Нержавеющие кровельные покрытия, вполне эффективная борьба с простудой, технология хранения электричества внутри аккумуляторной батареи и ещё ряд применений. Всё это цинк – химический элемент, конечно же, далёкий от ценностей платины или золота, не такой эффектный как серебро или медь, тем не менее, вполне привлекательный и популярный. Металл голубовато-белого цвета занимает 24 место по распространённости среди 92 элементов земной коры. Однако для добычи 65 граммов металла потребуется обработать не менее одной тонны породы в зоне залежей этого химического элемента.
Природное образование и конечное формирование цинка
Аналогично многим другим металлам, цинк в природе не встречается в чистом виде. Как правило, этот химический элемент присутствует в минералах, сочетаясь с другими элементами, и присутствует как:
- оксид,
- силикат,
- карбонат.
Можно сказать, это традиционная цинковая составляющая. Поэтому, чтобы воспроизвести чистый металл, придётся прибегнуть к переработке сырья цинксодержащего минерала, процедуре, которая предполагает многоступенчатый процесс очистки (включающий несколько отдельных физических и химических этапов).
Например, для переработки сульфида цинка необходимо измельчить сырьё в порошок, и тщательно промыть, чтобы избавиться от сульфидов других металлов, присутствующих в виде примесей. В конечном итоге получается оксид цинка (ZnO). Выщелачиванием (реакция с серной кислотой) получают раствор сульфата.
Затем используется электролиз (электрохимический процесс) для отделения чистого химического элемента. Также допустимо воспроизводить металл из минерального сырья путём плавки (нагревания углеродом), что традиционно и применяется в промышленном секторе.
Свойства, особенности, характеристики цинка
Если визуально исследовать кусок цинка, внешне металл, скорее всего, будет выглядеть серовато-белым по окрасу. Однако таким выглядит именно оксид, который образуется в результате реакции чистого металла с кислородом и углекислым газом в условиях влажной среды. Внешний вид чистого цинка несколько иной:
- блестящий,
- голубоватый,
- белесоватый,
- серебристый.
Этот металл не похож на железо и, прежде всего, по причине выраженной хрупкости. Однако стоит лишь нагреть металл до температуры 100–150°C, после чего структура приобретает свойства гибкости и легко обрабатывается.
Благодаря нагреву, материал допустимо превращать в различные формы и даже сворачивать в тонкие листы. Как и другие металлы, цинк представлен кристаллически-твёрдым веществом. Атомы цинка объединяются в гексагональные, плотно упакованные кристаллы.
Большая часть добываемого химического элемента используется для гальванизации. Процесс гальванизация основан на электролизе, который включает в себя покрытие железа (стали) тонким защитным слоем цинка.
Под влиянием окружающего воздуха (кислорода и углекислого газа) чистое покрытие окисляется с последующим формированием карбоната цинка. Таким способом предотвращается фактор ржавления (коррозии) металлов в условиях влажной среды.
Изготовление и применение чистого металла
Многие виды повседневных хозяйственных вещей оцинкованы. Например:
- металлические крыши сооружений,
- водосточные желоба зданий,
- резервуары для воды и т.д.
Достаточно большая доля цинка используется в конструкциях одноразовых цинк-углеродистых не перезаряжаемых аккумуляторов. Процесс изготовления латуни также требует значительных объёмов этого вещества. Характерной особенностью цинка является образование целого ряда полезных соединений:
- Сульфид (люминофор экранов старых телевизоров, осциллографов, люминесцентные лампы и светящиеся краски);
- Сульфат (защитные средства от сорняков, применение в текстильном производстве);
- Оксид (используется для изготовления резины, способствует улучшению свойств пластмасс, красок, чернила, бетона, косметики).
Многие известные сплавы формируются на цинковой составляющей. Например, латунь, зубная амальгама, бронза и некоторые виды припоев. Оцинковка не только предотвращает ржавление резервуаров для воды. Практически все виды лекарств от кашля и простуды, витаминные таблетки и добавки никак не обходятся без этого вещества.
Дефицит цинка в организме сопровождается различными проблемами по отношению к здоровью организма, приводит к развитию болезней. Правда, в основном эта проблема характерна для развивающихся стран, где отмечаются факторы недоедания населения, недостаток сбалансированного полезного питания.
Цинк - история появления и статус элемента
Точно неизвестно - кому, где именно и когда удалось впервые обнаружить цинк на Земле. Однако археологами обнаруживались цинковые сплавы в местах, относящихся к доисторическим временам. Достоверно известно: в Древнем Риме производились медные монеты, содержащие цинк, правда, с примесями.
Минуло почти тысяча лет, прежде чем люди начали использовать цинк в качестве металла как такового. Историки предполагают - впервые производство этого металла отметилось в Индии (XIII век). Спустя 300 лет, на территории Китая началось производство цинка в крупных объёмах.
Современная история начала производства цинка исчисляется от середины XVIII века. Первым, кто разработал и запатентовал процесс производства чистого цинка (1737 год), как утверждается, стал английский металлург Уильям Чампион. После этого началось производство в огромных промышленных масштабах путём плавки каламина древесным углём.
Между тем цинк окончательно был признан химическим элементом только в 1746 году. Тому способствовал, как утверждается, немецкий химик по имени Андреас Сигизмунд Маргграф. Немец использовал методику, подобную той, что практиковал англичанин Чампион, но уже с целями детального изучения минерала в стенах лаборатории.