Zink hat sich seit langem als wichtiges chemisches Element etabliert. Schon vor unserer Zeitrechnung wussten die Menschen viel darüber und nutzten es in verschiedenen Bereichen. Die Eigenschaften dieses Materials ermöglichen den Einsatz von Zink in vielen Branchen und im Alltag. Das Material wird erfolgreich eingesetzt Chemieindustrie, im Maschinenbau und Bauwesen. Also schauen wir uns heute an vorteilhafte Eigenschaften und Eigenschaften von Zinkmetall und darauf basierenden Legierungen, Preis pro kg, Verwendungsmerkmale sowie Herstellung des Materials.

Konzept und Funktionen

Zunächst laden wir Sie dazu ein allgemeine Charakteristiken Zink Dieses Produkt ist nicht nur ein notwendiges Produktionsmetall, sondern auch ein wichtiges biologisches Element. In jedem lebenden Organismus kommt es in bis zu 4 % aller Elemente vor. Die reichsten Zinkvorkommen sind Bolivien, Iran, Kasachstan und Australien. In unserem Land gilt OJSC MMC Dalpolimetal als einer der größten Hersteller.

Betrachtet man Zink aus dem Periodensystem von Mendelejew, dann gehört es zu den Übergangsmetallen und weist folgende Eigenschaften auf:

• Laufende Nummer: 30
• Gewicht: 65,37.
• Oxidationsstufe - +2.
• Farbe: bläuliches Weiß.

Zink ist ein radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von 244 Tagen.

Betrachtet man Zink als einfachen Stoff, so weist dieses Material folgende Eigenschaften auf:

• Materialart – Metall.
• Farbe – silberblau.
• Die Beschichtung wird durch einen Oxidfilm geschützt, unter dem Glanz und Glanz verborgen sind.

Zink kommt in der Erdkruste vor. Der Metallanteil darin ist nicht sehr groß: nur 0,0076 %.

Zink existiert nicht als einzelnes Material. Es ist Bestandteil vieler Erze und Mineralien.

• Am häufigsten sind: Zinkblende, Kleiophan, Marmatit. Darüber hinaus ist Zink im Folgenden zu finden natürliche Materialien: Wurtzit, Franklinit, Zinkit, Smithsonit, Calamin, Willemit.
• Die Satelliten von Zink sind normalerweise: Germanium, Cadmium, Thallium, Gallium, Indium, Cadmium.
• Am beliebtesten sind Legierungen aus Zink und Aluminium, Kupfer.

Ein Spezialist wird in diesem Video über die Rolle von Zink in unserem Leben sprechen:

Konkurrierende Metalle

Nur 4 Metalle können mit Zink konkurrieren: Titan, Aluminium, Chrom und Kupfer. Die beschriebenen Materialien weisen folgende Eigenschaften auf:

1. Aluminium: Silberweiße Farbe, leitet Strom und Wärme gut, lässt sich mit Druck bearbeiten, ist korrosionsbeständig, hat eine geringe Dichte, wird im Stahlproduktionsprozess verwendet (zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit).
2. Titan: silberweiße Farbe, hoher Schmelzpunkt, oxidiert bei Kontakt mit Luft, geringe Wärmeleitfähigkeit, leicht zu schmieden und zu stempeln, bei hohen Temperaturen bildet sich ein dauerhafter Schutzfilm auf der Oberfläche.
3. Chrom: Bläulich-glänzende Farbe, hohe Härte, Sprödigkeit, Oxidationsbeständigkeit unter Atmosphären- und Wasserbedingungen, verwendet für dekorative Beschichtungen.
4. : rotes Metall, hat eine hohe Duktilität, gute elektrische Leitfähigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, Beständigkeit gegen Korrosionsprozesse, wird in Dachmaterialien verwendet.

Für Bauzwecke werden am häufigsten andere Nichteisenmetalle (neben Zink) verwendet. Dazu gehören: Silumin, Babbitt, Duralumin und mehrere andere.

Zink unterscheidet sich von anderen Metallen dadurch, dass es sich bei Temperaturen von 100 °C bis 150 °C leicht verformt. In diesem Temperaturbereich lässt sich Zink auch schmieden und zu dünnen Blechen walzen.

Vorteile und Nachteile

Vorteile:

• Gute Fließfähigkeit, wodurch Formen leicht zu füllen sind.
• Hohe Duktilität beim Walzen.
• Reines Zink lässt sich leicht schmieden.
• Aufgrund seiner Eigenschaften und der Temperatureinwirkung kann es unterschiedliche Zustände annehmen.
• Es schützt das Produkt perfekt vor Korrosion und ist daher im Bau- und Maschinenbau beliebt.

• Kann explodieren, wenn es zusammen mit Phosphor oder Schwefel erhitzt wird.
• Verliert an der Luft seinen Glanz.
• Bei Zimmertemperatur hat wenig Plastizität.
• Es kommt in der Natur nicht in reiner Form vor.

Masse, mechanisch, chemisch und physikalische Eigenschaften Zink, seine Haupteigenschaften werden im Folgenden besprochen.

Eigenschaften und Eigenschaften

Welche Eigenschaften hat Zink?

Körperlich

Physikalische Eigenschaften:

• Es ist ein mittelhartes Metall.
• Zink weist keine polymorphen Modifikationen auf.
• Kaltes Zink wird zu einem spröden Metall.
• Bei einer Temperatur von 100–100 °C wird es plastisch.
• Bei einer höheren Temperatur von 250 °C wird es wieder zu einem spröden Metall.
• Der Schmelzpunkt von festem Zink liegt bei 419,5 °C.
• Die Übergangstemperatur zu Dampf beträgt 913 °C.
• Der Siedepunkt beträgt 906 ºС.
• Die Dichte von Zink im festen Zustand beträgt 7,133 g/cm3, im flüssigen Zustand 6,66 g/cm3.
• Relative Dehnung 40–50 %.
• Leicht löslich in Säuren.
• Leicht löslich in Alkalien.

Um zu erfahren, wie man Zink richtig schmilzt, schauen Sie sich das Video an:

Chemisch

Chemische Eigenschaften von Zink:

• 3d 10 4s 2 - Atomkonfiguration.
• Zink gilt als aktives Metall.
• Es ist ein Energiewiederhersteller.
• Elektrodenpotential: -0,76 V.
• Bei Temperaturen unter 100 °C verliert es seinen Glanz und überzieht sich mit einem Film.
• In feuchter Luft (besonders wenn sie enthält). Kohlendioxid) wird das Metall zerstört.
• Bei starker Erhitzung verbrennt Zink heftig und es entsteht eine bläuliche Flamme.
• Oxidationszustand: .
• Säuren und Laugen wirken je nach Vorhandensein verschiedener Verunreinigungen im Metall unterschiedlich auf Zink.
• Beim Erhitzen von Zink in Wasser kommt es zu einem Hydrolyseprozess unter Bildung eines weißen Niederschlags.
• Hochwirksame Mineralsäuren können Zink leicht lösen.

Struktur und Zusammensetzung

Die Formel von Zink lautet wie folgt: Zn. Die Konfiguration der äußeren Atomschicht ist 4s 2. Zink hat eine metallische chemische Bindung und ein hexagonales, dichtes Kristallgitter.

Zink besteht in der Natur aus drei stabilen Isotopen (wir listen sie auf: 64 Zn (48,6 %), 66 Zn (26,9 %) und 67 Zn (4,1 %) und mehreren radioaktiven Isotopen. Die wichtigste radioaktive Substanz hat eine Halbwertszeit von 244 Tagen.

Produktion

Wie bereits erwähnt, kommt Zink in der Natur nicht in reiner Form vor. Es wird hauptsächlich aus Polymererzen gewonnen. In diesen Erzen liegt Zink in Form von Sulfid vor. Es wird immer mit den oben aufgeführten Begleitmetallen geliefert.

Der selektive Flotationsaufbereitungsprozess erzeugt Zinkkonzentrat. Parallel zu diesem Prozess werden weitere Stoffkonzentrate aus polymetallischen Erzen freigesetzt. Zum Beispiel solche aus Kupfer.

Die resultierenden Zinkkonzentrate werden in einem Ofen gebrannt. Durch hohe Temperaturen geht Zink vom Sulfidzustand in den Oxidzustand über. Beim Produktionsprozess wird Schwefeldioxid freigesetzt, das zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird. aus Zinkoxid auf zwei Arten: pyrometallurgisch und elektrolytisch.

• Pyrometallurgische Methode hat eine sehr lange Geschichte. Das Konzentrat wird gebrannt und einem Sinterprozess unterzogen. Anschließend wird das Zink mit Kohle oder Koks reduziert. Das so gewonnene Zink wird durch Absetzen in einen reinen Zustand gebracht.
• Bei elektrolytische Methode Das Zinkkonzentrat wird mit Schwefelsäure behandelt. Das Ergebnis ist eine Lösung, die dem Prozess der Elektrolyse unterzogen wird. Hier wird das Zink abgeschieden und in speziellen Öfen geschmolzen.

Einsatzgebiete

Zink kommt als Element in ausreichenden Mengen vor Erdkruste und in den Wasserressourcen.

Zink wird auch in Pulverform für eine Reihe chemischer und technologischer Prozesse verwendet.

In diesem Video erfahren Sie, wie Sie Zink entfernen:

DEFINITION

Zink- das dreißigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Zn vom lateinischen „zincum“. Befindet sich in der vierten Periode, Gruppe IIB. Bezieht sich auf Metalle. Die Grundgebühr beträgt 30.

Die wichtigsten natürlichen Zinkverbindungen, aus denen es gewonnen wird, sind die Mineralien Galmei ZnCO 3 und Zinkblende ZnS. Der Gesamtzinkgehalt in der Erdkruste beträgt etwa 0,01 % (Gew.).

Zink ist ein bläulich-silbernes Metall (Abb. 1). Bei Raumtemperatur ist es ziemlich zerbrechlich, aber bei 100–150 °C lässt es sich gut biegen und zu Platten rollen. Beim Erhitzen über 200 °C wird Zink sehr spröde. An der Luft überzieht es sich mit einer dünnen Schicht aus Oxid oder basischem Carbonat, die es vor weiterer Oxidation schützt. Wasser hat fast keinen Einfluss auf Zink.

Reis. 1. Zink. Aussehen.

Atom- und Molekülmasse von Zink

Relative Molekülmasse des Stoffes (M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und relative Atommasse eines Elements (A r)- wie viel Mal die durchschnittliche Masse der Atome ist Chemisches Element mehr als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms.

Da Zink im freien Zustand in Form einatomiger Zn-Moleküle vorliegt, stimmen die Werte seiner Atom- und Molekülmassen überein. Sie betragen 65,38.

Zinkisotope

Es ist bekannt, dass Chrom in der Natur in Form der fünf stabilen Isotope 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn und 70 Zn vorkommt. Ihre Massenzahlen betragen 64, 66, 67, 68 bzw. 70. Der Kern eines Atoms des Zinkisotops 64 Zn enthält dreißig Protonen und vierunddreißig Neutronen, und die übrigen Isotope unterscheiden sich davon nur in der Anzahl der Neutronen.

Es gibt künstliche instabile Zinkisotope mit Massenzahlen von 54 bis 83 sowie zehn isomere Zustände von Kernen, von denen das langlebigste Isotop 65 Zn mit einer Halbwertszeit von 243,66 Tagen ist.

Zinkionen

Draußen Energielevel Das Zinkatom hat zwei Elektronen, die Valenzelektronen sind:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

Durch chemische Wechselwirkung gibt Zink seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Donor und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

Zinkmolekül und -atom

Im freien Zustand liegt Zink in Form einatomiger Zn-Moleküle vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Zinkatom und -molekül charakterisieren:

Zinklegierungen

Zinklegierungen mit Aluminium, Kupfer und Magnesium sind von großer industrieller Bedeutung. Zink bildet mit Kupfer eine wichtige Legierungsgruppe – Messing. Messing enthält bis zu 45 % Zink. Es gibt einfache und spezielle Messingarten. Letzteres enthält weitere Elemente wie Eisen, Aluminium, Zinn und Silizium.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung	Technisches Zink mit einem Gewicht von 0,33 g wurde mit einer verdünnten Schwefelsäurelösung behandelt. Der freigesetzte Wasserstoff besetzt bei normale Bedingungen Volumen 112 ml. Berechnen Sie den Massenanteil von Zink im Industriemetall.
Lösung	Schreiben wir die Gleichung für die Reaktion von Zink mit verdünnter Schwefelsäure: Zn + H 2 SO 4 (verdünnt) = ZnSO 4 + H 2. Lassen Sie uns die Anzahl der Mole Wasserstoff ermitteln, die während der Reaktion freigesetzt werden: n (H 2) = V (H 2) / V m; n (H 2) = 112 × 10 -3 / 22,4 = 0,005 mol. Nach der Reaktionsgleichung ist n (H 2):n (Zn) = 1:1, d.h. n (H 2) = n (Zn) = 0,005 mol. Dann ist die Masse an reinem Zink (ohne Verunreinigungen) gleich ( Molmasse- 65 g/mol): m rein (Zn) = 0,005 × 65 = 0,325 g. Der Massenanteil von Zink im technischen Metall wird berechnet als: ω(Zn) = m rein (Zn)/ m tec (Zn) × 100 %; ω(Zn) = 0,325/ 0,33 × 100 %; ω(Zn) = 98,48 %.
Antwort	Der Massenanteil von Zink am technischen Metall beträgt 98,48 %.

BEISPIEL 2

Übung	Berechnen Sie die Masse an Zink, die in Salzsäure gelöst werden muss, um den Wasserstoff zu erhalten, der zur Reduktion von 20 g Kupfer(II)-oxid zu Metall erforderlich ist.
Lösung	Schreiben wir die Reaktionsgleichungen auf, die gemäß den Bedingungen des Problems auftreten: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1); H 2 + CuO = Cu + H 2 O (2). Berechnen wir die Menge an Kupfer(II)-oxid (Molmasse - 80 g/mol): n (CuO) = m (CuO) / M (CuO); n (CuO) = 20 / 80 = 0,25 mol. Nach Gleichung (2) ist n (CuO):n (H 2) = 1:1, d.h. n (CuO) = n (H 2) = 0,25 mol. Dann beträgt die Anzahl der Mol Zink, die mit Salzsäure reagiert haben, 0,25 Mol, da n (Zn):n (H 2) = 1:1, d. h. n(Zn) = n(H2). Die Masse von Zink (Molmasse beträgt 65 g/mol) beträgt: m rein (Zn) = n (Zn) × M (Zn); m rein (Zn) = 0,25 × 65 = 16,25 g.
Antwort	Die Masse von Zink beträgt 16,25 g

Zink ist ein Element des Periodensystems, Nebengruppe 2, Periode 4, mit der Ordnungszahl 30 und dem Atomgewicht 65,39.

Sprödes Übergangsmetall Zink.

• Die chemischen Eigenschaften von Zink werden direkt durch seine Beziehung zum Block der D-Elemente beeinflusst. Diese Gruppe geht chemische Bindungen nur mit den äußeren Elektronen des d-Orbitals ein. Daher hat das Element eine charakteristische Oxidationsstufe von +2 und ähnelt den Eigenschaften von Magnesium.
• Das sechseckige Gitter des Zinks wurde im 16. Jahrhundert in der Schweiz beschrieben und als „kristalline Nadeln“ bezeichnet. Das Übergangsmetall weist in seinen Varianten viele Isotope auf. Die stabilste radioaktive Substanz ist 65 Zn mit einer Halbwertszeit von 245 Tagen.
• Zinkmetall ist unter normalen Bedingungen eine spröde Substanz. Seine Dichte beträgt 7,13 g/cm³. Im Licht ergibt der allen Metallen innewohnende Glanz eine bläulich-graue Farbe. Der Schmelzpunkt beginnt bei 46 °C und der Siedepunkt beginnt bei 906 °C. Aufgrund seiner amphoteren Eigenschaften ist das Element nach den Erdalkalimetallen das zweitgrößte in seiner Aktivität. Das Redoxpotential beträgt 0,76 V.
  
  Zink ist ein korrosionsbeständiges Metall. Im pH-Bereich von pH 9–11 wird maximale Stabilität beobachtet. Unter atmosphärischen Bedingungen kommt es aufgrund des Auftretens eines Schutzfilms auf der Oberfläche – Zinkoxid – nicht zu Korrosion. Durch Wasserstoff- oder Sauerstoffdepolarisation kommt es zu Korrosion.

Rolle in der Metallurgie

Hydro- und pyrometallurgische Verfahren sind die gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung von Zinkmetall aus Erz. Seine Eigenschaften stehen Chrom als Korrosionsschutzbeschichtung in nichts nach. Die Hälfte des produzierten Zinks wird zum Auftragen einer Schutzschicht auf Eisen und Stahl verwendet.

Korrosionsschutzanwendung von Zink.

Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Zink und seinen Legierungen mit anderen Metallen besteht das Problem der Überhitzungsempfindlichkeit. Daher führt eine übermäßige Überhitzung in der Produktion zu einer Störung des Prozesses mit anschließender Oxidation der Legierung. Die gebräuchlichsten Legierungen sind Kupfer (Messing) und Blei. Sie werden häufig in der Technik, in Alkalibatterien, in galvanischen Zellen und in Legierungen mit anderen Edelmetallen eingesetzt.

Die Eigenschaften eines Elements ändern sich unter dem Einfluss von Verunreinigungen. Zum Beispiel: Eine ternäre eutektische Legierung aus Blei und Zink mit einer Beimischung von Zinn schmilzt viel leichter als Zink selbst und wird unter heißem Druck zerstört. Die Zugabe von nur 0,2 % Eisen zu Zink erhöht seine Zerbrechlichkeit um ein Vielfaches. Wismut und Arsen, die im Element schwer löslich sind, wirken sich im Allgemeinen negativ auf die technologischen Eigenschaften des resultierenden Stoffes aus.

In der Industrie sind die restaurativen Eigenschaften des Elements wichtig wichtige Funktion. Es ist an der Ausfällung von Gold aus Lösungen, an der Herstellung von Hydrosulfit und an der Gewinnung von Kupfer und Cadmium aus Erzen beteiligt.

Reaktionen mit Elementen

Wechselwirkung mit Säuren

Die gute Reaktion von Zink mit den meisten Säuren ist auf seine Stellung relativ zu Wasserstoff in der elektrochemischen Aktivitätsreihe von Metallen zurückzuführen. Dabei entstehen viele wichtige Zinksalze. Diese Salze sind überwiegend farblos, es handelt sich um hygroskopische Kristalle, deren Lösungen durch Hydrolyse ein saures Milieu aufweisen. Bei Salzen anderer Metalle werden diese ebenfalls aus der Lösung verdrängt, wenn sie in der Spannungsreihe rechts vom Element liegen.

Bei der Wechselwirkung mit Säuren entstehen Zinksalze.

In einer Lösung des Elements mit Schwefelsäure bei Temperaturen unter 38 °C entsteht Zinksulfat, dessen wissenschaftlicher Name ZnSO4-Sulfat ist. Es wird bei der Viskoseherstellung, in einigen Bereichen der Metallurgie und in der Medizin als Desinfektionsmittel verwendet. ZnCl2-Chlorid wird aus einer Lösung von Salzsäure mit Zink gewonnen. Es wird bei der Herstellung von Batterien und zur antiseptischen Imprägnierung von Holz- und Papierfasern verwendet.

Abgeleitete Verbindungen

1. Zink und seine amphoteren Eigenschaften werden auf Zinkhydroxide Zn (OH)2 übertragen. Diese Stoffe zeigen gleichzeitig das chemische Verhalten von Säuren und Basen. Das Hydroxid kann durch Einwirkung von Alkali auf das Sulfat in Form eines weißen Niederschlags erhalten werden. In seinem natürlichen Zustand ist Hydroxid eine kristalline Substanz, die sich bei Temperaturen über 130 °C zersetzt. Wird zur Synthese von Zinksalzen verwendet.
2. Kann man spektakulär nennen Alter Weg Gewinnung von ZnO-Oxid, früher als „Französisches Verfahren“ bezeichnet. Bei stark erhitzter Luft rund um die Zellplatte wird Zinkdampf freigesetzt, der sich dann mit bläulichem Licht entzündet und ein Oxid bildet. In der Großproduktion wird es daraus gewonnen natürliches Mineral Zinkit. Darüber hinaus wird die thermische Zersetzung komplexerer Verbindungen wie Hydroxid häufig zur Herstellung von Oxiden eingesetzt.
3. Das farblose weiße Oxidpulver, unlöslich in Wasser, drückt seine chemische Dualität aus. Durch Verschmelzen von Zinkoxid mit Alkalien werden Zinkate gewonnen. Beim Verschmelzen mit Oxiden - Silikaten. Seine eigene Wärmeleitfähigkeit ermöglicht es ihm, ein Halbleiter zu sein, dessen Bandlücke 3,36 eV beträgt. Das Oxid findet in der chemischen Industrie vielfältige Anwendung und wird als Füllstoff in vielen Kunststoffen eingesetzt. In der Elektronik kommt keine einzige TV-Strahlröhre ohne aus. Es ist auch in den meisten dermatologischen Salben enthalten.
   

Staatliche Bildungseinrichtung

Durchschnitt Berufsausbildung Gebiet Leningrad Polytechnische Hochschule Podporozhye

Forschungsarbeit in der Chemie

Thema:

„Zink und seine Eigenschaften“

Abgeschlossen von: Schüler der Gruppe Nr. 89

Vollständiger Name: Jurikow Alexej Alexandrowitsch

Vom Lehrer überprüft: Yadykina Lyudmila Alekseevna

Podporozhye

1. Position im Periodensystem und Atomstruktur

2. Geschichte der Entdeckung

3. In der Natur sein

4. Physikalische Eigenschaften

5. Chemische Eigenschaften

6. Gewinnung von metallischem Zink

7. Anwendung und Bedeutung für die menschliche Gesundheit

8. Meine Forschung

9. Literatur

Position im Periodensystem

und Atomstruktur

Element Zink (Zn) im Periodensystem hat eine Seriennummer 30.

Er ist im vierten Drittel der zweiten Gruppe.

Atomgewicht = 65,37

Valenz II

Natürliches Zink besteht aus einer Mischung von fünf stabilen Nukliden: 64Zn (48,6 Gew.-%), 66Zn (27,9 %), 67Zn (4,1 %), 68Zn (18,8 %) und 70Zn (0,6 %).

Konfiguration zweier äußerer elektronischer Schichten 3 S 2 P 6 D 10 4 S 2 .

Geschichte der Entdeckung

Legierungen aus Zink und Kupfer – Messing – waren den alten Griechen und Ägyptern bekannt. Zink wurde im 5. Jahrhundert gewonnen. Chr e. in Indien. Römischer Historiker Strabo im Jahr 60–20 v. e. schrieb über die Beschaffung von metallischem Zink oder „falschem Silber“. Anschließend ging das Geheimnis der Zinkgewinnung in Europa verloren, da das bei der thermischen Reduktion von Zinkerzen entstehende Zink bei 900 °C in Dampf umgewandelt wird. Zinkdampf reagiert mit Luftsauerstoff und bildet loses Zinkoxid, das Alchemisten „weiße Wolle“ nennen.

Metallzink

Im 16. Jahrhundert wurden die ersten Versuche unternommen, Zink in Fabriken zu verhütten. Doch die Produktion lief nicht gut; die technischen Schwierigkeiten erwiesen sich als unüberwindbar. Sie versuchten, Zink auf die gleiche Weise wie andere Metalle zu gewinnen. Das Erz wurde geröstet, wodurch das Zink in Oxid umgewandelt wurde. Anschließend wurde dieses Oxid mit Kohle reduziert ...

Zink wurde natürlich durch die Wechselwirkung mit Kohle reduziert, aber... wurde nicht geschmolzen. Es wurde nicht geschmolzen, weil dieses Metall bereits im Schmelzofen verdampft war – sein Siedepunkt betrug nur 906° C. Und im Ofen befand sich Luft. Als sie darauf trafen, reagierten aktive Zinkdämpfe mit Sauerstoff und es bildete sich erneut das ursprüngliche Produkt Zinkoxid.

Erst nachdem mit der Reduktion des Erzes in geschlossenen Retorten ohne Luftzugang begonnen wurde, konnte die Zinkproduktion in Europa etabliert werden. „Rohes“ Zink wird heute in etwa auf die gleiche Weise gewonnen und durch Raffination gereinigt. Etwa die Hälfte des weltweiten Zinks wird heute durch pyrometallurgische Verfahren und die andere Hälfte durch hydrometallurgische Verfahren hergestellt.

Dabei ist zu bedenken, dass reine Zinkerze in der Natur fast nie vorkommen. Zinkverbindungen (normalerweise 1-5 % des Metalls) sind Bestandteil polymetallischer Erze. Die bei der Erzanreicherung gewonnenen Zinkkonzentrate enthalten 48-65 % Zink, bis zu 2 % Kupfer, bis zu 2 % Blei und bis zu 12 % Eisen. Und dazu noch ein Bruchteil eines Prozents an Spuren- und seltenen Metallen ...

Die komplexe chemische und mineralogische Zusammensetzung zinkhaltiger Erze war einer der Gründe dafür, dass die Zinkgewinnung lange und schwierig war. Bei der Verarbeitung polymetallischer Erze gibt es immer noch ungelöste Probleme ... Aber kehren wir zur Pyrometallurgie von Zink zurück – in diesem Prozess manifestieren sich die rein individuellen Eigenschaften dieses Elements.

Bei plötzlicher Abkühlung verwandelt sich Zinkdampf unter Umgehung des flüssigen Zustands sofort in festen Staub. Dies erschwert die Herstellung etwas, obwohl elementares Zink als ungiftig gilt. Oft ist es notwendig, Zink in Form von Staub zu konservieren, anstatt es zu Barren zu schmelzen.

In der Pyrotechnik wird Zinkstaub zur Erzeugung einer blauen Flamme verwendet. Zinkstaub wird bei der Herstellung seltener und edler Metalle verwendet. Insbesondere verdrängt solches Zink Gold und Silber aus Cyanidlösungen. Paradoxerweise wird bei der hydrometallurgischen Herstellung von Zink (und Cadmium) selbst Zinkstaub verwendet, um eine Lösung aus Kupfer und Cadmiumsulfat zu reinigen. Aber das ist noch nicht alles. Haben Sie sich jemals gefragt, warum Metallbrücken, Fabrikhallen und andere große Metallprodukte am häufigsten grau gestrichen werden?

heim Komponente Als Farbe wird in all diesen Fällen derselbe Zinkstaub verwendet. Mit Zinkoxid und Leinöl vermischt entsteht eine Farbe, die einen hervorragenden Korrosionsschutz bietet. Dieser Lack ist zudem günstig, flexibel, haftet gut auf der Metalloberfläche und löst sich bei Temperaturschwankungen nicht ab. Die Mausfarbe ist eher ein Vorteil als ein Nachteil. Produkte, die mit einer solchen Farbe beschichtet sind, müssen unmarkiert und gleichzeitig sauber sein.

Die Eigenschaften von Zink werden stark vom Grad seiner Reinheit beeinflusst. Mit einer Reinheit von 99,9 und 99,99 % ist Zink in Säuren gut löslich. Aber es lohnt sich, weitere neun (99,999 %) „hinzuzufügen“, und Zink wird auch bei starker Erhitzung in Säuren unlöslich. Zink dieser Reinheit zeichnet sich auch durch seine große Duktilität aus; es lässt sich zu dünnen Fäden ziehen. Gewöhnliches Zink lässt sich jedoch nur durch Erhitzen auf 100–150 °C zu dünnen Blechen walzen. Bei Erhitzen auf 250 °C und mehr bis zum Schmelzpunkt wird Zink wieder spröde – es kommt zu einer weiteren Umstrukturierung seiner Kristallstruktur.

Zinkbleche werden häufig bei der Herstellung galvanischer Zellen verwendet. Die erste „Voltaische Säule“ bestand aus Kreisen aus Zink und Kupfer. Und in modernen chemischen Stromquellen besteht die negative Elektrode meist aus Zink.

Die Rolle dieses Elements beim Drucken ist von Bedeutung. Aus Zink werden Klischees hergestellt, die die Reproduktion von Zeichnungen und Fotografien im Druck ermöglichen. Speziell aufbereitetes und verarbeitetes Druckzink erzeugt ein fotografisches Bild. Dieses Bild wird an den richtigen Stellen mit Farbe geschützt und das zukünftige Klischee wird mit Säure geätzt. Das Bild erhält Relief, erfahrene Graveure bereinigen es, machen Abdrücke, und dann werden diese Klischees auf Druckmaschinen gedruckt.

Beim Drucken von Zink werden besondere Anforderungen gestellt: Zunächst muss es eine feinkristalline Struktur aufweisen, insbesondere auf der Oberfläche des Barrens. Deshalb wird für den Druck bestimmtes Zink immer in geschlossenen Formen gegossen. Um die Struktur zu „nivellieren“, wird ein Glühen bei 375 °C verwendet, gefolgt von langsamem Abkühlen und Warmwalzen. Das Vorhandensein von Verunreinigungen in einem solchen Metall, insbesondere Blei, ist ebenfalls streng begrenzt. Wenn es viel davon gibt, wird es unmöglich sein, die Klischees nach Bedarf zu löschen. Wenn der Bleigehalt weniger als 0,4 % beträgt, ist es schwierig, die gewünschte feinkristalline Struktur zu erhalten. An diesem Rand „wandern“ Metallurgen und versuchen, die Bedürfnisse der Druckindustrie zu befriedigen.

In der Natur sein

In der Natur kommt Zink nur in Form von Verbindungen vor.

SPHALERIT(Zinkblende, ZnS) hat das Aussehen kubischer gelber oder brauner Kristalle; Dichte 3,9–4,2 g/cm 3, Härte 3–4 auf der Mohs-Skala. Enthält Cadmium, Indium, Gallium, Mangan, Quecksilber, Germanium, Eisen, Kupfer, Zinn und Blei als Verunreinigungen.

Im Sphalerit-Kristallgitter wechseln sich Zinkatome mit Schwefelatomen ab und umgekehrt. Schwefelatome bilden im Gitter eine kubische Packung. In diesen tetraedrischen Hohlräumen befindet sich das Zinkatom.

WURTZIT(ZnS) ist ein braunschwarzer hexagonaler Kristall mit einer Dichte von 3,98 g/cm 3 und einer Härte von 3,5–4 auf der Mohs-Skala. Enthält normalerweise mehr Zink als Sphalerit. Im Wurtzit-Gitter ist jedes Zinkatom tetraedrisch von vier Schwefelatomen umgeben und umgekehrt. Die Anordnung der Wurtzitschichten unterscheidet sich von der Anordnung der Sphaleritschichten.

SMITHSONIT(Zinkspat, ZnCO 3) kommt in Form weißer (grün, grau, braun je nach Verunreinigungen) trigonaler Kristalle mit einer Dichte von 4,3-4,5 g/cm 3 und einer Härte von 5 auf der Mohs-Skala vor.

CALAMINA(Zn 2 SiO 4 *H 2 O*ZnCO 3 oder Zn 4 (OH) 4 *H 2 O*ZnCO 3) ist eine Mischung aus Zinkcarbonat und Silikat; Bildet weiße (grün, blau, gelb, braun, je nach Verunreinigungen) rhombische Kristalle mit einer Dichte von 3,4–3,5 g/cm 3 und einer Härte von 4,5–5 auf der Mohs-Skala.

WILLEMYTHOS(Zn 2 SiO 4) kommt in Form farbloser oder gelbbrauner rhomboedrischer Kristalle mit einer Dichte von 3,89–4,18 g/cm 3 und einer Härte von 5–5,5 auf der Mohs-Skala vor.

ZINCIT(ZnO) – sechseckige Kristalle von gelber, oranger oder roter Farbe mit einem Wurtzit-Gitter und einer Härte von 4–4,5 auf der Mohs-Skala.

GANIT(Zn) hat die Form dunkelgrüner Kristalle mit einer Dichte von 4–4,6 g/cm 3 und einer Härte von 7,5–8 auf der Mohs-Skala.

Darüber hinaus sind noch weitere Zinkmineralien bekannt:

Monheimit (Zn, Fe)CO 3

Hydrocycit ZnCO 3 *2Zn(OH) 2

Trustit (Zn, Mn)SiO 4

Heterolith Zn

Franklinit (Zn, Mn)

Chalkophanit (Mn, Zn) Mn 2 O 5 *2H 2 O

Goslarit ZnSO 4 *7H 2 O

Zinkchalkanit (Zn, Cu)SO 4 *5H 2 O

Adamin Zn 2 (AsO 4)OH

Tarbuttit Zn 2 (PO 4)OH

Decloisit (Zn, Cu)Pb(VO 4)OH

Legrandit Zn 3 (AsO 4) 2 *3H 2 O

Hopeite Zn 3 (PO 4)*4H 2 O

Physikalische Eigenschaften

Zink ist ein bläulich-weißes Metall mittlerer Härte, das bei 419 °C schmilzt und bei 913 °C in Dampf übergeht; seine Dichte beträgt 7,14 g/cm 3 . Bei normalen Temperaturen ist Zink ziemlich spröde, aber bei 100–110 °C lässt es sich gut biegen und wird an der Luft mit einem schützenden Oxidfilm bedeckt.

Chemische Eigenschaften

An der Luft bei Temperaturen bis zu 100 °C läuft Zink schnell an und wird mit einem Oberflächenfilm aus basischen Carbonaten bedeckt. In feuchter Luft, insbesondere in Gegenwart von CO 2, kommt es bereits bei normalen Temperaturen zur Metallzerstörung. Bei starker Erhitzung an Luft oder Sauerstoff brennt Zink intensiv mit bläulicher Flamme und erzeugt weißen Rauch aus Zinkoxid ZnO. Trockenes Fluor, Chlor und Brom reagieren in der Kälte nicht mit Zink, aber in Gegenwart von Wasserdampf kann sich das Metall entzünden und beispielsweise ZnCl 2 bilden. Eine erhitzte Mischung aus Zinkpulver und Schwefel ergibt Zinksulfid ZnS. Starke Mineralsäuren lösen Zink, insbesondere beim Erhitzen, kräftig auf und bilden die entsprechenden Salze. Bei der Wechselwirkung mit verdünnter HCl und H 2 SO 4 wird H 2 freigesetzt, bei HNO 3 zusätzlich NO, NO 2, NH 3. Zink reagiert mit konzentrierter HCl, H 2 SO 4 und HNO 3 und setzt dabei H 2, SO 2, NO bzw. NO 2 frei. Lösungen und Schmelzen von Alkalien oxidieren Zink unter Freisetzung von H2 und Bildung wasserlöslicher Zinkite. Die Intensität der Wirkung von Säuren und Laugen auf Zink hängt vom Vorhandensein von Verunreinigungen ab. Aufgrund seiner hohen Wasserstoffüberspannung ist reines Zink gegenüber diesen Reagenzien weniger reaktiv. In Wasser hydrolysieren Zinksalze beim Erhitzen und setzen einen weißen Niederschlag von Zn(OH) 2 -Hydroxid frei. Komplexe Verbindungen, die Zink enthalten, sind bekannt, beispielsweise SO 4 und andere.

2. Die Werte der Dichte ρ und des Atomvolumens nehmen mit zunehmender Größe zu Atommasse.

Chemische Eigenschaften

1. Die chemische Aktivität nimmt mit zunehmender Atommasse ab (in der Hauptuntergruppe -

und umgekehrt).

2. Gute Komplexbildner (im Gegensatz zu Elementen der Hauptuntergruppe).

Zink und seine Verbindungen

Zink ist ein silberweißes Metall. In Verbindungen weist es nur eine Oxidationsstufe +2 auf; Zinkverbindungen sind ungefärbt.

Das normale Redoxpotential in einer sauren Umgebung des Zn 2+ / Zn-Systems beträgt -0,76 V und in einer alkalischen Umgebung des ZnO 2 2- / Zn-Systems beträgt -1,22 V. Daher löst sich Zink in verdünnten Säuren und Laugen

Zn + 2НCl → ZnCl2 + H2

Zn + H2 SO4 (verdünnt) → ZnSO4 + H2

Zn + 2NaOH + 2H2 O → Na2 + H2

Zink zersetzt kein Wasser, weil In einer wässrigen Lösung wird es schnell mit einem Schutzfilm bedeckt

Oxid, das es vor Korrosion schützt.

Zink ist ein starkes Reduktionsmittel und verdrängt weniger aktive Metalle (rechts in der Reihe).

Spannungen) aus Lösungen ihrer Salze

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Zinkoxid weist einen amphoteren Charakter auf und löst sich sowohl in Säuren als auch in alkalischen Lösungen:

ZnO + H2 SO4 → ZnSO4 + H2 O

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2

Beim Erhitzen dehydriert das komplexe Tetrahydroxyzinkat-Anion:

2- → ZnO2 2- + 2H2 O

Zinkhydroxid weist auch amphotere Eigenschaften auf. Es ist in Wasser unlöslich, aber in Säuren und Laugen löslich;

Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2

Das Zn 2+-Ion ist ein energiereicher Komplexbildner mit einer Koordinationszahl von 4. Im Gegensatz zu Aluminiumhydroxid löst sich Zinkhydroxid in einer wässrigen Ammoniaklösung:

Zn(OH)2 + 2NH3 → (OH)2

Cadmium und seine Verbindungen

Cadmium ist ein weißes, glänzendes, weiches, formbares Metall; sehr wenig löslich in nicht oxidierenden Säuren, gut löslich in verdünnter HNO 3 (normales Potential Cd / Cd 2+ = -

Cadmium bildet nur eine Reihe von Verbindungen, in denen es zweiwertig ist. Das CD 2+-Ion ist farblos.