2 O \u003d 2 + H 2

При розчиненні металевого цинку в розчині аміаку утворюється аміачний комплекс:

Zn + 4NH 3 · H 2 O \u003d (OH) 2 + 2H 2 O + H 2

Зовнішня електронна конфігурація атома Zn- 3d104s2. Ступінь окислення в з'єднаннях +2. Нормальний окисно-відновний потенціал, рівний 0,76 в, характеризує цинк як активний метал і енергійний відновник. На повітрі при температурі до 100 ° С цинк швидко тьмяніє, покриваючись поверхневою плівкою основних карбонатів. У вологому повітрі, особливо в присутності СО2, відбувається руйнування металу з утворенням основного гідрокарбонату цинку навіть при звичайних температурах.

При температурі червоного розжарювання він може окислюватися парами води з виділенням водню і двоокису вуглецю. При достатньому нагріванні на повітрі згорає яскравим зеленувато-синім полум'ям з утворенням окису цинку з значним виділенням енергії.

Відповідно до місця, які вони займають цинком в ряді напруг, він легко розчиняється в розбавлених кислотах з виділенням водню. При цьому концентрована кислота відновлюється до оксидів азоту, розбавлена \u200b\u200b- до аміаку. Розчинення в конц. H3S04 супроводжується виділенням НЕ водню, а двоокису сірки.

Суміш порошку цинку з сіркою при нагріванні реагує з вибухом.

З азотом навіть в парах цинк не взаємодіє, але досить легко при температурі червоного розжарювання реагує з аміаком, утворюючи нітрид цінка- Zn3Na.

Карбід цинку ZnC, утворюється при нагріванні цинку в струмі ацетилену, розкладається водою і розведеними кислотами.

При нагріванні металевого цинку в парах фосфору до 440--780 ° С утворюються фосфіди- Zn3Ps і ZnP2.

У розплавленому стані цинк необмежено змішується з багатьма металами: Сі, Ag, АІ, Cd, Hg, Са, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn.

З багатьма металами цинк утворює сполуки, наприклад: Сі, Ag, АІ, Mn, Fe, Со, Ni, Pf, Pd, Rh, Sb, Mg, Ca, Li, Na, K.

Цинк досить легко розчиняється в лугах, а також водних розчинах аміаку і хлориду амонію, особливо при нагріванні. Швидкість розчинення цинку не тільки в лугах, але і в кислотах залежить від його чистоти. Дуже чистий цинк розчиняється повільно, а для прискорення процесу рекомендується вводити в розчин кілька крапель сильно розведеного розчину сульфату міді (виникнення гальванічних пар).

Взаємодія з неметалами

При сильному нагріванні на повітрі згорає яскравим блакитним полум'ям з утворенням оксиду цинку:

При підпалюванні енергійно реагує з сіркою:

З галогенами реагує при звичайних умовах в присутності парів води в якості каталізатора:

Zn + Cl2 \u003d ZnCl2

При дії парів фосфору на цинк утворюються Фосфіди:

Zn + 2P \u003d ZnP2 або

3Zn + 2P \u003d Zn3P2

З воднем, азотом, бором, кремнієм, вуглецем цинк не взаємодіє.

Взаємодія з водою

Реагує з парами води при температурі червоного розжарювання з утворенням оксиду цинку і водню:

Zn + H2O \u003d ZnO + H2

Взаємодія з кислотами

В електрохімічному ряді напруг металів цинк знаходиться до водню і витісняє його з неокисляющих кислот:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 \u003d ZnSO4 + H2

Взаємодіє з розбавленою азотною кислотою, Утворюючи нітрат цинку і нітрат амонію:

4Zn + 10HNO3 \u003d 4Zn (NO3) 2 + NH4NO3 + 3H2O

Реагує з концентрованими сірчаної та азотної кислотами з утворенням солі цинку і продуктів відновлення кислот:

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 4HNO3 \u003d Zn (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O

Взаємодія з лугами

Реагує з розчинами лугів з утворенням гідроксокомплексів:

Zn + 2NaOH + 2H2O \u003d Na2 + H2

при сплаву утворює цинкати:

Zn + 2KOH \u003d K2ZnO2 + H2

Взаємодія з аміаком

З газоподібним аміаком при 550-600 ° С утворює нітрид цинку:

3Zn + 2NH3 \u003d Zn3N2 + 3H2

розчиняється у водному розчині аміаку, утворюючи гідроксид тетрааммінцінка:

Zn + 4NH3 + 2H2O \u003d (OH) 2 + H2

Взаємодія з оксидами і солями

Цинк витісняє метали, що стоять в ряду напруги правіше нього, з розчинів солей і оксидів:

Zn + CuSO4 \u003d Cu + ZnSO4

Елемент цинк (Zn) в таблиці Менделєєва має порядковий номер 30. Він перебуває в четвертому періоді другої групи. Атомний вагу - 65,37. Розподіл електронів по верствам 2-8-18-2

Походження назви елемента неясно, проте здається правдоподібним, що воно вироблено від Zinke (по-німецьки «вістря», або «зуб»), завдяки зовнішньому вигляду металу.

Цинк являє собою синювато - білий метал, що плавиться при 419 С, а при 913 С перетворюється на пару; щільність його дорівнює 7,14 г / см3. При звичайній температурі цинк досить крихкий, але при 100-110 С він добре гнеться і прокочується в листи. На повітрі цинк покривається тонким шаром окису чи основного карбонату, що оберігає його від подальшого окислення.

Вода майже не діє на цинк, хоча він і стоїть в ряду напруг значно лівіше водню. Це пояснюється тим, що утворюється на поверхні цинку при взаємодії його з водою гідроокис практично нерозчинні і перешкоджає подальшому перебігу реакції. У розбавлених ж кислотах цинк легко розчиняється з утворенням відповідних солей.

Крім того, цинк подібно берилію і іншим металам, що створює амфотерні гідроксиду, розчиняється в лугах. Якщо нагріти цинк на повітрі до температури кипіння, то пари його спалахують і згоряють зеленувато-білим полум'ям, утворюючи окис цинку

При нагріванні цинк взаємодіють з неметалами (крім водню, вуглецю і азоту). Активно реагує з кислотами:

Zn + H2SO4 (разб.) \u003d ZnSO4 + H2

Цинк - єдиний елемент групи, який розчиняється у водних розчинах лугів з утворенням іонів (гідроксоцінкатов):

Zn + 2OH + 2H2O \u003d + H2

Фізичні властивості цинку. Цинк - метал середньої твердості. У холодному стані крихкий, а при 100-150 ° С дуже пластичний і легко прокочується в листи і фольгу товщиною близько сотих часток міліметра. При 250 ° С знову стає крихким. Поліморфних модифікацій не має. Кристалізується в гексагональної решітці з параметрами а \u003d 2,6594Å, з \u003d 4,9370Å. Атомний радіус 1,37Å; іонний Zn2 + -0,83Å. Щільність твердого Цинку 7,133 г / см3 (20 ° С), рідкого 6,66 г / см3 (419,5 ° С); tпл 419,5 ° С; температуру кипіння 906 ° С. Температурний коефіцієнт лінійного розширення 39,7 · 10-3 (20-250 ° С), коефіцієнт теплопровідності 110,950 вт / (м · К) 0,265 кал / см · сек · ° С (20 ° С), питомий електроопір 5,9 · 10-6 ом · см (20 ° С), питома теплоємність цинку 25,433 кдж / (кг · К.). Межа міцності при розтягуванні 200-250 Мн / м2 (2000-2500 кгс / см2), відносне подовження 40-50%, твердість по Брінеллю 400-500 Мн / м2 (4000-5000 кгс / см2). Цинк диамагнитен, його питома магнітна сприйнятливість -0,175 · 10-6.

Хімічні властивості цинку. Зовнішня електронна конфігурація атома Zn 3d104s2. Ступінь окислення в з'єднаннях +2. Стандартний електродний потенціал рівний -0,76 В характеризує Цинк як активний метал і енергійний відновник. На повітрі при температурі до 100 ° С Цинк швидко тьмяніє, покриваючись поверхневою плівкою основних карбонатів. У вологому повітрі, особливо в присутності СО2, відбувається руйнування металу навіть при звичайних температурах. При сильному нагріванні на повітрі або в кисні Цинк інтенсивно згоряє блакитним полум'ям з утворенням білого диму оксиду цинку ZnO. Сухі фтор, хлор і бром не взаємодіють з Цинком на холоду, але в присутності парів води метал може спалахнути, утворюючи, наприклад, ZnCl2. Нагріта суміш порошку цинку з сіркою дає сульфід Цинк ZnS. Сульфід Цинк випадає в осад при дії сірководню на слабокислі або аміачні водні розчини солей Zn. Гідрид ZnH2 виходить при взаємодії LiАlН4 з Zn (CH3) 2 і інших сполуками цинку; металоподібними речовина, що розкладається при нагріванні на елементи. Нітрид Zn3N2 - чорний порошок, утворюється при нагріванні до 600 ° С в струмі аміаку; на повітрі стійкий до 750 ° С, вода його розкладає. Карбід цинку ZnC2 отриманий при нагріванні цинку в струмі ацетилену. Сильні мінеральні кислоти енергійно розчиняють Цинк, особливо при нагріванні, з утворенням відповідних солей. При взаємодії з розбавленою НCl і H2SO4 виділяється Н2, а з НNО3 - крім того, NO, NO2, NH3. З концентрованої НCl, H2SO4 і HNO3 Цинк реагує, виділяючи відповідно Н2, SO2, NO і NO2. Розчини й розплави лугів окислюють Цинк з виділенням Н2 і утворенням розчинних у воді цинкита. Інтенсивність дії кислот і лугів на Цинк залежить від наявності в ньому домішок. Чистий Цинк менш реакційно здатний по відношенню до цих реагентів через високий перенапруги на ньому водню. У воді солі цинку при нагріванні гідролізуються, виділяючи білий осад гідроксиду

a) взаємодія цинку з розведеними кислотами

Zn (OH) 2. H2SO4 + Zn \u003d Zn SO4 + H2

Цинк, як активний метал, може утворювати з концентрованої сірчаної кислотою сірчистий газ, елементарну сірку, і навіть сірководень.

2H2SO4 + Zn \u003d SO2 + ZnSO4 + 2H2O

При взаємодії цинку з дуже розведеною азотною кислотою виділяється аміак, який реагує з надлишком кислоти з утворенням нітрату амонію.

Цинк в природі як самородний метал не проявляється. Цинк добувають двома способами:

1) пірометалургічний метод

2) гідрометалургійний метод з поліметалічних руд, що містять 1-4% Zn у вигляді сульфіду, а також Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руди збагачують селективної флотацією, отримуючи цинкові концентрати (50-60% Zn) і одночасно свинцеві, мідні, а іноді також піритні концентрати. Цинкові концентрати обпалюють в печах в киплячому шарі, переводячи сульфід цинку в оксид ZnO; утворюється при цьому сірчистий газ SO2 витрачається на виробництво сірчаної кислоти. Від ZnO до Zn йдуть двома шляхами.

1) По пірометалургійного (Дистиляційна) способу, який існує здавна, обпалений концентрат піддають спікання для додання зернистості і газопроникності, а потім відновлюють вугіллям або коксом при 1200 - 1300 ° С:

ZnO + С \u003d Zn + CO.

Утворені при цьому пари металу конденсують і розливають у виливниці. Спочатку відновлення проводили тільки в ретортах з обпаленої глини, що обслуговуються вручну, пізніше стали застосовувати вертикальні механізовані реторти з карборунда, потім - шахтні і дугові електропечі; з свинцево-цинкових концентратів цинк отримують в шахтних печах з дуттям. Продуктивність поступово підвищувалася, але цинк містив до 3% домішок, в тому числі цінний кадмій. Дистиляційний цинк очищають ліквацією (тобто відстоюванням рідкого металу від заліза і частини свинцю при 500 ° C), досягаючи чистоти 98,7%. Застосовується іноді більш складна і дорога очищення ректифікацією дає метал чистотою 99,995% і дозволяє витягувати кадмій.

Основний спосіб отримання цинку - електролітичний (гідрометалургійний). Обпалені концентрати обробляють сірчаною кислотою; одержуваний сульфатний розчин очищають від домішок (осадженням їх цинковим пилом) і піддають електролізу у ваннах, щільно викладених всередині свинцем або вініпласт. Цинк осідає на алюмінієвих катодах, з яких його щодоби видаляють (здирають) і плавлять в індукційних печах. Зазвичай чистота електролітного цинку 99,95%, повнота вилучення його з концентрату (при обліку переробки відходів) 93-94%. З відходів виробництва отримують цинковий купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; іноді також In, Ga, Ge, Tl.

2) Гідрометалургійний спосіб переробки обпалених цинкових концентратів полягає в розчиненні оксиду цинку водним розчином сірчаної кислоти і в подальшому осадженні цинку електролізом. Тому гідрометалургійний спосіб називають іноді електролітичним. При виробництві цинку електролізом цинковий концентрат попередньо піддають окислювальному випалу.

ZnSO4 → Zn 2+ + SO4 2-

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

Zn + 2e Zn 2H2O - 4e O2 + 4H +

2H2O + 2e H2 + 2HO

сумарне рівняння

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

Отриманий недогарок витравлюють відпрацьованим електролітом, що містить сірчану кислоту. Одержуваний розчин сірчанокислого цинку очищають від шкідливих домішок і направляють на електроліз. При цьому цинк осідає на катоді, а в розчині регенерується сірчана кислота, Яка повертається знову на вилуговування

Якщо випал цинкового концентрату передує вилуговування, то метою його є максимально повний переклад сірчистого цинку в оксид цинку, розчинну в розведених розчинах сірчаної кислоти.

Вилуговування недогарка здійснюється відпрацьованим електролітом, що містить сірчану кислоту і одержуваних при електролізі розчину цинку. У процесі переділу неминучі втрати сірчаної кислоти (як механічні, що відбуваються внаслідок втрати розчину, так і хімічні, викликані тим, що сірчана кислота непродуктивно витрачається на розчинення домішок). Ці втрати поповнюють тим, що отримують в огарки кілька сульфату цинку, легко розчиняється у воді. Для цієї мети досить буває мати в обпеченому концентраті близько 2-4% сульфатної сірки.

Цим способом отримують близько 70% всього світового виробництва цинку. Пояснюється це тим, що електролітичним способом при хорошій механізації трудомістких процесів і високому відсотку вилучення отримують цинк чистіший, ніж Дистиляційна. Крім того, полегшується можливість комплексного використання цінних складових концентрату. Для виділення цинку отриманий після збагачення концентрат ZnS піддають випалу:

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

У загальному вигляді:

4Zn + 10HNO3 \u003d 4Zn (NO3) 2 + NH4NO3 + 3H2O

Zn + HNO3 \u003d Zn (NO3) 2 + NO + H2O

b) Взаємодія розчинних солей цинку з лугами:

ZnCl2 + 2NaOH \u003d ZnOH2 ↓ + 2NaCl

Zn (NO3) 2 + 2KOH \u003d ZnOH2 ↓ + 2KNO3

Розташовується в другій групі, побічної підгрупи періодичної системи Менделєєва і є перехідним металом. Порядковий номер елемента - 30, маса - 65,37. Електронна конфігурація зовнішнього шару атома - 4s2. Єдина і постійна дорівнює «+2». Для перехідних металів характерне утворення комплексних з'єднань, в яких вони виступають в якості комплексоутворювача з різними координаційними числами. Це відноситься і до цинку. Існує 5 стійких в природі ізотопів з масовими числами від 64 до 70. При цьому ізотоп 65Zn є радіоактивним, період його напіврозпаду становить 244 дня.

Цинк - це сріблясто-блакитний метал, який на повітрі швидко покривається захисною оксидною плівкою, що приховує його блиск. При видаленні оксидної плівки цинк виявляє властивості металів - сяйво і характерний яскравий блиск. У природі цинк міститься в складі багатьох мінералів і руд. Найпоширеніші: клейофан, цинкова обманка (сфалерит), вюрцит, марматіт, каламін, смітсоніт, Віллема, цинкит, Франклін.

смітсоніт

У складі змішаних руд цинк зустрічається зі своїми постійними супутниками: талієм, германієм, індієм, галієм, кадмієм. У земній корі міститься 0,0076% цинку, а 0,07 мг / л цього металу міститься в морській воді у вигляді солей. Формула цинку як простого речовини - Zn, хімічний зв'язок - металева. У цинку гексагональная щільна кристалічна решітка.

Фізичні та хімічні властивості цинку

Температура плавлення цинку - 420 ° С. При нормальних умовах це крихкий метал. При нагріванні до 100-150 ° С гнучкість і пластичність цинку підвищується, можливе виготовлення з металу дроту і прокатка фольги. Температура кипіння цинку - 906 ° С. Цей метал - відмінний провідник. Починаючи від 200 ° С, цинк легко розтирається в сірий порошок і втрачає пластичність. У металу хороша теплопровідність і теплоємність. Описані фізичні параметри дозволяють використовувати цинк в сполуках з іншими елементами. Латунь - найбільш відомий сплав цинку.

Духові інструменти з латуні

При звичайних умовах поверхню цинку миттєво покривається оксидом у вигляді сіро-білого тьмяного нальоту. Він утворюється через те, що кисень повітря окисляє чисте речовина. Цинк як проста речовина реагує з халькогенами, галогенами, киснем, лугами, кислотами, амонієм (його солями),. Цинк не взаємодіє з азотом, воднем, бором, вуглецем і кремнієм. Хімічно чистий цинк не реагує з розчинами кислот і лугів. - метал амфотерний, і при реакціях з лугами утворює комплексні сполуки - гідроксоцінкати. Натисніть, щоб дізнатися, які досліди на вивчення властивостей цинку можна провести вдома.

Реакція сірчаної кислоти з цинком і отримання водню

Взаємодія розведеної сірчаної кислоти з цинком - основний лабораторний спосіб отримання водню. Для цього використовується чистий зернений (гранульований) цинк або технічний цинк у вигляді обрізків і стружок.

Якщо взяті дуже чисті цинк і сірчана кислота, то водень виділяється повільно, особливо на початку реакції. Тому до остившему після розведення розчину іноді додають трохи розчину мідного купоросу. Пил, що осів на поверхні цинку металева мідь прискорює реакцію. Оптимальний спосіб розбавити кислоту для одержання водню - розбавити водою концентровану сірчану кислоту густиною 1,19 в співвідношенні 1: 1.

Реакція концентрованої сірчаної кислоти з цинком

У концентрованої сірчаної кислоти окислювачем є не катіон водню, а більш сильний окислювач - сульфат-іон. Він не виявляє себе як окислювач в розведеної сірчаної кислоти через сильну гідратації, і, як наслідок, малорухомості.

Те, як концентрована сірчана кислота буде реагувати з цинком, залежить від температури і концентрації. Рівняння реакцій:

Zn + 2H₂SO₄ \u003d ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ \u003d 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ \u003d 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем завдяки ступеня окислення сірки (S⁺⁶). Вона взаємодіє навіть з малоактивними металами, тобто з металами до і після водню, і, на відміну від розведеної кислоти, ніколи не виділяє водень при цих реакціях. У реакціях концентрованої сірчаної кислоти з металами завжди утворюються три продукти: сіль, вода і продукт відновлення сірки. Концентрована сірчана кислота - це такий сильний окислювач, що окисляє навіть деякі неметали (вугілля, сірку, фосфор).

ВИЗНАЧЕННЯ

цинк - тридцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - Zn від латинського «zincum». Розташований в четвертому періоді, IIB групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 30.

Головні природні сполуки цинку, з яких його добувають, - мінерали ГалМі ZnCO 3 і цинкова обманка ZnS. Загальний вміст цинку в земній корі становить приблизно 0,01% (мас.).

Цинк - блакитно-сріблястий метал (рис. 1). При кімнатній температурі він досить крихкий, але при 100-150 o С він добре гнеться і прокочується в листи. При нагріванні вище 200 o С цинк стає дуже крихким. На повітрі він покривається тонким шаром оксиду або основного карбонату, що оберігає його від подальшого окислення. Вода майже не діє на цинк.

Мал. 1. Цинк. Зовнішній вигляд.

Атомна і молекулярна маса цинку

Відносної молекулярна маса речовини (M r) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (A r) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані цинк існує у вигляді одноатомних молекул Zn, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 65,38.

ізотопи цинку

Відомо, що в природі хром може знаходитися у вигляді п'яти стабільних ізотопів 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn та 70 Zn. Їх масові числа рівні 64, 66, 67, 68 і 70 відповідно. Ядро атома ізотопу цинку 64 Zn містить тридцять протонів і тридцять чотири нейтрона, а решта ізотопи відрізняються від нього лише числом нейтронів.

Існують штучні нестабільні ізотопи цинку з масовими числами від 54-х до 83-х, а також десять ізомерних станів ядер, серед яких найбільш довготривалим ізотопом є 65 Zn з періодом напіврозпаду рівним 243,66 діб.

Іони цинку

на зовнішньому енергетичному рівні атома цинку є два електрона, які є валентними:

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

В результаті хімічної взаємодії цинк віддає свої валентні електрони, тобто є їх донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:

Zn 0 -2e → Zn 2+.

Молекула і атом цинку

У вільному стані цинк існує у вигляді одноатомних молекул Zn. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу цинку:

сплави цинку

Широке промислове значення мають сплави цинку з алюмінієм, міддю і магнієм. З міддю цинк утворює важливу групу сплавів - латуні. Латуні містять до 45% цинку. Розрізняють прості і спеціальні латуні. До складу останніх входять інші елементи, наприклад залізо, алюміній, олово, кремній.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

завдання	Технічний цинк масою 0,33 г обробили розведеним розчином сірчаної кислоти. Що виділився водень займає при нормальних умовах обсяг 112 мл. Розрахуйте масову частку цинку в технічному металі.
Рішення	Запишемо рівняння реакції взаємодії цинку з розбавленою сірчаною кислотою: Zn + H 2 SO 4 (dilute) \u003d ZnSO 4 + H 2. Знайдемо кількість моль виділився в ході реакції водню: n (H 2) \u003d V (H 2) / V m; n (H 2) \u003d 112 × 10 -3 / 22,4 \u003d 0,005 моль. Відповідно до рівняння реакції n (H 2): n (Zn) \u003d 1: 1, тобто n (H 2) \u003d n (Zn) \u003d 0,005 моль. Тоді, маса чистого цинку (без домішок) буде дорівнює ( молярна маса - 65 г / моль): m pure (Zn) \u003d 0,005 × 65 \u003d 0,325 м Масова частка цинку в технічному металі розраховується як: ω (Zn) \u003d m pure (Zn) / m tec (Zn) × 100%; ω (Zn) \u003d 0,325 / 0,33 × 100%; ω (Zn) \u003d 98,48%.
відповідь	Масова частка цинку в технічному металі дорівнює 98,48%.

ПРИКЛАД 2

завдання	Розрахуйте масу цинку, який потрібно розчинити в соляній кислоті, щоб отримати водень, необхідний для відновлення оксиду міді (II) масою 20 г до металу.
Рішення	Запишемо рівняння реакцій, які протікають згідно з умовою завдання: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (1); H 2 + CuO \u003d Cu + H 2 O (2). Розрахуємо кількість речовини оксиду міді (II) (молярна маса - 80 г / моль): n (CuO) \u003d m (CuO) / M (CuO); n (CuO) \u003d 20/80 \u003d 0,25 моль. Відповідно до рівняння (2) n (CuO): n (H 2) \u003d 1: 1, тобто n (CuO) \u003d n (H 2) \u003d 0,25 моль. Тоді, число моль цинку вступив у реакцію взаємодії з соляною кислотою дорівнюватиме 0,25 моль, оскільки n (Zn): n (H 2) \u003d 1: 1, тобто n (Zn) \u003d n (H 2). Маса цинку (молярна маса дорівнює 65 г / моль) дорівнює: m pure (Zn) \u003d n (Zn) × M (Zn); m pure (Zn) \u003d 0,25 × 65 \u003d 16,25 м
відповідь	Маса цинку дорівнює 16,25 г