Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Физические свойства цинка таблица

Физические свойства цинка таблица

В таблице представлена температурная зависимость теплофизических свойств цинка Zn таких, как плотность цинка, теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность и его удельное электрическое сопротивление. Теплофизические свойства цинка указаны при температуре от 50 до 1000 К (-223 до 727°С).

Цинк при нормальных условиях довольно хрупкий и тусклый металл, который плавится при температуре 692,7 К (около 420°С). При комнатной температуре плотность цинка равна 7130 кг/м 3 , что меньше плотности стали, но значительно больше (в 2,64 раза) плотности алюминия.

Плотность цинка при увеличении его температуры снижается, поскольку происходит увеличение удельного объема этого металла (цинк расширяется). Например, при температуре 1000 К цинк находится уже в жидком состоянии, и плотность цинка становится равной 6570 кг/м 3 .

Свойства цинка в жидком состоянии претерпевают значительные изменения. Из таблицы хорошо видно, что плотность жидкого цинка имеет меньшее значение, чем плотность твердого металла.

Также существенно снижаются значения таких свойств цинка, как температуропроводность и теплопроводность. Температуропроводность цинка в твердом состоянии убывает с повышением температуры и возрастает — в жидком. Теплопроводность цинка в твердом состоянии имеет отрицательный температурный коэффициент и положительный — в жидком, она носит электронный характер. При комнатной температуре теплопроводность цинка равна 115 Вт/(м·град), что сопоставимо с теплопроводностью алюминиевых сплавов.

Зависимость удельной теплоемкости цинка от температуры является типичной для простых металлов. Выше температуры Дебая теплоемкость слабо зависит от значения температуры. Дебаевская температура цинка близка к комнатной температуре. Теплоемкость цинка при его плавлении увеличивается с 453 до 480,3 Дж/(кг·град)

Удельное электрическое сопротивление цинка при переходе его в жидкое состояние значительно увеличивается. По сравнению с другими металлами, цинк отличается удивительно малой анизотропией удельного электрического сопротивления при температуре выше 100 К. В целом, температурная зависимость удельного электросопротивления цинка близка к линейной, хотя и наблюдается некоторый рост температурного коэффициента с повышением температуры.

Источник:
В. Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

Коэффициент теплопроводности металлов (Таблица)

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10 -8 σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см) -1 . Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициент теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью (числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе)

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

Таблица коэффициент теплопроводности полупроводники и изоляторы

Коэффициент теплопроводности при температура, °С

Теплопроводность полупроводников

Представлена таблица теплопроводности полупроводников при низкой отрицательной и положительной температурах — в интервале от -263 до 27°С.

Процесс теплопереноса в твердом теле в общем случае протекает за счет движения свободных носителей заряда и колебаний решетки атомов. Соответственно, выделяют две составляющие теплопроводности: решеточную и электронную. Общая теплопроводность материала определяется суммой этих величин.

В металлах количество свободных электронов достаточно велико, и электронная составляющая теплопроводности вносит основной вклад в общую теплопроводность — движение свободных заряженных частиц является основным механизмом переноса тепла в металлах. Электронная составляющая определяется в первую очередь удельным электрическим сопротивлением металлов и их температурой — чем эти параметры меньше, тем выше теплопроводность большинства металлов.

Диэлектрикам свойственна решеточная (или фононная) теплопроводность, при которой процесс переноса тепла происходит за счет передачи энергии тепловых колебаний соседних атомов решетки. Электронная составляющая переноса тепла в диэлектриках практически отсутствует из-за малого количества свободных носителей заряда.

Теплопроводность полупроводников обычно обусловлена решеточной составляющей теплопроводности. Однако, некоторые полупроводники с высоким содержанием легированных добавок, содержат большое количество свободных электронов (или дырок) и имеют высокий уровень электронной теплопроводности и низкую фононную проводимость. К таким полупроводникам можно отнести, например, теллурид свинца PbTe и висмута Bi2Te3.

Температурная зависимость коэффициента теплопроводности полупроводников определяется в основном их химическим составом и степенью легирования. Теплопроводность таких полупроводников, как ZnSb, CdS, CdSe, CdTe и других уменьшается при повышении температуры. Однако, влияние температуры на теплопроводность некоторых полупроводников таково, что при ее увеличении она сначала увеличивается, а затем начинает снижаться. К таким полупроводникам можно отнести: GaP, AlN, AlSb и некоторые другие.

Теплопроводность полупроводников при комнатной температуре находится в широком диапазоне. По данным таблицы видно, что при температуре 27°С ее величина имеет значение от 1,7 (у HgSe n-типа) до 490 Вт/(м·град) у SiC n-типа. Интересно отметить, что коэффициент теплопроводности полупроводника SiC n-типа имеет величину большую, чем теплопроводность меди и серебра при этой же температуре.

Теплопроводность полупроводников при различных температурах, Вт/(м·град)

t, °С →-263-253-233-193-12327
Cd3As2 нелегированный, n=2·10 18 см -32,72,8
CdSb p-типа, n=(3…5)·10 15 см -34,9 (-173°С)3,01,9
ZnSb, чистота исходного материала 99,9999%2602104011,55,25,0
ZnO *1 , концентрация примесей менее 2,5·10 18 см -330052045026013454
ZnS, гексагональная структура, концентрация примесей менее 5·10 17 см -33003803101557027
CdS, концентрация примесей более 10 16 см -3 , || оси c540360200974320
CdSe n-типа, чистота исходного материала более 99,99%, нелегированный, || оси c2302007232
CdTe, концентрация примесей менее 2·10 18 см -35202501174418,47,5
HgSe n-типа, n(при 4,2 К)=2,1·10 17 см -31209341114,41,7
HgTe p-типа, концентрация акцепторов 10 18 …10 19 см -325 (-213°С)145,02,6
BN *22,01043112180
GaP p-типа, R(при 27°С)=75 см 3 /Кл190590700450210140 (-23°С)
GaAs n-типа, n(при -196°С)=2·10 16 см -31400250078027010558
GaSb p-типа, n=1,5·10 17 см -31403403201808536
InP n-типа, n(при -196°С)=2·10 16 см -318002700120047019070
InAs n-типа, n(при -196°С)=3·10 16 см -329001700600170
InSb n-типа, n=7·10 13 см -3200011003709042
SiC n-типа, концентрация атомов 10 17 см -3 , || оси c3501900510041001500490
PbS p-типа, n(при 27°С)=1,7·10 18 см -37048138,0
PbS природный, n(при 27°С)=1,48·10 17 см -35,5 (-173°С)3,92,6
PbSe p-типа, n(при 27°С)=5,4·10 18 см -3703711,55,2
PbSe n-типа, n=6,4·10 17 см -3 , легированный медью5,03,01,8
Bi2Te3 n-типа, n(при -196°С)=3·10 17 см -36,43,52,9
AlN *365100175290330200
AlSb p-типа, R(при 27°С)=7,0 см 3 /Кл7228033021011569 (-23°С)
Читайте так же:
Станок 3б151 технические характеристики

Примечание:
* 1 Приведены средние значения теплопроводности ZnO гексагональной структуры: λср=1/3(2λас), где λа и λс — теплопроводности вдоль осей а и с соответственно. Для 30<Т<300 К λас=1,2.
* 2 Горячепрессованная поликристаллическая керамика плотностью 97% теоретической, размер зерен 20 мкм, концентрация примесей O и C меньше 2·10 19 см -3 .
* 3 Синтетический монокристалл, атомное содержание кислорода (1…5)·10 20 см -3 .
Обозначения: n — концентрация носителей тока; R — постоянная Хола.

  1. Охотин А.С., Боровикова Р.П. и др. Теплопроводность твердых тел. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 320 с.
  2. Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  3. Кайданов В.И., Нуромский А.Б. Электропроводность, термоэлектрические явления и теплопроводность полупроводников. Учебное пособие. Ленинград, 1981. — 79 с.
  4. Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. М.: Советское радио, 1967. — 451 с.

Свойства оксидов металлов

Теплофизические свойства оксидов металлов

В таблице представлены теплофизические свойства оксидов (спеченных окислов) металлов при различной температуре. Даны значения свойств следующих плотных спеченных окислов: оксиды алюминия и магния Al2O3, MgO, оксид кальция CaO, оксид кремния SiO2, оксид никеля NiO, оксид титана TiO, оксид циркония ZrO2, оксид урана UO2, оксид тория ThO2, оксид плутония PuO2

Теплопроводность спеченных окислов в таблице указана при температуре от 127 до 1727 °С в зависимости от пористости. Коэффициент линейного теплового расширения (КТР) указан при температуре от 300 до 400 К. Плотность оксидов металлов дана при комнатной температуре.

Теплопроводность спеченных оксидов металлов зависит от чистоты и кристаллической структуры исходных порошков, метода и степени прессования и режимов спекания. Теплопроводность порошкообразных окислов зависит от плотности, размера зерен и влажности; для любых порошкообразных оксидов металлов (не спеченных) теплопроводность лежит в пределах 0,1…1,1 Вт/(м·град).

В таблице даны следующие свойства оксидов металлов:

  • температура плавления, К;
  • коэффициент линейного теплового расширения (КТР), 1/град;
  • плотность, кг/м 3 ;
  • пористость, %;
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град).

Основные свойства оксидов металлов

В таблице приведены основные свойства оксидов металлов при комнатной температуре.
Свойства указаны для следующих оксидов металлов: Al2O3, MgO, TiO, Ti2O3, TiO2, ZrO2, оксид цинка ZnO, оксиды железа FeO, Fe3O4, Fe2O3, NiO, оксид меди CuO, оксид ванадия V2O5, оксид вольфрама WO3, оксид марганца MnO2, оксид бария BaO2.

Физические свойства цинка таблица

Цинк —элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк (CAS-номер: 7440-66-6) при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

История

Латинское zincum переводится как «белый налет». Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского «ченг», хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово «цинк» встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16—17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому «цинко» — налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название «цинк» стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе

Наиболее распространенный минерал цинка — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Читайте так же:
Направляющий упор для циркулярной пилы

Получение

Цинк в природе как самородный метал не проявляется. Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50-60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты.

От ZnO к Zn идут двумя путями. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °С: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.

Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учете переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

Физические свойства

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами а = 0,26649 нм, с = 0,49468 нм. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка.

Химические свойства

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал −0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа.

На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:

Оксид цинка реагирует как с растворами кислот:

Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:

и растворами щелочей:

образуя гидроксоцинкаты. С растворами кислот и щелочей очень чистый цинк не реагирует. Взаимодействие начинается при добавлении нескольких капель раствора сульфата меди CuSO4.

При нагревании цинк реагирует с галогенами с образованием галогенидов ZnHal2. С фосфором цинк образует фосфиды Zn3P2 и ZnP2. С серой и ее аналогами — селеном и теллуром — различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe2 и ZnTe.

С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn3N2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550—600 °C.

В водных растворах ионы цинка Zn 2+ образуют аквакомплексы [Zn(H2O)4] 2+ и [Zn(H2O)6] 2+ .

Применение

  • Цинкование — 45-60%
  • В медицине (оксид цинка как антисептик) — 10%
  • Производство сплавов — 10%
  • Производство резиновых шин — 10%
  • Масляные краски — 10%

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций). Также используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи, ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др). Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, в последние годы интенсивно разрабатываются на основе системы цинк-воздух — аккумуляторы для компьютеров (ноутбуки) и в этой области достигнут значительный успех (большие, чем у литиевых батарей, ёмкость и ресурс, меньшая в 3 раза стоимость), так же эта система очень перспективна для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км). Входит в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления. Цинк — важный компонент латуни. Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Читайте так же:
Соединение проводов клеммной колодкой

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники.

Список стран по производству цинка в 2006 году (на основе «Геологического обзора Соединенных Штатов»):

Список стран по производству цинка
МестоСтранаПроизводительность (тонн)
Map projection-Eckert IV.png Весь мир10,000,000
1 Китай2,600,000
2 Австралия1,380,000
3 Перу1,201,794
4 США727,000
5 Канада710,000
6 Мексика480,000
7 Ирландия425,700
8 Индия420,800
9 Казахстан400,000
10 Швеция192,400
11 Россия190,000
12 Бразилия176,000
13 Боливия175,000
14 Польша135,600
15 Иран130,000
16 Марокко73,000
17 Намибия68,000
18 Северная Корея67,000
19 Турция50,000
20 Вьетнам48,000
21 Таиланд45,000
22 Гондурас37,646
23 Финляндия35,700
24 ЮАР34,444
25 Чили31,725
26 Аргентина30,300
27 Болгария17,300
28 Румыния9,600
29 Япония7,169
30 Алжир5,000
31 Саудовская Аравия1,500
32 Грузия400
33 Босния и Герцеговина300
34 Мьянма100

Биологическая роль

  • необходим для продукции спермы и мужских гормонов.
  • необходим для метаболизмавитамина E, который является предшественником половых гормонов и включается в продукцию тестостерона.
  • важен для нормальной деятельности простаты.
  • участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста.

Содержание в продуктах питания

Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах. Однако в тыквенных семечках содержится всего на 26 % меньше цинка, чем в устрицах. Например, съев 45 грамм устриц, человек получит столько же цинка, сколько содержится в 60 граммах тыквенных семечек.

Цинк — физико-химические свойства металла

Цинк - физико-химические свойства металла

Цинк — элемент второй группы периодической системы элементов Менделеева, его порядковый номер 30, атомный вес 65,37.

Цинк — голубовато-серебристый блестящий металл средней твердости. При хранении на воздухе металл тускнеет благодаря образованию тонкого, но плотного слоя окисла, который защищает металл от дальнейшего окисления.

Плотность твердого цинка 7,133 (20°), жидкого 6,66 (419,5°), 6,59 (500°), 6,50 (600°). Температура плавления 419,5°С, температура кипения 906°. Поверхностное натяжение (дин/см): 780 (419,5°С), 778 (500°С), 764 (600°С), 754 (670°С).

Твердость цинка по Бринеллю — 40-50 кГ/мм2, но она, как и другие механические свойства, сильно зависит как от чистоты металла, так и способа обработки образца. Металл высокой чистоты пластичен, и его можно прокатывать в листы и тонкую фольгу. В то же время металл технической чистоты на холоду не пластичен, но становится таковым при нагреве до 100-250°С.

Потенциал окисления цинка — 0,7618 в, он более отрицателен, чем у железа, поэтому при контакте железа с цинком в первую очередь окисляется именно цинк. Цинк защищает железо даже на расстоянии в несколько мм. В свою очередь, цинк защищается от окисления за счет плотных продуктов окисления. В чисто кислородной среде образуется плотный оксид цинка, в воздушной среде с нормальным или с повышенным содержанием углекислого газа — плотный слой состава Zn(CO2)y(H2O)1-y, где у находится в пределах от 0,13 до 0,16.

В воде достаточной жесткости (более 60 мг Са/л) поверхность оцинкованного изделия защищается также за счет образования плотной пленки карбоната кальция. Такая же пленка содействует устойчивой работе оцинкованных изделий и в морской воде, где остальные факторы действуют в противоположном направлении. Наоборот, в мягкой воде и тем более в обессоленной воде карбонатная пленка не образуется, а имеющаяся карбонатная пленка постепенно уменьшается.

Кроме того, в температурном интервале 60-90°С происходит изменение катодной защиты на анодную, что приводит к ускоренному разрушению цинкового покрытия. Поэтому оцинкованные трубы не рекомендуются для горячего водоснабжения. Однако при наличии достаточной жесткости воды процессы разрушения цинкового покрытия остаются относительно небольшими.

Ситуация с оцинкованными трубами и почвой неоднозначная. В почвах без примесей органических остатков сопротивляемость коррозии значительна, но иное происходит, если в почве содержится древесный уголь. При контакте цинк — содержащих изделий с частичками угля образуются короткозамкнутые электродные пары, и коррозия идет с очень большой скоростью.

Несмотря на то, что цинк является очень активным элементом, в ряде случаев возможно наличие контактов разнородных металлов (один из них – цинк) в одном изделии.

Физические свойства цинка таблица

Цинк представляет собой металл светло-голубого цвета, который может принять тусклый оттенок на воздухе. В таблице Менделеева он входит во вторую группу четвёртого периода периодической системы.

История появления цинка

В древние времена цинк не был известен. Были известны такие металлы как железо, латунь. Выделить цинк из латуни в течении многих веков не удавалось. В середине 18 века в Англии ряд ученых смогли получить металл дистилляционным образом. Через несколько лет был создан новый способ получения цинка. Он заключался в горячем плавлении с дальнейшим охлаждением в холодильных камерах. Данный способ стал основой для дальнейшего получения цинка. Ученые детально раскрыли тонкости его получения и считаются первыми открывателями данного метала.

Читайте так же:
Приспособление для заточки сверл craftsman 9 6677

В 19 веке ряд других ученых смогли получить цинк новым способом. Данный метод заключался в температурной обработке. В нашей стране цинк был получен в 20 веке. Через несколько лет американцы запатентовали новый способ получения металла. Это был электролитический метод.

Происхождение названия «цинк»

С немецкого языка цинк обозначает кристаллы, напоминающие иглы. Впервые о данном металле было рассказано в работах Парацельса. Известно более 60 минералов цинка. Среди них можно отметить цинкит, виллемит, смитсонит. Самый часто встречающийся минерал — это сфалерит. Иногда его именуют цинковая обманка. В основе данного минерала лежит сульфид цинка. С помощью различных примесей можно получить всевозможные оттенки. Однако данный минерал весьма сложно определить. Отсюда и берет сфалерит свое второе название: цинковая обманка.

Цинковая обманка является основой для других минералов цинка. Среди них можно выделить цинкит, каламин и многие другие. В алтайских рудниках не редко можно встретить смесь цинковой обманки и бурого шпата. Такую смесь называют бурундучная руда. Если посмотреть на нее издалека, то можно заметить схожесть с известным зверем.

Сфалерит

В земле находится порядка от 8 до 10 % цинка. В некоторых вулканических породах можно найти большое содержание цинка. Считается, что цинк приходит с подземными водами, из которых осаждаются сульфиды цинка. Данные сульфиды находят свое широкое применение в промышленности. Вместе с этим цинк можно встретить в морской воде, озерах и реках. В организме человека и животных так же имеется цинк. Он может составлять до 4 % от общей массы. В определённых организмах наблюдается повышенное содержание данного металла.

Где можно встретить цинк

Цинк в можно встретить в Австралии, на территории Казахстана, и Ирана. В нашей стране он производится на предприятии Дальполиметалл.

Получение цинка

В природе чистого цинка не существует. Он содержится, как правило, в различных рудах. Что бы получить чистый цинк нужно проводить ряд химических, термических процессов. Так же посредством химических процессов получаются различные концентраты цинка. Они используются при производстве серной кислоты.

Оксид цинка получается несколькими вариантами. Обожжённый концентрат спекают. Получается зернистый и газопроницаемый состав. Далее его обрабатывают посредством угля, кокса при высокой температуре. Пары метала, выпадающие в конденсат, размещают в специальные формы. Существует несколько способов восстановления металла. Среди них необходимо выделить роторный способ, заключающийся в ручном обслуживании. Позднее появились механизированные системы и дуговые электропечи. Получение цинка из свинца производится в шахтных печах. Со временем технологии получения цинка усовершенствовались, однако оставался большой процент примеси при получении металла. Одним из самых распространенных способов очищения метала было его отстаивание от примесей под высокой температурой. Это позволяло получить металл с чистотой до 98 %. Наиболее дорогая и трудная очистка позволяет получить металл с чистотой до 99,9%. В частности, из цинка удаляются такие элементы как свинец, железо. Такой процесс позволяет получить более чистый металл. Однако в нем по-прежнему содержалось несколько процентов примесей. Среди главных элементов примесей можно выделить кадмий.

При высокой температуре с помощью способа отстаивания можно получить цинк с чистотой до 98 %. Данный способ называется дистилляционная очистка. В частности, цинк очищается от свинца. Более сложный процесс очистки цинка от посторонних элементов позволяет получить метал с чистотой до 99 %. Из цинка удаляется кадмий. Очистить металл от примесей можно с помощью серной кислоты. Обожжённые концентраты вступают в реакцию с металлом и удаляют различные примеси. Раствор в дальнейшем необходимо подвергнуть электролизу. В результате данного процесса на катодах оседает цинк. После оседания он снимается под высокой температурой в специальных печах. Такой способ позволяет получить металл с чистотой до 99%.

Отходы, полученные в процессе очищения, используют для создания цинкового купороса.

Физические свойства цинка

Цинк — это металл светлого цвета с серебристым оттенком. При обычной комнатной температуре он весьма хрупок. Если начать сгибать металл, то можно услышать небольшой треск. Это растрескиваются кристаллы от трения. При температуре более 100 градусов металл становится пластичным. Если в цинке имеются примеси, хрупкость металла значительно повышается.

Химические свойства

Цинк считается элементом, способным образовывать амфотерные соединения. В атмосфере цинк оксидируется и образует пленку. Цинк не вступает в реакцию щелочами и кислотами. Реакция происходит только при добавлении небольшого объема сульфата меди. При температуре цинк вступает в реакцию с галогенами и способствует образованию галогенидов. При добавлении в цинк фосфора образуются фосфиды. Взаимодействие с серой или ее аналогами образует халькогениды. С такими веществами как азот, бор цинк не вступает в реакцию. Нитрид цинка получается посредством реакции цинка и аммиака при температуре от 500 до 600 градусов.

Использование цинка

Данный металл находит свое применение для получения некоторых металлов в чистом виде. В первую очередь речь идет о золоте. Как правило, благородные металлы очищаются посредством цинка, если они добыты подземным способом. Вместе с этим цинк применяется для получения благородных металлов из свинца. Полученный метал часто называют серебристая пена, которая впоследствии обрабатывается аффинажными способами.

Помимо этого, цинк активно применяется в качестве антикоррозийного элемента для стали и других металлов. При этом металл не должен иметь механических повреждений. Это относится к автомобилестроению и кораблестроению. Так же цинк используется для строительства мостов, бытовых предметов и различных конструкций.

Читайте так же:
Толщина поролона для каретной стяжки

Цинк является важным элементов при создании аккумуляторов и батареек. Химические источники тока являются популярным решением получения энергии как для мелких потребностей, таки крупных объектов. Соединения цинка с марганцем, ртутью, медью, хромом, хлором и другими химическими элементами позволяют получить эффективный источник тока.

При создании воздушных аккумуляторов цинк играет важнейшую роль. Благодаря данному металлу, получается создать аккумулятор с большой энергоемкостью. Такие аккумуляторы применяются для запуска двигателей. Вместе с этим в электромобилях аккумуляторы, созданные с применением цинка, обеспечивают транспортному средству пробег более 900 километров без подзарядки.

При создании полиграфической продукции цинк становится незаменимым элементом. В частности, для создания матриц печати многотиражной продукции. Уже более двух веков применяется способ цинкографии. Он заключается в изготовлении штампа на основе пластины из цинка и вытравливания на ней изображения. Хорошее изображение, рисунок получается при добавлении свинца. Остальные примеси могут ухудшить качество продукции. Перед изготовлением цинковую матрицу отжигают при заданной температурой и придают необходимую форму. Цинк так же применяется для создания определённых припоев. Припои с цинком позволяют уменьшить температуру плавления.

Помимо этого, цинк активно применяется в медицинских целях. Его окись является отличным противовоспалительным средством и хорошим антисептиком. Мази с цинком являются незаменимым средством для заживления ран. Врачи рекомендуют чаще употреблять продукты с содержанием металла. Цинк активно влияет на улучшение работы половой, нервной и пищеварительной системы. При производстве гормонов, ферментов цинк является важнейшим незаменимым элементом. Пониженное содержание цинка может вызвать ухудшение работы организма. Очень много цинка находится в морских продуктах.

При производстве краски окись цинка становится основой для создания белил.

В латуни цинк это один из главных компонентов. А сплавы с алюминием дают цинку высокие механические качества. Такие сплавы используются в промышленности. Точное литье позволяет применять сплав цинка при производстве деталей оружия. К примеру, затворов травматических пистолетов. Вместе с этим из сплава цинка изготавливают фурнитуру для мебели, деталей автомобилей и другие изделия. С помощью сульфида цинка создаются люминофоры. Помимо этого, сульфиды применяются для создания гибких экранов.

Теллурид цинка является важным элементом для создания полупроводников. Фосфид цинка является основой для создания отравы для мелких вредителей.

Покрышки для автомобилей, имеющие в своём составе окись цинка, имеют высокое качество и прочные характеристики.

При производстве оптических стекол применяется селенид цинка.

В состав многих красок входит цинк. Окись цинка используется для создания белой краски. Она находит сове активное применение при производстве космических аппаратов. Краска с добавлением цинка хорошо отражает цвет. Такой отражатель можно получить только с помощью цинка.

Для обнаружения радиации цинк стал незаменимым элементом. Лучи радиации вспыхивают в присутствии сульфида цинка.

В быту нередко можно встретить предметы и изделия, имеющие в своём составе цинк. Например ведра, ванны, посуда, кровельные листы. Такие изделия обеспечивают продолжительный срок эксплуатации, а также имеют низкую стоимость по сравнению с изделиями из другого материала. Количество оцинкованных изделий растет каждый год.

Для изделий из металла, которые в дальнейшем будут использоваться в агрессивной среде цинковое покрытие стало единственно возможно защитным способом. Речь идет о металлических изделиях, которые эксплуатируются в озерах, реках, а также в атмосфере. Морские платформы, трубопроводы и другие подводные и надводные конструкции имеют цинковое покрытие. Его отсутствие приводит к преждевременному выходу оборудования и конструкции из строя, и соответственно требует постоянного ремонта и финансовых затрат. Сварные швы становятся защищенными от воздействия атмосферы, если на них наносится цинковое опыление.

Мировое производство цинка

Цинк считается одним из самых часто используемых металлов. Перед ним стоят железо, алюминий и другие металлы. Только за 2009 год в мире получено более 11 тысяч миллионов тонн. Однако в настоящее время наблюдается снижение производства данного металла. Больше всего цинка, согласно представленной информации, производится в Соединенных Штатах Америки.

Вредность цинка для организма

При попадании в организм солей цинка, а также сульфатов может произойти серьезное отравление организма. Достаточно одного грамма, что бы у человека началась рвота и головные боли. В обычной жизни длительное хранение пищевых продуктов в оцинкованной посуде может так же вызвать большие проблемы в организме. Отравления могут оказать негативное воздействие на дальнейшее развитие организма, а также вызвать бесплодие у женщин, образовать малокровие, задержать рост и многое другое.

Оксид цинка попадает в организм посредством вдыхания паров. Во рту может появиться сладкий привкус. Вместе с этим человек теряет аппетит, ощущается жажда. Наблюдается повышенная утомляемость, постоянная боль в груди, вялость, кашель и общее ухудшение самочувствия.

Но необходимо помнить, что цинк имеется в любом организме. Он нужен для правильного и полноценного развития клеток. Для борьбы со старением цинк один из немногих элементов, который оказывает активное омолаживающее действие. Поэтому недостаток цинка приводит к ряду заболеваний, среди которых можно отметить диабет, половые проблемы и многое другое.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector