Sinkhistorie, egenskaper, struktur, risikoer, bruker

Han sink Det er et overgangsmetall som tilhører gruppe 12 i det periodiske tabellen og er representert av Zn Chemical Symbol. Det er element nummer 24 i overflod i jordens cortex, og er i sulfuriserte mineraler, for eksempel sfaleritt eller kullsyreholdig, for eksempel Essmitsonite.

Det er et veldig kjent metall i populærkulturen; Sinkens tak er et eksempel, akkurat som kosttilskudd for å regulere mannlige hormoner. Det er i mange matvarer og er et essensielt element for uendelig av metabolske prosesser. Det er flere fordeler med dets moderate inntak sammenlignet med de negative effektene av overskuddet i kroppen.

Sinklegeringstak av Riverside Museum. Kilde: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Sink har vært kjent lenge før sølvfargen galvaniserte stål og andre metaller. Messingen, en legering av variert sammensetning av kobber og sink, har vært en del av historiske gjenstander i tusenvis av år. I dag er gullfargen vanligvis vitne til noen musikkinstrumenter.

Det er også et metall som alkaliske batterier produseres, siden det er reduserende kraft og enkel å donere elektroner gjør det til et godt alternativ som anodisk materiale. Hovedbruken er å galvanisere stål, dekke dem fra en sinklag.

I sine derivatforbindelser har et oksidasjonsnummer eller tilstand på +2 vanligvis. Derfor vurderes Zn -ionet²⁺ innpakket i molekylære eller ioniske miljøer. Mens Zn²⁺ Det er en Lewis -syre som kan forårsake problemer i celler, koordinert med andre molekyler, samhandler positivt med enzymer og DNA.

Dermed er sink en viktig kofaktor av mange metallo-enzymer. Til tross for sin enorme viktige biokjemi, og gløden av blinkene og grønnaktige flammer for å brenne, i vitenskapens verden, regnes det som et "kjedelig" metall; Siden dens egenskaper mangler attraktiviteten til andre metaller, så vel som smeltepunktet er betydelig mindre enn deres.

[TOC]

Historie

Antikken

Sink har manipulert i tusenvis av år; Men ubemerket, siden de gamle sivilisasjonene, inkludert persere, romere, transilvans og grekere, allerede produserte gjenstander, mynter og messingvåpen.

Derfor er messing en av de eldste legeringene som er kjent. De forberedte det fra Calamine Mineral, Zn₄Ja₂ENTEN₇(ÅH)₂· H₂Eller, som malt og varmet i nærvær av ull og kobber.

Under prosessen slapp de små mengdene metallisk sink som kunne ha dannet seg som en damp, et faktum som forsinket i årevis sin identifikasjon som et kjemisk element. Etter hvert som århundrene gikk, økte messingen og andre legeringer sitt sinkinnhold, og hadde på seg mer grå.

I det fjortende århundre, i India, hadde de allerede klart å produsere metallisk sink, som de kalte Jasada Og de ble markedsført på den tiden med Kina.

Og slik kunne alkymistene skaffe seg den for å utføre sine eksperimenter. Det var den anerkjente historiske karakteren Paracelsus som kalte ham 'Zincum', muligens til likheten mellom sinkkrystallene med tennene. Litt etter litt, midt i andre navn og flere kulturer, endte navnet 'sink' med å curdling for dette metallet.

Isolering

Mens India allerede produserte metallisk sink siden 1300 årene, kom dette fra metoden som ble brukt calamina med ull; Derfor var det ikke et metallprøve av betydelig renhet. William Champion forbedret denne metoden i 1738, Storbritannia, ved hjelp av en vertikal grumsete ovn.

I 1746 oppnådd den tyske kjemikeren Andreas Sigismund Marggragra for "First Time" en prøve av ren sink fra oppvarming av kalamin i nærvær av vegetabilsk kull (et bedre reduksjonsmiddel enn ull), inne i en bolle med kobber. Denne måten å produsere sink utviklet kommersielt og parallelt med mesteren.

Deretter ble det utviklet prosesser som endelig ble kalamin ved bruk av sinkoksid i stedet; det vil si veldig lik den nåværende pyrometallurgiske prosessen. Ovnene forbedret seg også, og kunne produsere mengder økende sink.

Inntil da var det fremdeles ingen anvendelse som krevde enorme mengder sink; Men det endret seg med bidragene fra Luigi Galvani og Alessandro Volta, som ga plass til begrepet galvanisering. Volta tenkte også på det som er kjent som galvanisk celle, og snart var sink en del av utformingen av tørre batterier.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Fysisk utseende

Det er et gråaktig metall, vanligvis tilgjengelig i granulert eller støv. Fysisk er det svakt, så det representerer ikke et godt alternativ for applikasjoner der du bør støtte tunge gjenstander.

Det er også sprøtt, selv om det blir oppvarmet over 100 ºC blir den formbar og duktil; opptil 250 ºC, temperatur som det blir sprøtt og spray igjen.

Kan tjene deg: oxácido

Molmasse

65,38 g/mol

Atomnummer (z)

30

Smeltepunkt

419,53 ºC. Dette lave smeltepunktet er en indikasjon på dets svake metallbinding. Når smelter har et utseende som ligner på flytende aluminium.

Kokepunkt

907 ºC

Selvordemperatur

460 ºC

Tetthet

-7.14 g/ml ved romtemperatur

-6,57 g/ml ved smeltepunktet, det vil si bare ved å smelte eller smelte

Fusjonsvarme

7.32 kJ/mol

Fordampningsvarme

115 kJ/mol

Molar varmekapasitet

25.470 J/(mol · k)

Elektronegativitet

1.65 på Pauling -skalaen

Ioniseringsenergier

-Først: 906,4 kJ/mol (Zn⁺ gassform)

-For det andre: 1733,3 kJ/mol (Zn²⁺ gassform)

-Tredje: 3833 kJ/mol (Zn³⁺ gassform)

Atomisk radio

Empirisk 134 pm

Radiokovalent

122 ± 16:00

Mohs hardhet

2.5. Denne verdien er betydelig lavere mot hardheten til andre overgangsmetaller, for å si, wolfram.

Magnetisk ordre

Diamagnetisk

Termisk ledningsevne

116 w/(m · k)

Elektrisk resistivitet

59 nΩ · m ved 20 ° C

Løselighet

Det er uoppløselig i vann så lenge det beskytter det oksydlaget. Når dette er fjernet ved angrepet av en syre eller en base, ender sink opp med å reagere med vannet for å danne komplekse ACU₂)₆²⁺, Ligger Zn²⁺ I sentrum av en oktaedron begrenset av vannmolekyler.

Nedbrytning

Når forbrenninger, kan du frigjøre giftige partikler fra luft i luft. I prosessen observeres en grønnaktig farge og skinnende lys.

Kjemiske reaksjoner

Reaksjon mellom sink og svovel inne i en digel der den grønnblå fargen på flammer kan sees. Kilde: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Sink er et reaktivt metall. Ved romtemperatur kan et lag med oksyd ikke bare dekke det, men i tillegg til grunnleggende karbonat, Zn₅(ÅH)₆(Co₃)₂, eller til og med sulfid, Zns. Når dette laget med variert sammensetning blir ødelagt av angrepet av en syre, reagerer metallet:

Zn (S) + H₂SW₄(AC) → Zn²⁺(AC) + Så₄²⁻(AC) + H₂(g)

Kjemisk ligning som tilsvarer dens reaksjon på svovelsyre og:

Zn (S) + 4 HNO₃(AC) → Zn (nei₃)₂(AC) + 2 Nei₂(g) + 2 H₂Eller (l)

Med saltsyre. I begge tilfeller, selv om det ikke er skrevet, er Zn Complex ACU til stede (OH₂)₆²⁺; Bortsett fra hvis mediet er grunnleggende, kan du utfelle som sinkhydroksyd, Zn (OH)₂:

Zn²⁺(AC) +2OH^-(AC) → Zn (OH)₂(S)

Som er et hvitt, amorf og amfoterisk hydroksyd, som er i stand til å fortsette å reagere med flere OH -ioner^-:

Zn (OH)₂(S)  + 2OH^-(AC) → Zn (OH)₄^2-(AC)

Zn (OH)₄^2- Det er sincato -anionen. Når sink reagerer med en så sterk base, for eksempel konsentrert NaOH, produseres natrium Zincato -komplekset direkte₂[Zn (åh₄]:

Zn (S) + 2NaOH (AC) + 2H₂Eller (l) → na₂[Zn (åh₄)] (AC) +H₂(g)

Dessuten kan sink reagere med ikke -metalliske elementer, for eksempel halogener i gassform eller svovel:

Zn (S) + i₂(g) → Zni₂(S)

Zn (S) +S (S) → Zns (S) (overlegen bilde)

Isotoper

Sink eksisterer i naturen som fem isotoper: ⁶⁴Zn (49,2 %), ⁶⁶Zn (27,7 %), ⁶⁸Zn (18,5 %), ⁶⁷Zn (4 %) og ⁷⁰Zn (0,62 %). De andre er syntetiske og radioaktive.

Elektronisk struktur og konfigurasjon

Sinkatomer krystalliserer i en kompakt sekskantet struktur (HCP), selv om den er forvrengt, produktet av dets metalliske binding. Valencia -elektroner som styrer slike interaksjoner er i henhold til elektronisk konfigurasjon de som tilhører 3D og 4S orbitaler:

[AR] 3D¹⁰ 4s²

Begge orbitaler er komplette.

Følgelig er Zn -atomer ikke veldig sammenhengende, laget i sitt lave smeltepunkt (419,53 ºC) sammenlignet med andre overgangsmetaller. Faktisk er slikt et kjennetegn ved gruppe 12 metaller (ved siden av kvikksølv og kadmium), så noen ganger tviler de på om elementer av blokkering DS virkelig bør vurderes.

Selv om 3D- og 4S -orbitalene er fulle, er sink en god strømleder; Derfor kan deres Valencia -elektroner "hoppe" kjørebåndet.

Oksidasjonstall

Det er umulig for sink å miste sine tolv elektroner i Valencia eller ha et oksidasjonsnummer eller tilstand på +12, forutsatt at eksistensen av Zn -kationen¹²⁺. I stedet mister den bare to av sine elektroner; Spesielt de fra 4S -orbitalen, oppfører seg på samme måte som alkalinetermetaller (SR. Scholambara).

Når dette skjer, sies det at sink deltar i forbindelsen med et +2 oksidasjonsnummer eller tilstand; det vil si, forutsatt at eksistensen av Zn -kationen²⁺. I sitt oksid har ZnO for eksempel dette oksidasjonsnummeret (Zn²⁺ENTEN^2-). Det samme gjelder mange andre forbindelser, og får tenke at bare Zn (II) eksisterer.

Kan tjene deg: Butanone: Struktur, egenskaper og bruk

Imidlertid er det også Zn (I) eller Zn⁺, som bare har mistet en av elektronene i 4S -orbitalen. Nok et mulig oksidasjonsnummer for sink er 0 (Zn⁰), der deres nøytrale atomer interagerer med gassformige eller organiske molekyler. Derfor kan det vises som Zn²⁺, Zn⁺ eller Zn⁰.

Hvordan oppnås det

Råmateriale

Mineralprøve fra Romania. Kilde: James St. John [CC av 2.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/2.0)]

Sink er i posisjonsnummer tjue -fire av de mest tallrike elementene i jordens cortex. Det finnes vanligvis i svovelmineraler, fordelt på planetens bredde.

For å få metallet i sin rene form, er det først nødvendig å samle steinene som ligger i underjordiske tunneler og konsentrere sink -rike mineralene, som representerer den sanne råstoffet.

Blant disse mineralene kan nevnes: Sphalerite eller Wurzita (Zns), Fifties (ZnO), Willemita (Zn₂Sio₄), Essmitsonita (ZNCO₃) og Gahnita (Znal₂ENTEN₄). Spheny er uten tvil den viktigste kilden til sink.

Kalsinering

Når mineralet har konsentrert seg etter en prosess med flotasjon og rensing av bergartene, må det beregnes for å transformere sulfidene til deres respektive. I dette trinnet varmer mineralet ganske enkelt opp i nærvær av oksygen, og utvikler følgende kjemiske reaksjon:

2 Zns (S) + 3 O₂(g) → 2 ZnO (S) + 2 Så₂(g)

SO₂ reagerer også med oksygen for å generere SO₃, Forbindelse for svovelsyresyntese.

Når ZnO er oppnådd, kan dette sendes inn en pyrometallurgisk prosess, eller til en elektrolyse, der det endelige resultatet er dannelsen av metallisk sink.

Pyrometallurgisk prosess

ZnO reduseres ved bruk av kull (mineral eller coque) eller karbonmonoksid:

2 ZnO (S) + C (S) → 2 Zn (G) + CO₂(g)

ZnO (S) + CO (G) → Zn (G) + CO₂(g)

Vanskeligheten overfor denne prosessen er generering av gass -sink, etter det lave kokepunktet, som overskrides med de høye temperaturene i ovnen. Det er grunnen til at sinkdamp må destilleres og atskilt fra andre gasser, mens krystaller på smeltet bly blir kondensert.

Elektrolytisk prosess

Av de to metodene for å oppnå, er dette det mest brukte over hele verden. ZnO reagerer med fortynnet svovelsyre til utvasking av sinkioner som sulfatsaltet:

ZnO (S) + H₂SW₄(AC) → ZnSO₄(AC) + H₂Eller (l)

Endelig er denne løsningen elektrolys for å generere den metalliske sink:

2 Znso₄(AC) + 2 H₂Eller (l) → 2 Zn (S) + 2 H₂SW₄(AC) + eller₂(g)

Risiko

I delen av kjemiske reaksjoner ble det nevnt at hydrogengass er et av hovedproduktene når sink reagerer med vann. Det er grunnen til at den i en metallisk tilstand må lagres riktig og utenfor rekkevidden til syrer, baser, vann, svovel eller en viss varmekilde; Ellers løper risikoen for brann.

Jo mer fint splittet sink er, jo større er risikoen for brann eller til og med eksplosjon.

For resten, så lenge temperaturen ikke er nær 500 ° C, representerer den faste eller granulerte formen ingen fare. Hvis det er dekket av et oksydlag, kan det manipuleres med bare hender, siden det ikke reagerer med deres fuktighet; Imidlertid, som ethvert faststoff, er det irriterende for øyne og luftveier.

Selv om sink er uunnværlig for helse, kan en overflødig dose forårsake følgende symptomer eller laterale effekter:

- Kvalme, oppkast, fordøyelsesbesvær, hodepine og mage eller diaré.

- Fortrenger kobber og strykejern under absorpsjonen i tarmen, noe som gjenspeiles i økende svakheter i lemmene.

- Nyreberegninger.

- Tap av luktesansen.

applikasjoner

- Metall

Legeringer

Mange musikkinstrumenter er laget av messing, en legeringskobber og sink. Kilde: Pxhere.

Kanskje er sink en av metallene, sammen med kobber, som danner de mest kjente legeringene: messing og galvanisert jern. Messingen har blitt observert er mange anledninger under et musikalsk orkester, siden instrumentenes gyldne lyshet skyldes delvis nevnte kobber og sinklegering.

Metallisk sink i seg selv har ikke for mange bruksområder, selv om det er rullet. Når et lag med dette metallet er elektrodepoer på et annet, beskytter det første det andre mot korrosjon ved å være mer utsatt for oksiderende; det vil si at sink oksiderer før jern.

Det er grunnen til at stål blir galvanisert (de dekker med sink) for å øke holdbarheten. Eksempler på disse galvaniserte stålene er også til stede i "sink" tak symfin.

Kan tjene deg: kromatogram

Du har også Aluzinc, en aluminium-sink-legering brukt i sivile konstruksjoner.

Reduksjonsmiddel

Sink er et godt reduserende middel, så det mister elektronene for en annen art for å vinne dem; Spesielt en metallkation. Når du støper den reduserende handlingen er enda raskere enn det for det granulerte faste stoffet.

Det brukes i prosessene med å skaffe metaller fra dens mineraler; som Rodio, sølv, kadmium, gull og kobber.

På samme måte brukes dens reduserende virkning for å redusere organiske arter, som kan være involvert i oljeindustrien, for eksempel benzen og bensin, eller i legemiddelindustrien. På den annen side finner sinkstøv også påføring i de alkaliske batteriene til sink-mangan-dioksid.

Diverse

Sinkstøv gitt sin reaktivitet og mer energisk forbrenning, finner bruk som tilsetningsstoff i hodene på kampene, i eksplosiver og fyrverkeri (de lærer hvite blink og grønnaktige flammer).

- Forbindelser

Sulfid

Se med fosforescerende maling i nåler og timer. Kilde: Francis Flinch [Public Domain]

Sinksulfid har egenskapen til å være fosforescerende og selvlysende, så det brukes til utdyping av lysmaling.

Oksid

Den hvite fargen på oksydet, som dets semi- og fotokonduktivitet, brukes som et keramisk pigment og papirer. I tillegg er det til stede i talkum, kosmetikk, gummi, plast, stoffer, medisiner, blekk og emaljer.

Ernæringstilskudd

Kroppen vår trenger sink for å oppfylle mange av de viktige funksjonene. For å skaffe den, er det integrert i noen kosttilskudd i form av oksid, glukonat eller acetat. Det er også til stede i kremer for å lindre brannskader og hudirritasjoner, og i sjampusene.

Noen kjente eller tilhørende fordeler med sinkinntak er:

- Forbedre immunforsvaret.

- Det er en god anti -inflammatorisk.

- Reduserer de irriterende symptomene på forkjølelse.

- Forhindrer celleskader i netthinnen, så det anbefales for syn.

- Det hjelper til.

- Regulerer interaksjoner mellom hjerneneuroner, så det er knyttet til forbedringer i hukommelse og læring.

-Og i tillegg er det effektivt i behandlingen av diaré.

Disse sinktilskuddene oppnås i markedet som kapsler, tabletter eller sirup.

Biologisk papir

I karbonanhydrase og karboksympidase

Det antas at sink er en del av 10% av de totale enzymer i menneskekroppen, omtrent 300 enzymer. Blant dem kan de nevne karbonanhydrase og karboksipeptidase.

Karbonanhydrase, et sinkavhengig enzym, virker på vevsnivået som katalyserer reaksjonen av karbondioksid med vann for å danne bikarbonat. Ved bikarbonat til lungene reverserer enzymet reaksjonen og karbondioksid dannes, som blir utvist i utlandet under utløp.

Karboksipeptidase er en exopeptidase som fordøyer proteiner, og frigjør aminosyrer. Sink virker ved å gi en positiv belastning som letter interaksjonen mellom enzymet med proteinet som graver.

I prostataoperasjon

Sink er til stede i forskjellige organer i menneskekroppen, men presenterer den største konsentrasjonen i prostata og sæd. Sink er ansvarlig for riktig prostatafunksjon og i utviklingen av mannlige reproduktive organer.

Sinkfingre

Sink griper inn i RNA -metabolisme og DNA. Sinkfingre (Zn-fingers) består av sinkatomer som fungerer som bindende broer mellom proteiner, som sammen griper inn i flere funksjoner.

Sinkfingre er nyttige i lesing, skriving og transkripsjon av DNA. I tillegg er det hormoner som bruker dem i funksjoner assosiert med veksthomeostase i hele kroppen.

I glutamatregulering

Glutamat er den viktigste eksitatoriske nevrotransmitteren i hjernebarken og i hjernestammen. Sink akkumuleres i glutaminergiske presynaptiske vesikler, og griper inn i reguleringen av nevrotransmitter glutamat og neuronal eksitabilitet.

Det er bevis på at en overdrevet frigjøring av nevrotransmitteren glutamat kan ha en nevrotoksisk handling. Derfor er det mekanismer som regulerer deres frigjøring. Sink homeostase spiller dermed en viktig rolle i den funksjonelle reguleringen av nervesystemet.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Sink. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16. juli 2016). Sink: Kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: Pilgaardelegs.com
4. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2019). Sink. PubChem -database. CID = 23994. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Wojes Ryan. (25. juni 2019). Egenskapene og bruken av sinkmetall. Gjenopprettet fra: TheBalance.com
6. MR. Kevin a. Boudreaux. (s.F.). Sink + svovel. Gjenopprettet fra: Angelo.Edu
7. Alan w. Richards. (12. april 2019). Sinkbehandling. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: Britannica.com
8. Renhet sinkmetaller. (2015). Bransjeapplikasjoner. Gjenopprettet fra: Purityzinc.com
9. Nordqvist, J. (5. desember 2017). Hva er helsemessige fordeler ved sink? Medisinske nyheter i dag. Gjenopprettet fra: MedicalNewStody.com