Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Цинк

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10

Бесплатно
Узнать стоимость работы
Рассчитаем за 1 минуту, онлайн

"Цинк"

Московская Государственная Академия Приборостроения и Информатики.

ЦИНК.

Студент: Жариков С.А.

Факультет: ТИ-6

Преподаватель: Мосина Г.Н.

Москва 2001.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Z=30

атомный вес = 65,37

валентность II

заряд 2+

массовые числа основных природных изотопов: 64, 66, 68, 67, 70

электронная структура атома цинка: KLM 4s2

­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯

      3d10

­¯

4s2

 

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА.

С древних времён известны латуни, являющиеся сплавами Cu-Zn. Металлический цинк впервые получен в 1746 году в Англии нагреванием каламина с древесным углём.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ПРИРОДЕ.

В природе цинк находиться только в виде соединений.

СФАЛЕРИТ (цинковая обманка, ZnS) имеет вид кубических жёлтых или коричневых кристаллов; плотность 3,9-4,2 г/см3 , твёрдость 3-4 по шкале Мооса. В качестве примесей содержит кадмий, индий, галлий, марганец, ртуть, германий, железо, медь, олово, свинец.

В кристаллической решётке сфалерита атомы цинка чередуются с атомами серы и наоборот. Атомы серы в решётке образуют кубическую упаковку. Атом цинка располагается в этих тетраэдрических пустотах.

ВЮРТЦИТ (ZnS) представляет собой коричнево-чёрные гексагональные кристаллы, плотностью 3,98 г/см3 и твердостью 3,5-4 по шкале Мооса. Обычно содержит цинка больше чем сфалерит. В решётке вюртцита каждый атом цинка тетраэдрически окружён четырьмя атомами серы и наоборот. Расположение слоёв вюртцита отличается от расположения слоёв сфалерита.

 СМИТСОНИТ (цинковый шпат, ZnCO3) встречается в виде белых (зелёных, серых, коричневых в зависимости от примесей) тригональных кристаллов плотностью 4,3-4,5 г/см3 и твёрдостью 5 по шкале Мооса.

 

КАЛАМИН (Zn2SiO4*H2O*ZnCO3 или Zn4[Si2O7](OH)4*H2O*ZnCO3) представляет собой смесь карбоната и силиката цинка; образует белые (зелёные, синие, жёлтые, коричневые в зависимости от примесей) ромбические кристаллы плотностью 3,4-3,5 г/см3 и твёрдостью 4,5-5 по шкале Мооса.

ВИЛЛЕМИТ (Zn2SiO4) залегает в виде бесцветных или жёлто-коричневых ромбоэдрических кристаллов плотностью 3,89-4,18 г/см3 и твёрдостью 5-5,5 по шкале Мооса.

ЦИНКИТ (Zn O) - гексагональные кристаллы жёлтого, оранжевого или красного цвета с решёткой типа вюртцита и твёрдостью 4-4,5 по шкале Мооса.

ГАНИТ (Zn[Al2O4]) имеет вид тёмно-зелёных кристаллов плотностью 4-4,6 г/см3 и твёрдостью 7,5-8 по шкале Мооса.

Помимо приведённых, известны и другие минералы цинка:

монгеймит (Zn, Fe)CO3

гидроцикит ZnCO3*2Zn(OH)2

трустит (Zn, Mn)SiO4

гетеролит Zn[Mn2O4]

франклинит (Zn, Mn)[Fe2O4]

халькофанит (Mn, Zn) Mn2O5*2H2O

госларит ZnSO4*7H2O

цинкхальканит (Zn, Cu)SO4*5H2O

адамин Zn2(AsO4)OH

тарбуттит Zn2(PO4)OH

деклуазит (Zn, Cu)Pb(VO4)OH

леграндит Zn3(AsO4)2*3H2O

гопеит Zn3(PO4)*4H2O

ПОЛУЧЕНИЕ  МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИНКА.

Цинк добывают из концентратов сфалерита, смитсонита и каламина.

Сульфидные полиметаллические руды, которые содержат пирит Fe2S, галеннит PbS,

халькопирит CuFeS2 и в меньшем количестве сфалерит после измельчения и размалывания подвергают обогащению сфалеритом методом селективной флотации. Если руда содержит магнетит, то для его удаления используют магнитный метод.

При прокаливании (700°) концентратов сульфида цинка в специальных печах, образуется ZnO, который служит для получения металлического цинка.

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2+221 ккал

Для превращения ZnS в ZnO измельчённые концентраты сфалерита предварительно нагревают в специальных печах горячим воздухом

Окись цинка также получают прокаливанием смитсонита при 300°.

Металлический цинк получают путём восстановления окиси цинка углеродом

ZnO+CÞZn+CO-57 ккал

водородом

ZnO+H2ÛZn+H2O

ферросилицием

ZnO+FeSiÞ2Zn+Fe+SiO2

метаном

2ZnO+CH4Þ2Zn+H2O+C

окисью углерода

ZnO+COÞZn+CO2

карбидом кальция

ZnO+CaC2ÞZn+CaS+C

Металлический цинк также можно получить сильным нагреванием ZnS с железом, с углеродом в присутствии CaO, с карбидом кальция

ZnS+CaC2ÞZn+CaS+C

ZnS+FeÛ2Zn+FeS

2ZnS+2CaO+7CÞZn+2CaC2+2CO+CS2

Металлургический процесс получения металлического цинка, применяемый в промышленном масштабе, заключается в восстановлении ZnO углеродом при нагревании. В результате этого процесса ZnO восстанавливается не полностью, теряется некоторое количество цинка, идущего на образование Zn[Al2O4], и получают загрязнённый цинк.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Цинк - блестящий серебристый белый металл с плотностью 7,13 г/ см3  при 20° (тяжелый металл), температура плавления 419,44°, температура кипения 906°, твердость 2,5 - 2,9 по шкале Мооса. Имеет плотную гексагональную структуру кристаллов. Цинк становится при 100 - 150° и хрупким - выше 200°, он геомагнитен и имеет пять природных изотопов.

С химической точки зрения цинк менее активен, чем щелочные и щелочноземельные металлы, и более активен, чем олово, свинец, медь, ртуть, серебро, золото.

При сильном нагревании цинк воспламеняется и горит сине-зеленым пламенем.

Zn + 1/2 O2 = ZnO +83,5 ккал

Цинк окисляется кислородом воздуха при нагревании выше 225°, а в токе сухого кислорода выше 150°.

Металлический цинк не разлагает воду при комнатной температуре или кипячении, поскольку в присутствии воды поверхность цинка покрывается Zn(OH)2, который препятствует дальнейшему разрушению металла.

Цинк, нагретый почти до температуры плавления, энергично разлагает поры воды с образованием ZnO и H2.

Zn + H2O Û ZnO + H2

При комнатной температуре  во влажном воздухе галогены образуют с цинком соответствующие гологениды. В сухом состоянии гологены взаимодействуют с металлическим цинком при высокой температуре.

Zn + F 2 = Zn F2 + 172,7 ккал

Zn + Cl2  = ZnCl2+99,55 ккал

Zn +Br2 =ZnBr2 +78,4 ккал

Zn + I2 = ZnI2 + 49,8 ккал

Нагревание порошкообразного цинка порошком серы приводит к образованию ZnS.

Zn + S = ZnS + 44 ккал

Под действием сероводорода поверхность металлического цинка покрывается плотной защитной плёнкой ZnS.

Zn+H2S Û ZnS + H2

Двуокись серы во влажной атмосфере и хлористый тионил взаимодействуют с цинком при нагревании.

3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

Zn +SOCl2 = ZnCl2 + SO

Нагревание цинка в атмосфере аммиака дает нитрит  Zn3N2.

Цинк непосредственно не вступает в реакцию с азотом, углеродом, водородом и другими элементами.

Обработка парами фосфора, нагретого до 440 - 780°, металлического цинка в атмосфере азота или водорода приводят к образованию  Zn3P2 и ZnP2.

Поскольку нормальный потенциал системы Zn/ Zn2+ = -0,761 В, металлический цинк легко растворяется в кислотах и щелочах. При растворении цинка в разбавленных кислотах образуются соответствующие соли и водород.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Чистый металлический цинк медленно взаимодействует с разбавленными кислотами, поскольку образовавшийся атомарный водород покрывает поверхность цинка и выделение водорода уменьшается.

При образовании гальванического элемента Zn - Cu  в соляной кислоте выделение водорода происходит очень интенсивно, и цинк легко растворяется, превращаясь в хлорид. Для образования гальванического элемента Zn - Cu в раствор соляной кислоты добавляют несколько капель сульфата меди. Медь, стоящая в электрохимическом ряду напряжений правее цинка, осаждается им, покрывает поверхность цинка и ускоряет, таким образом, растворение его в соляной кислоте.

По отношению к концентрированным серной и азотной кислотам цинк является восстановителем.

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 +3H2O

При действии щелочей на металлический цинк образуются гидроцинкаты и водород.

Zn + NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH4)] + H2

Цинк вытесняет менее активные металлы из растворов их солей и восстанавливает хромовую, марганцевую и молибденовую кислоты, соли железа (III)  и олово (IV).

С помощью цинка можно осуществлять цинкотермическое  разложение многих окислов, например: CdO, PbO, CuO, NiO.

Восстанавливая сероуглерод, цинковый порошок раскаляется.

С точки зрения физиологии цинк - необходимый элемент для живых организмов.

Цинк входит в состав фермента, имеющегося в красных кровяных тельцах (гемоглобин), с помощью которого происходит перенос двуокиси углерода в крови.

Для животных цинк загрязненный мышьяком, сурьмой, свинцом, кадмием становится токсичен.  Вдыхание ZnCl2  в больших дозах смертельно.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Во влажном воздухе поверхность цинка покрывается тонкой защитной пленкой окисла и основного карбоната, который в дальнейшем предохраняет металл от атмосферного действия атмосферных реагентов. Благодаря этому свойству цинк применяется для покрытия железных листов и проволоки. Также цинк применяется для извлечения серебра из серебросодержащего свинца по процессу Паркеса; для получения водорода в результате разложения соляной кислоты; для вытеснения металлов с более низкой химической активностью из растворов их солей; для изготовления гальванических элементов; в качестве восстановителя во многих химических реакциях; для получения многочисленных сплавов с медью, алюминием, магнием, свинцом, оловом и другими металлами.


Диплом на заказ


1. Личная информация помните что указанные контактные данные будут присутствовать на Вашем сертификате поэ
2. семилетнего ребенка
3. вариантуголовитьубить Уголовное правосовокупность уголовно правовых норм определяющая круг деяний кото
4. Фіскальні аспекти оподаткування експортноімпортних операцій із сільськогосподарською продукцією
5. то ли я дурак то ли лыжи не едут.
6. Электромагнитных излучений природного или искусственного происхождения существует множество-это и радиот
7. Тема- Технология приготовления заправочных супов
8. Кислотність ґрунті
9.  Таможенные операции предшествующие подаче таможенной декларации
10. Числовая и нечисловая обработка информации
11. Физикохимические свойства нефтепродуктов Основные физикохимические свойства нефтепродуктов оказываю
12. либо коллектива между коллективами между социальными группами слоями между странами и т.html
13. Воспитание в современной школе- проблемы, достижения, инновации
14. Условия жизни в это время стремительно расширяются- рамки семьи раздвигаются до пределов улицы города стра
15. Кожа в затылочном отделе толще чем в лобном; покрыта волосами; много сальных желез
16.  В изучение Центральной Азии внесли большой вклад русские путешественники Е
17. И. Рерих писала- ldquo;Вообще Владыка очень советует всем приучаться принимать соду два раза в день.html
18. Виды измеренийВ зависимости от получения результата непосредственно в процессе измерения или после изме
19. Техногенные опасности и защита от них
20. Методические рекомендации для преподавателей к практическому занятию с врачами общей практики по теме-