Что такое цинк? Цинк – серебристо-белый металл с голубоватым оттенком. В чистом виде в природе цинк, как химический элемент, практически не встречается. Согласно таблице Менделеева
В настоящее время хорошо исследованы пять стабильных изотопов цинка, с массовыми числами соответственно 64,66,67,68,70. Самым распространённым среди стабильных изотопов цинка считается Zn 64 (48.89%). Девять радиоактивных цинковых изотопов получены искусственным путем. К ним относится 65 Zn. Это самый долгоживущий цинковый изотоп, период полураспада которого составляет 245 суток, поэтому он используется в качестве изотопного индикатора.
Название, символ, номер | Цинк / Zincum (Zn), 30 |
Атомная масса (молярная масса) |
65,38(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 |
Радиус атома | 138 пм |
Цинк при стандартных климатических условиях хрупкий металл. После нагревания цинка до 100 градусов и выше (до 150 градусов С) происходят изменения в кристаллической решетке, в результате чего металл становится пластичным, гибким, его можно подвергать дополнительной механической обработке. Строение кристаллической решетки – гексагональное.
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=2,6648 c=4,9468 Å |
Отношение c/a | 1,856 |
Температура Дебая | 234 K |
История открытия.
Известно, что цинк, в качестве композиционного материала, использовался с древних времен. Самые первые находки латунных предметов (латунь – сплав меди +цинка) относятся к 1500 году до н.э. (раскопки производились в Палестине). Упоминания о процессах выплавки латуни можно найти в трудах Аристотеля и Гомера, Плиния (Старшего). В трактатах древности описываются различные способы литья. В одном из них подробно разбирается способ приготовления латуни путем восстановления углем особого цинкового камня (т.н. кадмея) в присутствии медной составляющей. Особо отмечалось в научном труде, что добавление цинк в сплав может решить сразу несколько вопросов:
- изменение цветовой гаммы готового медного изделия (в результате осветления оттенок изменялся до «золотого»),
- кардинально менялись в лучшую сторону механические свойства готового выплавляемого изделия, возрастала пластичность, упругость, полученный сплав можно было раскатать в лист. При этом, меняя процентное соотношение цинка к меди в латуни, можно было изменять диапазон механических характеристик.
Первые упоминания о процессе получения металлического цинка были найдены в Индии (5 век до н.э.). Также методику выплавки «фальшивого серебра» можно найти в исторических трактатах Страбопа (Рим, 60 – 20 г.г. до н.э.). В конце 13 века знаменитый путешественник Марко Поло в своих заметках подробно описывал процесс получения металлического цинка, который наблюдал в Персии. Еще в16 веке Парацельс и Агрикола пытались организовать в своей лаборатории плавильное цинковое производство. Однако попытки закончились неудачей.
До середины 18 века чистый цинк в Европе считался редкостью. Его в основном ввозили из стран Востока, Китая, Индии.
В 1738 году Чемпион У. разработал и запатентовал способ получения металлического цинка методом дистилляции.
В 1743 г. в городе Бристоле им же был построен первый в Европе завод по производству металлического цинка.
В 1805 г. был изобретен очередной способ получения цинка – прокат в температурном диапазоне от 100- 150 градусов С. Разработчиками новой технологической методики стали Гобсон Ч. и СильвестрЧ. (Шеффилд).
Электролитический способ литья начали использовать в 1915 г. (Канада, США).
Цинк в природе
Чистый металлический цинк можно получить только промышленным путем. В природе цинк встречается в виде минералов. На данный момент известно более 60 природных минеральных соединений. Наиболее распространенные цинковые минералы — это виллемит, цинкит, сфалерит, каламин, франклинит. Самыми многочисленными считаются залежи сфалерита. Данный минерал состоит из
- сульфида цинка (ZnS) – основной компонент,
- различных примесей – дополнительные составляющие.
Дополнительные компоненты определяют окончательный цвет минерала. В простонародье минерал именуют «цинковой обманкой» (из-за трудности определения в природе, в переводе с др. греческого «обманчивый»). Так, например, смесь цинковой «обманки» и бурого шпата представляет собой полосатую структуру. Залежи такой «бурундучной» руды часто находят геологи в Алтайском крае (Россия).

Цинк в различных соединениях присутствует
- в земной каре,
- в воде,
- в живых организмах.
Приблизительно около 10% цинка (в различном составе) содержится в земной коре. При этом исследования показали, что в основных породах извержения вулканов содержание цинковых соединений составляет от 1,5% до 10%, в кислых породах процент колеблется от 6 до 10.
Исследования выявили большое наличие цинка в водах термальных источников (в основном это были различные соединения цинка со свинцом). В промышленности в настоящее время активно используются сульфиды цинка, добываемые из термальных вод.
Цинк присутствует в растворенном виде, как в поверхностных, так и в подземных водах. В водной среде в качестве адсорбирующего элемента для «мигрирующего» цинка является сероводород, глина и многое др.
Наличие цинка в живых организмах колеблется от 5 до 10-4 %.
Цинк — химический элемент. Области применения
- Цинк активно используется при добыче и извлечении благородных металлов (золото, серебро) из обогащенных пород. Так, например, если добыча драгоценных металлов производится методом подземного выщелачивания, то металлический цинк используется в качестве восстановителя.
- В машиностроении используются различные способы цинкового покрытия для защиты металлического изделия от коррозионного разрушения.
- При производстве аккумуляторов и батареек цинк используют в качестве материала для отрицательно заряженного электрода. Самой высокой удельной энергоемкостью обладают цинк-воздушные аккумуляторные батареи.
- В полиграфии применяются пластины для печати, выполненные из цинка.
- Производство краски – цинковые белила (окись цинка).
- Цинковые соединения используют в производстве по изготовлению п/проводников.
- Для изготовления люминесцирующего состава используются сульфид цинка.
- В приборостроении цинк специально вводят в некоторые виды твердых припоев для того, чтобы снизить температуру плавления.
- Производство фибры – во флюс для пайки металлов и различных компонентов вводят хлорид цинка.
- Широка область применения сплава цинка с медью – латуни. Чаще всего данный сплав используют в машиностроении при производстве особо ответственных деталей (точное литье).
- Цинковые соединения применяют при изготовлении автомобильных резиновых шин.
- В оптике цинк используется при изготовлении специальных оптических стекол, которые имеют низкий коэффициент поглощения (в среднем инфракрасном спектральном диапазоне).
- Медицина. Цинк. Для производства антисептиков и противовоспалительных препаратов используют окись цинка.
- В отраве для грызунов также используются цинковые соединения (фосфид цинка).