Цинк Zn - характеристика химического элемента

Цинк является химическим элементом таблицы Д. И. Менделеева. В обычной среде цинк имеет голубоватый окрас и внешне походит на простой металл, который покрывается небольшим слоем оксида цинка.

История открытия Zn

Еще в Древней Греции был открыт такой элемент, как латунь. Это сплав цинка и меди. Из латуни в те времена делали очень многие изделия. Чистый цинк люди не могли выделить длительное время из-за сложностей в его окислении на воздухе.

Андреас Сигизмунд Маргграф

В XVII веке в Англии наконец сумели изобрести способ добычи цинк в чистом виде с помощью метода дистилляции. В следующем веке начали получать его уже в промышленных масштабах. В городе Бристоле даже создали специальный цинковый завод, который успешно работал длительное время.

Несколько позже цинк научились добывать другим методом - с помощью прокаливания оксида цинка и угля, при этом обязательным условием было отсутствие доступа кислорода. Такую смесь требовалось хранить в специальных условиях и поддерживать температурный режим. 

Немецкий химик Анреас Маргграф в 1746 г. впервые изобрел такой способ получения цинка. Именно этот человек и считается первооткрывателем чистого цинка. Он также определил и строение атома этого элемента.

С помощью так называемой прокатки уже в XVIII в. ученые Чарльз Сильвестр и его тезка Гобсон запатентовали получение такого металла при определенной температуре.

В нашей стране первые заводы по добыче этого металла начали свою работу уже веком позднее.

Происхождение названия

Само название, которое мы привыкли видеть в периодической системе Менделеева, впервые люди обнаружили в трудах, описанных швейцарским алхимиком Парацельсом. Именно он в те времена именовал этот металл zinken. 

В последующем название было адаптировано для других языков. В переводе данное слово означает «зубец». Такое название Парацельс дал цинку именно потому, что металл напоминает кристаллы с иглами или с некими зубцами на поверхности.

Нахождение в природе

Всего ученые насчитывают около 66 минералов цинка или его производных. Этот металл научились смешивать с другими элементами, тем самым получая разнообразные смеси и различные цвета.

Первичным минералом считается так называемая цинковая обманка, которая была обнаружена еще в Древней Греции. В природе она встречается в виде смеси с бурым шпатом.

В земной коре содержится около 10% цинка. Также его можно найти в извергаемых земных породах. В кислых содержится значительно меньше. Также в природе встречается и гидроксид цинка. Всего насчитывается 5 его модификаций.

Цинк имеет свойство мигрировать в термальных водах. Кроме того, его можно обнаружить и в подземных и поверхностных водах, где он также успешно мигрирует.

Ученые выяснили, что и в живых организмах находится относительно большое количество цинка. Он необходим им для успешной жизнедеятельности. 

Получение цинка

Самостоятельно как металл в природе невозможно встретить данный элемент. Люди добывают его из руд, а затем обогащают и получают его концентраты. После получения производят обжиг в специальных печах, далее доводя его до необходимого состояния.

Основным способом получения этого металла считается электролитический способ. Концентраты, полученные при обжигании в печи, обрабатывают специальным раствором, после чего тщательно очищают от различных примесей и подвергают электролизу. 

Физические свойства

Внешне цинк напоминает обычный бело-серебристый металл, у которого на поверхности много мелких иголочек. При комнатной температуре этот элемент является очень хрупким и его легко согнуть или повредить. Пластичность его возникает при температуре плавления около 100 и более градусов.

Степень окисления или валентность цинка +2. Молярная масса - 65,38 г/моль. Плотность - 7,1333 г/см3. Химическая формула - Zn. Электронная конфигурация содержит около 40 атомов ядер. Вокруг по орбитам движутся 30 электронов.

Химические свойства

В обычной среде обитания или при комнатной температуре этот элемент покрывается оксидом. Когда его нагревают, то происходит сгорание и образуется белый оксид цинка. Его можно соединять с различными соединениями кислот, щелочами, и взаимодействиями растворами.

С некоторыми элементами периодической системы цинк никак не реагирует. Это азот, водород и другие элементы.

Применение

Цинк применяется не как самостоятельный металл. Он полезен людям для того, чтобы добывать с помощью выщелачивания золото и серебро. 

Также цинк полезен тем, что используется как антикоррозийное покрытие для металлических предметов или емкостей.

Очень эффективен металл для использования в качестве материала в химических источниках тока. Часто окись его применяют в батарейках или аккумуляторах разной направленности.

Цинк применяется и в полиграфии в качестве пластин для печатей. Как противовоспалительное средство люди научились применять оксид цинка. Также люди используют и нитрат цинка ввиду его специфических свойств. Например, в авиастроении для защиты металлических частей от коррозии.

Производство цинка в мире

В мире очень широко применяется данный материал. Этот элемент является четвертым по частоте использования во всем мире.

Наиболее массово производят цинк в Китае, Австралии, Перу, США и Канаде. В России производят около 190000 тонн цинка в год.

Биологическая роль цинка

У взрослого человека в организме содержится определенное количество цинка, а именно около 2 г. В человеческом организме он содержится в качестве органических соединений, которые находятся в мышечной ткани, поджелудочной железе и печени.

Цинк очень полезен для человека, а его недостаток обычно определяет появление различных заболеваний и патологий. Множество ферментов в человеческом организме содержат данный элемент.

Биологически цинк нужен организму для:

• выработки мужских половых гормонов, в частности, спермы;
• правильной деятельности простаты;
• метаболизма витаминов и питательных веществ;
• синтеза гормонов;
• расщепления клеток алкоголя и ускорения выведения токсинов.

Польза данного элемента очень важна как для взрослых, так и для детей. Для аллергиков и людям с некоторыми заболеваниями хорошо подходят витамины в жидком виде, так как они хорошо усваиваются и для их производства не применяются консерванты. Существуют цинкосодержащие препараты как для взрослых, так и для детей.

Важно помнить, что переизбыток цинка так же вреден, как и недостаток. Поэтому крайне важно следить за правильными пропорциями.

Содержание в продуктах питания

В день взрослому здоровому человеку рекомендуется употреблять около 8 - 10 мг данного элемента. Суточная норма потребления варьируется в зависимости от возраста, пола и индивидуальных особенностей человека.

Очень много цинка содержится в морепродуктах, семенах тыквы и подсолнечника, некоторых крупах.

Есть в природе минеральные воды, которые также богаты наличием цинка в составе.

Отражение недостатка цинка на здоровье человека

Недостаток данного микроэлемента в организме обуславливается появлением некоторых возникающих симптомов. А именно могут появиться: аллергия, головокружение, высыпания на теле, ухудшение зрения и слуха, повышенная утомляемость.

Многие люди замечают появление у себя подобных симптомов, но редко связывают это с переизбытком или недостатком каких-либо микроэлементов. Хотя зачастую при регулировании их нормального потребления все патологические процессы самостоятельно исчезают.

Для того, чтобы регулировать нормальное содержание витаминов и минералов, врачи нередко назначают цинксодержащие препараты. Они положительно влияют не только на внутреннее состояние здоровья человека, но и благотворно влияют на его внешний вид. 

Очень часто назначается пиколинат цинка. По сути это смесь цинка с пиколиновой кислотой. Такое сочетание усиливает благоприятное воздействие на здоровье человека.

Усваиваемость данного микроэлемента разная у каждого человека. Поэтому врачи должны учитывать данный факт. В некоторых случаях назначается глюконат цинка. В других - ацетат. Для лечения назначается и сульфат цинка, но его содержание должно строго регулироваться лечащим врачом.

Токсичность цинка

Переизбыток данного микроэлемента очень вреден для здоровья человека, так же как и его недостаток. Переизбыток цинка вызывает интоксикацию организма. 

В особенности при длительном чрезмерном насыщении организма данным веществом, соли и сульфаты цинка отравляют человека своей токсичностью.

Сульфаты цинка образуются при неправильном хранении продуктов питания. Особенно вредно хранить продукты в закрытых емкостях из оцинкованной посуды.

Токсичность цинка вызывает даже бесплодие, импотенцию и другие проблемы со здоровьем. Можно отравиться им, вдыхая его пары. Проявляться такое отравление будет в виде головокружения, потери сознания, учащении пульса и появлении неприятного привкуса в ротовой полости.