Содержание
Цинк 3
Строение 3
Свойства 4
Роль цинка в организме 7
Недостаток цинка в организме 9
Избыток цинка в организме 9
Суточные нормы 10
Содержание в органах человека 11
Препараты с содержанием цинка 12
Аналитические реакции 14
Источники 16
Цинк
Положение в периодической системе химических элементов:
Цинк расположены в побочной подгруппе II группы (или в 12 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение цинка и свойства
Электронная конфигурация цинка в основном состоянии:
Характерная степень окисления цинка в соединениях +2
Свойства
В свободном состоянии цинк – голубовато-белый металл. Кристаллическая решётка гексагональная плотноупакованная; tпл 419,58 °C, tкип 906,2 °C; плотность 7133 кг/м3. Диамагнитен. Ниже 0,825 К – сверхпроводник. При комнатной температуре хрупок, при 100–150 °C становится пластичным и прокатывается в тонкие листы и проволоку, при 200–250 °C – очень хрупок, может быть истолчён в порошок. Цинковая пыль пирофорна.
Стандартный электродный потенциал для пары Zn2+/Zn0 –0,76 В. Компактный цинк тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида ZnO. На воздухе сгорает с образованием ZnO. Реагирует с парáми воды при нагревании с выделением Н2, с кислотами и щелочами в водном растворе с образованием солей гидроксоцинкатов, например Na2[Zn(OH)4]. Взаимодействует с галогенами и халькогенами, образуя галогениды и халькогениды. При действии Р образуются фосфиды Zn3P2 и ZnP2. Получены арсениды аналогичного состава и стибиды Zn3Sb2, Zn4Sb3 и ZnSb. Все соединения цинка с Р, As и Sb – полупроводники. Гидроксид и соли цинка растворимы в растворах NH3 с образованием комплексных катионов, содержащих 1–6 молекул NH3. Комплексные аммиакаты хорошо растворимы в воде. Фосфид Zn3P2 разлагается горячей водой и кислотами с выделением РН3, применяется как зооцид (родентицид). Ортофосфат Zn3(PO4)2 – антисептик для древесины, инсектицид, компонент необрастающих красок. Стеарат (C17H35COO)2Zn – вспомогательный сиккатив, загуститель
смазок, компонент косметических кремов, пудры и др. ZnO – пигмент (цинковые белила).
Цинк – сильный восстановитель.
Цинк – довольно активный металл, но на воздухе он устойчив, так как покрывается тонким слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления. При нагревании цинк реагирует со многими неметаллами.
Физические свойства:
Химические свойства цинка определяются его положением в периодической таблице и электронным строением атома: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Степени окисления -2, 1, 0; валентность I и II. Химически активный металл, образующий соединения с амфотерными свойствами, восстановитель.
Электронно-графическая формула цинка:
Способы получения
Цинк получают из сульфидной руды. На первом этапе руду обогащают, повышая концентрацию сульфидов металлов. Сульфид цинка обжигают в печи кипящего слоя:
2ZnS + 3O2 →2ZnO + 2SO2
Чистый цинк из оксида получают двумя способами.
При пирометаллургическом способе, который использовался издавна, оксид цинка восстанавливают углём или коксом при 1200—1300 °C:
ZnO + С → Zn + CO
Далее цинк очищают от примесей.
В настоящее время основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). При этом сульфид цинка обрабатывают серной кислотой:
ZnO + H2SO4 →ZnSO4 + H2O
При это получаемый раствор сульфата цинка очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу.
Роль цинка в организме:
Цинк играет важнейшую роль в организме человека и является вторым (после железа) наиболее распространенным и значимым микроэлементом. Zn отвечает за рост и развитие костной и мышечной тканей, принимает участие в формировании полноценного иммунного ответа, секреторной активности сальных желез, а также поддержании здоровья кожи, волос, ногтей, зубов. Кроме того, цинк обеспечивает нормальную работу мозга, стимулирует умственную активность и процессы запоминания, способствует процессам регенерации и заживления ран, необходим для регулирования более 300 ферментов.
Zn принимает участие в биосинтезе нуклеиновых кислот, аминокислот, белков (в т.ч. коллагена), специфических гормонов (инсулина, кортикостероидов, тестостерона), экспрессии и активации генов.
Среди прочего, цинк:
- играет немаловажную роль в расщеплении алкоголя;
- предотвращает окислительное повреждение клеток, обладая выраженными антиоксидантными свойствами;
- способствует удалению из организма двуокиси углерода;
- участвует в метаболизме жирных кислот, помогает всасыванию витаминов А и Е и поддержанию нормальной концентрации этих витаминов в крови.
Цинк представлен во всех органах, тканях, жидких средах и секретах организма. Самая высокая его концентрация определяется в мышцах (60%) и костной системе (30%). Также значимая концентрация цинка обнаруживается в предстательной железе и сперме. С внутренними белками клеток и с белками клеточных мембран связано 95% элемента.
Большинство людей не задумывались о роли цинка до наступления пандемии COVID-19 – именно в это время препараты цинка стали часто назначать пациентам с положительным результатом на коронавирус. Исследования показали положительное влияние Zn на снижение вредного воздействия вируса, поддержание целостности слизистой оболочки (которая была местом проникновения и размножения вируса) и уменьшение повреждающего эффекта, вызванного воспалением.
Главный источник цинка для человека – пища. Наиболее богаты этим микроэлементом говядина, печень, молочные и морские продукты (устрицы, моллюски), а также крупы, орехи, семена подсолнечника и некоторые овощи (морковь, горох, шпинат). Недостаток цинка развивается вследствие недостаточного поступления цинка с пищей, повышенных физиологических потребностей (в младенчестве, подростковом возрасте, во время беременности и кормления грудью), из-за снижения усвояемости, при ускоренном выведении цинка из организма.
Некоторые компоненты пищи (белки животного происхождения, витамины А и В6) способствуют всасыванию цинка, и, наоборот, фитиновая кислота, фосфаты, железо, медь, магний, марганец и кальций (в больших дозах) препятствуют его активному усвоению.
Кадмий способен вытеснять цинк из организма. Кроме того, уменьшает всасывание цинка отмечено у людей, придерживающихся рациона питания с высоким содержанием клетчатки и фитиновой кислоты (например, цельнозернового хлеба, бобовых и т.д.).
Даже пограничная цинковая недостаточность или нарушение цинкового метаболизма могут иметь значимые неблагоприятные последствия для здоровья.
Дефицит цинка
Чаще всего дефицит цинка возникает из-за его недостаточного поступления с пищей, нарушения всасывания питательных веществ в кишечнике (синдром мальабсорбции), а также на фоне хронических заболеваний почек, печени и щитовидной железы.
Основные симптомы недостатка цинка:
* снижение веса;
* ухудшение памяти;
* снижение вкуса и обоняния;
* диарея;
* высыпания на коже;
* потеря остроты зрения;
* истончение, ломкость, выпадение волос;
* ломкость и расслаивание ногтей;
* медленное заживление ран;
* снижение либидо, у мужчин — импотенция.
При недостатке цинка могут развиться сердечно-сосудистые заболевания, патологии желудочно-кишечного тракта и нервной системы. Более того, дефицит цинка ослабляет иммунную систему, что создаёт дополнительный риск развития инфекционных заболеваний.
Поскольку цинк важен для роста клеток и тканей, особенно важно следить за его уровнем у детей, подростков и у беременных. Острый недостаток микроэлемента может привести к нарушению роста скелета, а также к различным патологиям развития плода.
Избыток цинка
Избыток цинка встречается редко, так как микроэлемент не накапливается в организме и быстро выводится.
Чаще всего высокая концентрация цинка в организме связана с бесконтрольным приёмом витаминных комплексов и биологически активных добавок к пище. Также избыток цинка может возникнуть у людей, которые работают с ним в промышленных масштабах и вдыхают пары цинка.
Основные симптомы избытка цинка:
* тошнота и рвота,
* боль в животе,
* диарея,
* снижение иммунитета.
Также вызывает дефицит других элементов, например меди, железа.
Суточные нормы цинка
Суточная потребность в цинке зависит от возраста и физиологического состояния организма: для взрослого мужчины рекомендуемая норма составляет 11 мг в сутки, для взрослой женщины – 8 мг. Беременным женщинам, кормящим матерям, детям и подросткам необходимо до 12-15 мг цинка в сутки. Как дефицит, так и избыток цинка оказывают неблагоприятное воздействие на функционирование многих систем и органов. Причём 98% вещества сконцентрировано внутри клеточных структур, а 2 % в сыворотке крови.
Суточная потребность в цинке составляет:
* для девочек до полугода – 2 миллиграмма;
* для мальчиков до 6 месяцев – 3 миллиграмма;
* для детей до 3 лет – 3-4 миллиграмма;
* для дошкольников от 4 до 8 лет – 5 миллиграмм;
* для подростков от 9 до 13 лет – 8 миллиграмм;
* для девушек от 14 до 18 лет – 9 миллиграмм;
* для юношей от 14 до 18 лет – 11 миллиграмм;
* для женщин от 19 до 50 лет – 12 миллиграмм;
* для мужчин от 19 до 50 лет – 15 миллиграмм;
* для зрелых людей мужского пола от 50 до 80 лет – 13 миллиграмм;
* для женщин в постменопаузальный период от 50 до 70 лет – 10 миллиграмм;
* для беременных женщин – 14-15 миллиграмм;
* для кормящих мам – 17-20 миллиграмм.
Верхний допустимый уровень потребления цинка без последствий для организма – 25 миллиграмм. Потребность в микроэлементе возрастает при дефиците белка в ежедневном меню, обильном потоотделении, интенсивных занятиях спортом, использовании оральных контрацептивов, психических перегрузках, приёме мочегонных средств.
Препараты с цинком:
Поскольку недостаток цинка является следствием соблюдения многих диет, дополнительный прием добавок может быть разумной стратегией для восполнения.
1. Цинк шипучие таблетки в тубе
Препарат российского производства бренда Эвалар содержит 20 таблеток по 25 мг и показан для повышения активности иммунных клеток, антиоксидантной защиты и поддержания красоты кожи и волос. Необходимо выдержать приём не менее 1 месяца. Каждая таблетка перед употреблением растворяется в 200 мл воды.
2. Турамин Цинк
Препарат российского производства бренда Турамин содержит 90 капсул по 2 мг. Принимается по 1 капсуле 1-2 раза в день. Дети старше 14 лет могут принимать по 1 капсуле 1 раз в день во время еды. Продолжительность курса составляет 1 месяц.
3. Чинч
Препарат российского производства бренда Чинч содержит 60 капсул по 32 мг. Дополнительно содержит экстракт корней крапивы, экстракт плодов пальмы сабаль, экстракт семян тыквы. Показан для улучшения функционального состояния предстательной железы, улучшения функционального состояния мочеполовой системы у мужчин, а также улучшения общего состояния организма. Принимается по 2 капсулы 2 раза в день во время еды в течение 1 месяца.
4. Цинкит
Препарат немецкого производства бренда Цинкит содержит 20 таблеток шипучих по 10 мг. Приём осуществляется с предварительным растворением 1 таблетки в 200 мл воды 1 раз в день в течение 1 месяца.
5. Солгар Пиколинат цинка
Препарат производства США бренда Соглар содержит 100 таблеток, в каждой из которых цинка пиколинат (цинка — 22 мг) 125,2 мг, дикальция фосфат (кальция — 20 мг) 93,4 мг. Способствует лечению акне, ускорению заживления ран, улучшению состояния кожи. Принимается по 1 таблетке в день во время еды.
Аналитические реакции:
1. Реакция с щелочами:
Zn2+ + 2 ОН- = Zn(OH)2 (белый)
Zn(OH)2 + 2 ОН- =• [Zn(OH)4]2- (бесцветный)
2. Реакция с раствором аммиака:
Zn2+ + 2 NH3-H2O —► Zn(OH)2 (белый) + 2 NH4+ Zn(OH)2 + 4 NH3 — [Zn(NH3)4] (OH)2 (бесцветный)
Осадок нерастворим в разбавленной НС1, растворяется в щелочах.
3. Реакции с сульфид-ионами (фармакопейная):
Zn2+ + S2- = Zn S (белый)
Реакцию часто проводят в уксусной среде.
4. Реакция с гексацианоферратом (II) калия (фармакопейная)
Реакцию проводят в нейтральной или слабокислой среде, при нагревании
2 К+ + 3 Zn2+ + [Fe(CN)6]4-= К2 Zn3[Fe(CN)6]2 (белый)
Осадок нерастворим в разбавленной НСl, растворяется в щелочах
5. Реакция с литизоном (дифенилтиокарбазоном). В растворах дитизона
устанавливается таутомерное равновесие между тионной и тиольной формами:
В результате реакции с катионами цинка возникает внутрикомплексное соединение, содержащее два дитизонатных аниона:
Наличие щелочи способствует смещению равновесия вправо вследствие связывания выделяющихся ионов водорода в молекуле воды. 6. Реакция образования -зелени Ринмана-.
Zn(NO3)2+ Co(N03)2 —t-> CoZn02 (зеленый) + 4 NO2 +О2.
Зелень Ринмана- - смешанный оксид кобальта и цинка CoZnO2 зеленого цвета.
Другие реакции катионов цинка.
Катионы Zn2+ при взаимодействии с различными другими реактивами образуют осадки: с Na2HPO4 - белый Zn3(PO4)2 (растворяется в кислотах и в аммиаке); с К2Сг04 -желтый ZnCrO4 (растворяется в кислотах и щелочах); с СоС12 и (NH4)2[Hg (SCN)4] -голубой ZnCo[Hg (SCN)4]; а также с различными орг. реагентами.
Источники
1. http://www.chemicals-el.ru/
2. https://uteka.ru/articles/vitaminy/tsink/
3. https://medaboutme.ru/articles/zachem_nam_nuzhen_tsink_i_kak_ego_poluchat/
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Цинк
5. https://el-klinika.ru/czink-dlya-chego-nuzhen-organizmu-v-kakih-produktah-soderzhitsya/
6. https://www.cmd-online.ru/vracham/spravochnik-vracha/tsink-obshchaya-informatsiya/