Соединения цинка — известно более 300 химических соединений Zn, которые имеют различные применения в промышленности, медицине и других отраслях науки. Это переходный металл, который имеет различные формы, известные как аллотропы, которые могут существовать в различных химических соединениях. Наиболее распространенной формой цинка является металлическая форма, но он также может соединяться с другими элементами с образованием ионных соединений.
Ионные соединения образуются, когда один или несколько атомов элемента отдают электроны другому атому, что приводит к положительному и отрицательному заряду. Распространенные ионные соединения цинка включают Zn2 + (ион цинка (II)), ZnCl2 (хлорид цинка) и ZnO (оксид цинка). Другие ионные соединения состоят из цинка в сочетании с галогенидами, такими как Cl−, Br− и I−, образуя такие соединения, как ZnCl4 (тетрахлорид цинка), ZnBr2 (бромид цинка) и ZnI2 (йодид цинка).
Цинк также можно найти в сложных органических соединениях, известных как хелаты или органические кислоты. Они состоят из молекул, в которых один атом цинка связан по меньшей мере с двумя органическими группами, образуя кольцевую структуру, называемую лигандом. Одним из примеров является 2- [1- (дифениламин) этил] пиридин цинковый комплекс, который используется в исследовательских целях из-за его способности избирательно связывать нити ДНК.
Соединения цинка
Химические соединения цинка
- Оксид цинка (ZnO). Оксид цинка имеет белый или желтоватый цвет, и широко используется в качестве пигмента и светофильтров. Он также используется в производстве резиновых изделий, косметики, пищевых добавок и медицинских препаратов. Оксид цинка имеет кристаллическую структуру, и обладает высокой термической и электрической проводимостью. Оксид цинка (ZnO) — это один из наиболее распространенных соединений цинка, который используется в качестве солнцезащитного средства, в производстве каучука, керамики и стекла. Он может быть получен путем нагревания цинка в воздухе:
Zn + O2 → ZnO
2.Сульфид цинка (ZnS). Сульфид цинка — это белый или желтый кристаллический порошок. Он обладает полупроводниковыми свойствами и используется в производстве электроники, включая светодиоды, фотоэлементы и дисплеи. Сульфид цинка также используется в качестве пигмента для окрашивания каучука, пластмасс и красок.
3.Сульфат цинка (ZnSO4) — это белый кристаллический порошок, который широко используется в медицине, сельском хозяйстве и производстве бумаги. Он может быть получен путем реакции цинка с серной кислотой:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
В концентрированную серную кислоту добавление металлического цинка приведет к реакции, при которой образуется сульфат цинка и выделяется диоксид серы:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Реакция происходит благодаря тому, что цинк более активен в ряду электрохимических потенциалов, чем водород, который является элементом кислородно-водородной группы. Поэтому цинк может заместить водород и образовать соединение с серной кислотой, а водород будет выделяться в виде газа. Кроме сульфата цинка, образуется и диоксид серы, так как сера не может быть окислена до более высокой степени окисления в кислой среде.
Сульфат цинка является солевым соединением, который имеет широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе в гальваническом производстве, производстве красок, медикаментов, удобрений и др. Диоксид серы, выделяющийся при реакции, имеет также промышленное применение в качестве катализатора и исходного вещества при получении серной кислоты.
4.Карбонат цинка (ZnCO3) — это белый порошок, который используется в производстве лакокрасочных материалов, пластмасс и резины. Он может быть получен путем реакции хлорида цинка с натриевым карбонатом:
ZnCl2 + Na2CO3 → ZnCO3 + 2NaCl
5.Хлорид цинка (ZnCl2). Хлорид цинка — это белый кристаллический порошок, растворимый в воде. Он используется в качестве дезинфицирующего средства и консерванта для древесины, кожи, текстиля и других материалов. Хлорид цинка также применяется в электролитических процессах для очистки металлов, в производстве лакокрасочных материалов и металлообработки. Он может быть получен путем реакции металлического цинка с хлороводородной кислотой:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
6.Нитрат цинка (Zn(NO3)2). Нитрат цинка — это белый кристаллический порошок, растворимый в воде. Он используется в качестве удобрения для растений, а также в производстве пиротехнических смесей, фотографических растворов и других химических реакций.
7.Ацетат цинка (Zn(CH3COO)2). Ацетат цинка — это белый кристаллический порошок, растворимый в воде и спирте. Он используется в качестве промежуточного продукта в производстве красителей, лаков, смазок и других химических соединений. Он может быть получен путем реакции цинка с уксусной кислотой:
Zn + 2CH3COOH → Zn(CH3COO)2 + H2.
8.Фосфат цинка (Zn3(PO4)2). Фосфат цинка — это белый кристаллический порошок, растворимый в кислотах. Он используется в качестве противоокислительного и антикоррозионного покрытия на металлах, включая железо и алюминий. Он применяется в качестве катализатора в реакциях полимеризации.
Фосфаты цинка — это группа соединений, которые содержат цинк и фосфорную кислоту. Среди них наиболее распространенным является трибазический фосфат цинка (Zn3(PO4)2), который имеет множество применений в промышленности и медицине.
Трибазический фосфат цинка может быть получен путем реакции цинка с фосфорной кислотой:
3Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + 3H2
Он является белым кристаллическим порошком, который не растворяется в воде и слабых кислотах, но растворим в сильных кислотах и щелочах. Этот соединение используется в качестве катализатора в химической промышленности, в качестве фосфорного удобрения в сельском хозяйстве, а также в медицине для производства зубных паст, обезболивающих препаратов и других медицинских препаратов.
Кроме трибазического фосфата цинка, существует еще несколько других фосфатов цинка, таких как монобазический фосфат цинка (Zn(H2PO4)2) и дибазический фосфат цинка (ZnHPO4), которые имеют более ограниченное применение в промышленности и науке.
Монобазический фосфат цинка можно получить путем реакции цинка с монобазической фосфорной кислотой:
Zn + H2PO4^- → Zn(H2PO4)2 + H2
Дибазический фосфат цинка может быть получен путем реакции цинка с дибазической фосфорной кислотой:
Zn + HPO4^2- → ZnHPO4 + H2
Оба этих соединения также являются белыми кристаллическими порошками, которые имеют ограниченное применение в промышленности.
9.Гидроксид цинка .Гидроксид цинка (Zn(OH)2) — это белый порошок, который образуется при реакции гидроксида натрия (NaOH) с солью цинка (ZnCl2):
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl.
Гидроксид цинка не растворим в воде, но легко растворяется в кислотах и щелочах. Он обладает амфотерными свойствами, то есть может действовать как кислота или щелочь в зависимости от условий реакции.Гидроксид цинка применяется в качестве пигмента в красках и лаках, а также как заполнитель и загуститель в различных материалах, таких как каучук, пластмассы, бумага и т.д. Он также используется в медицине в качестве антисептика и адсорбента.Существует еще один гидроксид цинка, известный как дигидроксид цинка (Zn(OH)2), который образуется при более низких pH, например, при реакции цинка с хлоридной кислотой (HCl). Дигидроксид цинка также используется в качестве пигмента и заполнителя, но его применение ограничено из-за его низкой устойчивости в щелочных растворах.
10.Гидроксоцинкаты (также известные как основные соли цинка) — это класс неорганических соединений цинка, которые образуются в результате реакции гидроксида цинка (Zn(OH)2) с кислотой. Гидроксоцинкаты могут иметь различные структуры в зависимости от условий реакции и соотношения между ионами металла и гидроксид-ионами.
Например, при реакции гидроксида цинка с серной кислотой (H2SO4) образуется основная соль — ZnSO4•Zn(OH)2:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4•Zn(OH)2 + 2H2O
Этот комплекс представляет собой сложную структуру, в которой ионы цинка связаны с сульфат-ионами и гидроксид-ионами.
Гидроксоцинкаты используются в качестве пигментов и заполнителей в различных приложениях, включая краски, пластмассы, каучуки, бумагу и т.д. Они также могут использоваться в качестве катализаторов и в других химических процессах.
Помимо основных солей, существуют также двойные соли гидроксоцинкатов, такие как Zn3(AsO4)2•4Zn(OH)2, которые образуются в результате реакции между гидроксидом цинка и арсенатом натрия (Na3AsO4).
11.Селенид цинка (ZnSe) — это неорганическое химическое соединение между цинком (Zn) и селеном (Se). Оно представляет собой кристаллический твердый материал, который обладает полупроводниковыми свойствами.
Селенид цинка может быть получен различными способами, включая реакцию элементарного селена и цинка при высоких температурах, химическое осаждение из растворов соединений цинка и селена, а также методы испарения и конденсации.
Селенид цинка широко используется в электронике и оптике, в частности в производстве светодиодов (LED) и лазеров в инфракрасной области спектра. Он также может быть использован в качестве фоточувствительного материала в солнечных батареях и других приложениях, связанных с преобразованием энергии.
Селенид цинка является важным материалом для различных научных и промышленных исследований в области полупроводниковой физики и электроники.
12.Латунь — это сплав меди и цинка (обычно с содержанием цинка от 5% до 45%). Она является одним из наиболее распространенных металлических материалов в промышленности и строительстве благодаря своей прочности, коррозионной стойкости, способности к хорошей обработке и отличным декоративным свойствам.
Латунь имеет золотистый цвет и может быть отливкой, штамповкой, ковкой или прессованием. Она используется во многих различных промышленных и бытовых приложениях, включая трубопроводы, фитинги, вентили, части для автомобилей, музыкальные инструменты, украшения и т.д.
Одним из преимуществ латуни является ее химическая стойкость к коррозии. Она обладает высокой степенью стойкости к атмосферной коррозии, а также к многим химическим средам, включая воду, масла и ряд других растворов.
Латунь также имеет хорошие механические свойства, что позволяет ей выдерживать высокие нагрузки при сжатии, изгибе или растяжении. Она также легко обрабатывается и формируется, что делает ее очень популярным материалом для механических частей и деталей.
Латунь — это универсальный материал, который сочетает в себе прочность, декоративность и химическую стойкость. Она имеет широкое применение в различных отраслях промышленности и является важным материалом для многих производственных процессов.
Органические соединения цинка
Цинк может формировать органические соединения, называемые органоцинковыми соединениями. Эти соединения имеют общую формулу RZnR’, где R и R’ представляют собой органические группы, такие как алкилы, ароматические соединения или алкины.
Некоторые примеры органоцинковых соединений включают диэтилцинк (Et2Zn) и триметилцинк (Me3Zn). Эти соединения обладают важными применениями в синтезе органических соединений и катализе реакций.
Органоцинковые соединения также могут использоваться в качестве прекурсоров для депозиции пленок из тонких пленок цинка на различных поверхностях.
Диэтилцинк — это органическое соединение, состоящее из цинка, углерода и водорода, с формулой C4H10Zn. Это бесцветная, легко воспламеняющаяся жидкость, которая имеет специфический запах и является высоко реактивным соединением.
Диэтилцинк широко используется в синтезе органических соединений, таких как кетоны, альдегиды, акрилаты и другие, а также в качестве катализатора в различных химических реакциях. Он также используется в качестве компонента в рядах промышленных процессов, таких как производство полимеров и изготовление светодиодов.
Однако следует отметить, что диэтилцинк является очень опасным соединением и может вызвать серьезные химические ожоги, отравления и взрывы. Поэтому его использование требует специальной осторожности и профессионального обучения.
Триметилцинк также широко используется в синтезе органических соединений, например, в качестве катализатора при синтезе полимеров, резиновых изделий и фармацевтики.
Как и диэтилцинк, триметилцинк является опасным соединением и может вызывать серьезные ожоги и отравления, поэтому его использование также требует специальной осторожности и профессиональной подготовки.
Соединения, которые встречаются в природе
- Сфалерит (цинковый блестящий): это минерал, состоящий из сульфида цинка (ZnS). Он обычно имеет желтую, коричневую или чёрную окраску и является наиболее распространенным источником цинка в мире.
- Смитсонит: это минерал, состоящий из оксида цинка и меди (Zn,Cu)2O. Он имеет чёрную или тёмно-коричневую окраску и встречается в различных геологических формациях.
- Цинковый карбонат (сподумен): это минерал, состоящий из цинкового карбоната (ZnCO3). Он имеет белый, серый или зеленоватый цвет и встречается в различных горных породах.
- Халкозин: это минерал, состоящий из сульфида меди и цинка (Cu,Zn)S. Он имеет чёрный или тёмно-серый цвет и встречается в различных геологических формациях.
- Цинковые соли: цинк образует множество солей, таких как цинковый хлорид (ZnCl2), цинковый сульфат (ZnSO4) и др. Они могут встречаться в природе или быть синтезированы и использованы в различных промышленных процессах.
Активность цинка определяет возможность вступать в реакции с большим количеством различных элементов. Поэтому соединения цинка так многочисленны и разнообразны.