Цинк -общая характеристика металла Нахождение в природе Химические свойства Оксид цинка Гидроксид цинка Применение цинка и сплавов

2 Цинк общая характеристика Цинк элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы, с атомным номером 30. Простое вещество цинк хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка). В четвертом периоде цинк является последним d-элементом, его валентные электроны 3d 10 4s 2. В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего энергетического уровня, поскольку конфигурация d 10 является очень устойчивой. В соединениях для цинка характерна степень окисления +2.

3 Нахождение в природе В свободном состоянии в природе не встречается. Образует более 70 минералов, важнейшими из которых являются: сфалерит (цинковая обманка) ZnS, смитсонит ZnCO 3, каламин Zn 4 (OH) 2 Si 2 O 7 H 2 O, цинкит ZnO, виллемит Zn 2 SiO 4, франклинит ZnFe 2 O 4. сфалерит

4 Химические свойства цинка Цинк химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочноземельным металлам. Проявляет амфотерные свойства. Взаимодействие с неметаллами При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка: 2Zn + O 2 = 2ZnO. При поджигании энергично реагирует с серой: Zn + S = ZnS. С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора: Zn + Cl 2 = ZnCl 2. При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды: 3Zn + 2P = Zn 3 P 2. С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует. Взаимодействие с водой Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода: Zn + H 2 O = ZnO + H 2.

5 Химические свойства цинка Взаимодействие с кислотами В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ; Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2. Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония: 4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот: Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O; Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Взаимодействие со щелочами Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2 при сплавлении образует цинкаты: Zn + 2KOH = K 2 ZnO 2 + H 2.

6 Химические свойства цинка Взаимодействие с аммиаком С газообразным аммиаком при С образует нитрид цинка: 3Zn + 2NH 3 = Zn 3 N 2 + 3H 2 ; растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка: Zn + 4NH 3 + 2H 2 O = [Zn(NH 3 ) 4 ](OH) 2 + H 2. Взаимодействие с оксидами и солями Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов: Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4 ; Zn + CuO = Cu + ZnO.

7 Оксид цинка Оксид цинка (II) ZnO белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску. Плотность 5,7 г/см 3, температура возгонки 1800 С. При температуре выше 1000 С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом: ZnO + C = Zn + CO; ZnO + CO = Zn + CO 2 ; ZnO + H 2 = Zn + H 2 O. С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей: ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O; ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 [Zn(OH) 4 ]. При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты: ZnO + CoO = CoZnO 2. При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом: 2ZnO + SiO 2 = Zn 2 SiO 4, ZnO + B 2 O 3 = Zn(BO 2 ) 2.

8 Гидроксид цинка Гидроксид цинка (II) Zn(OH) 2 бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. Плотность 3,05 г/см 3, при температуре выше 125 С разлагается: Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O. Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах: Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O; Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Zn(OH) 4 ]; также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка: Zn(OH) 2 + 4NH 3 = [Zn(NH 3 ) 4 ](OH) 2. Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами: ZnCl 2 + 2NaOH = Zn(OH) 2 + 2NaCl.

9 Получение цинка Для получения металлического цинка используют гидро- и пирометаллургический процесс. При переработке цинковых руд в результате их обогащения получают цинковый концентрат, который подвергают обжигу: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2 затем из оксида цинка получают металлический цинк двумя способами. Пирометаллургический процесс Оксид цинка сплавляют с коксом при температуре С в огнеупорных ретортах: ZnO + C = Zn + CO; пары цинка конденсируются. Гидрометаллургический процесс Оксид цинка растворяют в серной кислоте: ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O; полученный раствор сульфата цинка подвергают электролизу, на катоде выделяется цинк: 2ZnSO 4 + 2H 2 O электролиз 2Zn + O 2 + 2H 2 SO 4

10 Применение цинка и его соединений Металлический цинк используется в качестве антикоррозионного покрытия железа и стали, применяется в аккумуляторах и типографском деле. В металлургии используется для отделения свинца от серебра и золота, для выделения кадмия, индия, золота из растворов, в качестве восстановителя в органическом синтезе. Оксид цинка применяется в качестве белого пигмента красок, является активатором вулканизации и наполнителем в резиновой промышленности, используется в косметической промышленности и в медицине. Хлорид цинка используется в медицине в качестве антисептика и в виде растворов в соляной кислоте при паянии. Сульфид цинка применяется в качестве люминофоров в электронно-лучевых трубках. Сульфат цинка применяется в медицине в качестве антисептика