De zink Det är en övergångsmetall som tillhör grupp 12 i det periodiska systemet och representeras av den kemiska symbolen Zn. Det är elementet nummer 24 i överflöd i jordskorpan, som finns i svavelmineraler, såsom sfalerit eller karbonater, såsom smitsonit..
Det är en mycket känd metall inom populärkulturen; Zinktak är ett exempel, liksom kosttillskott för att reglera manliga hormoner. Det finns i många livsmedel och är ett viktigt element för otaliga metaboliska processer. Det finns flera fördelar med dess måttliga intag jämfört med de negativa effekterna av dess överskott i kroppen.
Zink har varit känt långt innan dess silverfärgade galvaniserade stål och andra metaller. Mässing, en legering med varierad sammansättning av koppar och zink, har varit en del av historiska föremål i tusentals år. Idag ses dess gyllene färg vanligtvis i vissa musikinstrument.
På samma sätt är det en metall med vilka alkaliska batterier tillverkas, eftersom dess reducerande kraft och enkelhet att donera elektroner gör det till ett bra alternativ som anodiskt material. Dess huvudsakliga användning är att galvanisera stål och täcka dem med ett lager zink som oxiderar eller offrar för att förhindra att järnet under korroderar senare..
I dess derivatföreningar har den nästan alltid ett oxidationsnummer eller tillstånd på +2. Därför anses Zn-jonentvå+ höljd i molekylära eller joniska miljöer. Medan Zntvå+ det är en Lewis-syra som kan orsaka problem i celler, samordnade med andra molekyler, interagerar positivt med enzymer och DNA.
Sålunda är zink en viktig kofaktor för många metallo-enzymer. Trots dess oerhört viktiga biokemi och glansen av dess grönaktiga blinkar och lågor när den brinner, anses den inom vetenskapens värld vara en "tråkig" metall; eftersom dess egenskaper saknar andra metalls attraktivitet, liksom dess smältpunkt är betydligt lägre än deras.
Artikelindex
Zink har manipulerats i tusentals år; men på ett obemärkt sätt, eftersom forntida civilisationer, inklusive perser, romare, transsylvaner och greker, redan skapade mässingsföremål, mynt och vapen.
Därför är mässing en av de äldsta kända legeringarna. De förberedde det från mineralet kalamin, Zn4JatvåELLER7(ÅH)tvåHtvåEller som de malde och värmde i närvaro av ull och koppar.
Under processen slapp de små mängder metalliskt zink som kan ha bildats ut som ånga, ett faktum som försenade dess identifiering som ett kemiskt element i flera år. När århundradena gick ökade mässingen och andra legeringar sitt zinkinnehåll och såg mer grått ut.
På 1300-talet, i Indien, hade de redan lyckats producera metalliskt zink, som de kallade Jasada och de marknadsförde det vid den tiden med Kina.
Och så kunde alkemisterna förvärva det för att utföra sina experiment. Det var den kända historiska figuren Paracelsus som kallade den 'zink', möjligen från likheten mellan zinkkristaller och tänder. Mitt i andra namn och olika kulturer hamnade namnet "zink" gradvis ihop för denna metall.
Även om Indien redan tillverkade metalliskt zink sedan 1300-talet, kom det från metoden som använde kalamin med ull; därför var det inte ett metallprov av avsevärd renhet. William Champion förbättrade denna metod 1738, Storbritannien, med hjälp av en vertikal retortugn.
År 1746 erhöll den tyska kemisten Andreas Sigismund Marggraf för första gången ett prov av rent zink genom att värma kalamin i närvaro av kol (ett bättre reduktionsmedel än ull) i en behållare med koppar. Detta sätt att producera zink utvecklades kommersiellt och parallellt med Champions.
Senare utvecklades processer som slutligen blev oberoende av kalamin, med istället zinkoxid; med andra ord mycket lik den nuvarande pyrometallurgiska processen. Ugnarna förbättrades också och kunde producera ökande mängder zink..
Fram till dess fanns det fortfarande ingen applikation som krävde stora mängder zink; men det förändrades med bidrag från Luigi Galvani och Alessandro Volta, som gav vika för begreppet galvanisering. Volta kom också med vad som kallas en galvanisk cell och zink var snart en del av utformningen av torra celler..
Det är en gråaktig metall, vanligtvis tillgänglig i granulär eller pulverform. Fysiskt är det svagt, så det är inte ett bra alternativ för applikationer där det måste stödja tunga föremål.
På samma sätt är den spröd, även om den värms upp över 100 ° C blir smidig och duktil; upp till 250 ° C, vid vilken temperatur det blir sprött och spraybart igen.
65,38 g / mol
30
419,53 ° C Denna låga smältpunkt indikerar dess svaga metallbindning. När det smälter har det ett utseende som liknar flytande aluminium.
907 ºC
460 ºC
-7,14 g / ml vid rumstemperatur
-6,57 g / ml vid smältpunkten, det vill säga precis vid smältning eller smältning
7,32 kJ / mol
115 kJ / mol
25.470 J / (mol K)
1,65 på Pauling-skalan
-Först: 906,4 kJ / mol (Zn+ gasformig)
-Andra: 1733,3 kJ / mol (Zntvå+ gasformig)
-Tredje: 3833 kJ / mol (Zn3+ gasformig)
Empirisk kl
122 ± 16.00
2.5. Detta värde är betydligt lägre jämfört med hårdheten hos andra övergångsmetaller, det vill säga volfram..
Diamagnetisk
116 W / (m K)
59 nΩm vid 20 ° C
Det är olösligt i vatten så länge oxidskiktet skyddar det. När detta har avlägsnats genom angrepp av en syra eller en bas, hamnar zinken i att reagera med vattnet för att bilda det vattenhaltiga komplexet, Zn (OHtvå)6två+, lokalisera Zntvå+ i mitten av en oktaeder begränsad av vattenmolekyler.
När det brinner kan det släppa ut giftiga ZnO-partiklar i luften. I processen observeras en grönaktig flamma och ett glödande ljus.
Zink är en reaktiv metall. Vid rumstemperatur kan det inte bara täckas av ett oxidskikt utan också av basiskt karbonat, Zn5(ÅH)6(CO3)två, eller till och med svavel, ZnS. När detta lager av varierad komposition förstörs av angrepp av en syra, reagerar metallen:
Zn (s) + HtvåSW4(ac) → Zntvå+(ac) + SO42−(ac) + Htvå(g)
Kemisk ekvation motsvarande dess reaktion med svavelsyra och:
Zn (s) + 4 HNO3(ac) → Zn (NO3)två(ac) + 2 NOtvå(g) + 2 HtvåO (l)
Med saltsyra. I båda fallen, även om det inte är skrivet, den komplexa vattenhaltiga Zn (OHtvå)6två+; utom om mediet är basiskt, eftersom det fälls ut som zinkhydroxid, Zn (OH)två:
Zntvå+(aq) + 2OH-(ac) → Zn (OH)två(s)
Vilket är en vit, amorf och amfoter hydroxid, som kan fortsätta att reagera med mer OH-joner-:
Zn (OH)två(s) + 2OH-(ac) → Zn (OH)4två-(ac)
Zn (OH)4två- är zinkatanjonen. I själva verket, när zink reagerar med en så stark bas, såsom koncentrerad NaOH, är det komplexa natriumzinkatet, Natvå[Zn (OH4]:
Zn (s) + 2NaOH (aq) + 2HtvåO (l) → Natvå[Zn (OH4)] (aq) + Htvå(g)
På samma sätt kan zink reagera med icke-metalliska element, såsom halogener i gasform eller svavel:
Zn (s) + Itvå(g) → ZnItvå(s)
Zn (s) + S (s) → ZnS (s) (toppbild)
Zink finns i naturen som fem isotoper: 64Zn (49,2%), 66Zn (27,7%), 68Zn (18,5%), 67Zn (4%) och 70Zn (0,62%). De andra är syntetiska och radioaktiva.
Zinkatomer kristalliserar till en kompakt men förvrängd hexagonal struktur (hcp), en produkt av deras metallbindning. Valenselektronerna som styr sådana interaktioner är, enligt elektronkonfigurationen, de som tillhör 3d- och 4s-orbitalerna:
[Ar] 3d10 4stvå
Båda orbitalerna är helt fyllda med elektroner, så deras överlappning är inte särskilt effektiv, även om zink-kärnorna utövar en attraktiv kraft på dem..
Följaktligen är Zn-atomerna inte särskilt sammanhängande, vilket återspeglas i deras låga smältpunkt (419,53 ° C) jämfört med andra övergångsmetaller. I själva verket är detta en egenskap hos grupp 12-metaller (tillsammans med kvicksilver och kadmium), så de ifrågasätter ibland om de verkligen ska betraktas som element i block d.
Även om 3d- och 4s-orbitalerna är fulla är zink en bra ledare för elektricitet. därför kan dess valenselektroner "hoppa" till ledningsbandet.
Det är omöjligt för zink att förlora sina tolv valenselektroner eller ha ett oxidationsnummer eller tillstånd på +12, förutsatt att det finns Zn-katjonen.12+. Istället förlorar den bara två av sina elektroner; specifikt de av 4-talets orbital, som beter sig på liknande sätt som jordalkalimetaller (Mr. Becambara).
När detta händer sägs zink delta i föreningen med ett oxidationsnummer eller tillstånd på +2; antar att det finns Zn-katjonentvå+. Till exempel, i sin oxid, ZnO, har zink detta oxidationsnummer (Zntvå+ELLERtvå-). Detsamma gäller för många andra föreningar som kommer att tro att endast Zn (II) existerar.
Det finns dock också Zn (I) eller Zn+, som bara har tappat en av elektronerna i 4s-banan. Ett annat möjligt oxidationsnummer för zink är 0 (Zn0), där dess neutrala atomer interagerar med gasformiga eller organiska molekyler. Därför kan den presenteras som Zntvå+, Zn+ eller Zn0.
Zink befinner sig i den 24: e positionen av de vanligaste elementen i jordskorpan. Det finns vanligtvis i svavelmineraler, fördelade över hela planeten.
För att erhålla metallen i sin rena form är det först nödvändigt att samla stenarna som ligger i underjordiska tunnlar och koncentrera mineralerna som är rika på zink, som representerar det verkliga råmaterialet..
Dessa mineraler inkluderar: sfalerit eller wurzit (ZnS), zinkit (ZnO), willemit (ZntvåJa4), smitsonite (ZnCO3) och gahnit (ZnAltvåELLER4). Sphalerite är den absolut viktigaste källan till zink.
När mineralet har koncentrerats efter en process av flytning och rening av stenarna måste det kalcineras för att omvandla sulfiderna till sina respektive. I detta steg upphettas mineralet helt enkelt i närvaro av syre och utvecklar följande kemiska reaktion:
2 ZnS (s) + 3 Otvå(g) → 2 ZnO (s) + 2 SOtvå(g)
SOtvå reagerar också med syre för att generera SO3, förening avsedd för syntes av svavelsyra.
När ZnO har uppnåtts kan den antingen genomgå antingen en pyrometallurgisk process eller elektrolys, där det slutliga resultatet är bildandet av metallisk zink..
ZnO reduceras med kol (mineral eller koks) eller kolmonoxid:
2 ZnO (s) + C (s) → 2 Zn (g) + COtvå(g)
ZnO (s) + CO (g) → Zn (g) + COtvå(g)
Svårigheten för denna process är alstringen av gasformigt zink på grund av dess låga kokpunkt, som övervinns av ugnens höga temperaturer. Det är därför zinkångor måste destilleras och separeras från de andra gaserna, medan deras kristaller kondenseras på smält bly..
Av de två insamlingsmetoderna är detta den mest använda världen över. ZnO reagerar med utspädd svavelsyra för att läcka ut zinkjoner som dess sulfatsalt:
ZnO (s) + HtvåSW4(ac) → ZnSO4(ac) + HtvåO (l)
Slutligen elektrolyseras denna lösning för att alstra metalliskt zink:
2 ZnSO4(ac) + 2 HtvåO (l) → 2 Zn (s) + 2 HtvåSW4(ac) + Otvå(g)
I underavsnittet om kemiska reaktioner nämndes att vätgas är en av huvudprodukterna när zink reagerar med vatten. Det är därför det i metalliskt tillstånd måste lagras ordentligt och utom räckhåll för syror, baser, vatten, svavel eller någon värmekälla; annars finns det risk för brand.
Ju finare zink delas upp, desto större är risken för brand eller till och med explosion..
Annars, så länge som temperaturen inte är nära 500 ºC, utgör dess fasta eller granulära form ingen fara. Om det täcks av ett lager av oxid kan det hanteras med bara händer, eftersom det inte reagerar med deras fuktighet; liksom alla fasta ämnen är det irriterande för ögonen och andningsorganen.
Även om zink är viktigt för hälsan kan en överdos orsaka följande symtom eller biverkningar:
- Illamående, kräkningar, matsmältningsbesvär, huvudvärk och magont eller diarré.
- Förflyttar koppar och järn under absorption från tarmen, vilket återspeglas i ökande svagheter i lemmarna.
- Njursten.
- Förlust av luktsinne.
Kanske är zink en av metallerna, tillsammans med koppar, som utgör de mest populära legeringarna: mässing och galvaniserat järn. Mässing har observerats vid flera tillfällen under en musikalisk orkester, eftersom instrumentens gyllene glöd delvis beror på nämnda legering av koppar och zink..
Metalliskt zink i sig har inte många användningsområden, även om det rullas upp fungerar det som anod för torra celler, och i pulverform är det avsett som ett reduktionsmedel. När ett lager av denna metall placeras elektrod på en annan skyddar den förstnämnda den mot korrosion genom att vara mer mottaglig för oxidation; det vill säga zink oxideras före järn.
Därför är stål galvaniserade (belagda med zink) för att öka hållbarheten. Exempel på dessa galvaniserade stål finns också i oändliga "zink" -tak, varav några levereras med ett lager grön färg och i bussar, hushållsredskap och hängbroar..
Det finns också aluzink, en aluminium-zinklegering som används i civila konstruktioner..
Zink är ett bra reduktionsmedel, så det tappar sina elektroner för att en annan art ska vinna; speciellt en metallkatjon. När det är i pulverform är dess reducerande verkan ännu snabbare än för fasta granuler..
Det används i processerna för att erhålla metaller från deras mineraler; såsom rodium, silver, kadmium, guld och koppar.
På samma sätt används dess reducerande verkan för att minska organiska arter, som kan vara involverade i oljeindustrin, såsom bensen och bensin, eller inom läkemedelsindustrin. Å andra sidan kan zinkdamm också användas i alkaliska zink-mangandioxidbatterier..
Zinkdamm, med tanke på dess reaktivitet och mer energiska förbränning, finner användning som tillsats i tändstickshuvuden, i sprängämnen och fyrverkerier (de ger vita blinkningar och grönaktiga flammor)..
Zinksulfid har egenskapen att vara fosforescerande och självlysande, varför det används vid framställning av ljusfärger..
Den vita färgen på dess oxid, liksom dess halv- och fotoledningsförmåga, används som ett pigment i keramik och papper. Dessutom finns det i talk, kosmetika, gummi, plast, tyger, läkemedel, bläck och emalj..
Vår kropp behöver zink för att uppfylla många av dess vitala funktioner. För att förvärva det ingår det i vissa näringstillskott i form av oxid, glukonat eller acetat. Det finns också i krämer för att lindra brännskador och hudirritationer och i schampon.
Några fördelar som är kända eller förknippade med att ta zink är:
- Förbättrar immunförsvaret.
- Det är en bra antiinflammatorisk.
- Minskar de irriterande symtomen på förkylning.
- Förhindrar cellskador i näthinnan, så det rekommenderas för syn.
- Det hjälper till att reglera testosteronnivåer och är också förknippat med mäns fertilitet, kvaliteten på deras spermier och utvecklingen av muskelvävnad..
- Reglerar interaktioner mellan hjärnneuroner, varför det är kopplat till förbättringar i minne och inlärning.
-Och dessutom är det effektivt vid behandling av diarré.
Dessa zinktillskott finns kommersiellt tillgängliga som kapslar, tabletter eller sirap..
Zink anses vara en del av 10% av de totala enzymerna i människokroppen, cirka 300 enzymer. Bland dem kan kolsyraanhydras och karboxypeptidas nämnas..
Kolsyraanhydras, ett zinkberoende enzym, verkar på vävnadsnivå genom att katalysera reaktionen av koldioxid med vatten för att bilda bikarbonat. När bikarbonatet når lungorna, vänder enzymet reaktionen och koldioxid bildas, som utvisas till utsidan under utgången.
Karboxypeptidas är ett exopeptidas som smälter proteiner och frigör aminosyror. Zink fungerar genom att tillföra en positiv laddning som underlättar enzymets interaktion med proteinet som det smälter..
Zink finns i olika organ i människokroppen, men det har den högsta koncentrationen i prostata och i sperma. Zink är ansvarig för att prostata fungerar korrekt och utvecklingen av de manliga reproduktionsorganen.
Zink är involverat i metabolismen av RNA och DNA. Zinkfingrar (Zn-fingrar) består av zinkatomer som fungerar som broar mellan proteiner, som tillsammans är involverade i olika funktioner.
Zinkfingrar är användbara vid läsning, skrivning och transkription av DNA. Dessutom finns det hormoner som använder dem i funktioner som är associerade med tillväxt homeostas i hela kroppen..
Glutamat är den huvudsakliga excitatoriska neurotransmittorn i hjärnbarken och hjärnstammen. Zink ackumuleras i glutaminerga presynaptiska vesiklar, som ingriper i regleringen av frisättningen av neurotransmittorn glutamat och i neuronal excitabilitet.
Det finns bevis för att en överdriven frisättning av neurotransmittorn glutamat kan ha en neurotoxisk verkan. Därför finns det mekanismer som reglerar dess frisättning. Zinkhomeostas spelar således en viktig roll i den funktionella regleringen av nervsystemet..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.