Цинк, его свойства и сплавы

Цинк. Химический элемент, символ Zn (нем. Zink, лат. Zincum, означает — бельмо, белый налёт: характерная окраска его соединений), имеет порядковый номер 30, атомный вес 65, 38, валентность II, плотность 7, 13 г/см3, температуру плавления 419, 46°С, температуру кипения 906°С.

Цинк – металл голубовато-белого цвета, медленно покрывающийся на воздухе плотным серым защитным слоем, состоящим из карбоната цинка ZnCO3 и окиси цинка ZnO, вследствие чего блеск металла исчезает. Защитная плёнка такого же состава образуется во влажном воздухе на оцинкованном железе.

Цинк растворяется в кислотах:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ;

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O ;

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O.

При растворении в щелочах протекает реакция:

Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2.

Цинк – сильный восстановитель, легко вытесняет из раствора другие металлы (Cu, Ca, Fe и др.).

При 500°С цинк горит голубовато-белым пламенем; на поверхность около пламени выпадает оксид цинка (flores zinci) в виде порошка. В нагретом состоянии он жёлтого цвета, а в холодном — белого.

Цинк относительно мягкий металл — он мягче олова, но твёрже свинца. При комнатной температуре он довольно хрупок; при температурах 110-150°С хорошо поддаётся обработке давлением, его можно прокатывать в тонкие листы или протянуть в проволоку, а при температуре выше 200°С становится настолько хрупким, что его можно распылять. Пластичность литого цинка после деформации значительно увеличивается.

Со многими металлами цинк образует сплавы, в том числе с железом, никелем, медью, алюминием, серебром, золотом, висмутом и другими. Цинк и его сплавы имеют низкий предел ползучести и значительно изменяют свои свойства и размеры при естественном старении. Электропроводность цинка составляет примерно 28%, а теплопроводность 24% от соответствующих показателей серебра.

На защиту от коррозии металлических конструкций (цинкование) и кровельных материалов расходуется около половины производимого в мире цинка. Много цинка идёт на производство латуней и других сплавов. Он также входит в состав подшипниковых сплавов. Цинк также применяется в щелочных аккумуляторах, в гальванических элементах, в качестве присадки в сплавах благородных металлов.

Из многих соединений цинка особенно важны два. Это — оксид ZnO и сульфид — ZnS. ZnO, рыхлый белый порошок, является основой цинковых белил (в отличие от свинцовых белил на воздухе не темнеет и безвреден), компонентом молочного стекла и цинковой мази, применяемой при кожных заболеваниях, также используется как наполнитель каучука, пластмасс. ZnS способен светиться под действием электронного луча, им покрыты экраны телевизоров (электронно-лучевые трубки), осциллографов и т.д. и также его применяют в производстве красок в смеси с BaSO4, называемой литопон (Lithopon).

Хлористый цинк употребляют в виде раствора, получаемого растворением цинка в соляной кислоте. Такой раствор в технике служит для пайки металлов, пропитывания древесины для предохранения от гниения и т.д.

Способность цинка давать сплавы с серебром и золотом используют в металлургии для извлечения благородних металлов. Цинковую пыль применяют для осаждения золота и серебра из растворов при их получении гидрометаллургическим способом, а также в химической промышленности и для очистки от меди и кадмия растворов цинка перед их электролизом.

Свойства цинка сильно меняются под влиянием примесей. Свинец, висмут, сурьма, мышьяк имеют очень малую растворимость в цинке и отрицательно влияют на его технологические свойства.

Олово, находящееся в цинке, при его затвердевании выделяется в виде эвтектики, плавящейся при температуре 199°С. Если в цинке одновременно присутствуют олово и свинец, образуется тройная эвтектика с температурой плавления 150°С. При горячей обработке давлением такой сплав легко разрушается.

Железо повышает твёрдость и хрупкость цинка. При содержании железа в цинке выше 0, 2% прокатка цинка затрудняется из-за его повышенной хрупкости.

Алюминий, магний и медь положительно влияют на свойства цинка. При повышенном содержании свинца, олова, кадмия или магния скорость коррозии цинка возрастает, особенно под действием горячей воды или пара. В контакте с более электроположительными металлами скорость коррозии цинка резко возрастает. В связи с этим цинк применяют в качестве протектора (защиты) для всех более благородных металлов, за исключением свинца.

Под действием органических кислот, например кислых пищевых продуктов, цинк образует токсичные соли, поэтому его не следует применять в пищевой промышленности.

Смотрите также основные физические и механические свойства цинка.

Цинк, его свойства и сплавы: цинк.Цинк, его свойства и сплавы: реакция в соляной кислоте.Цинк, его свойства и сплавы: реакция в серной кислоте.Цинк, его свойства и сплавы: реакция в азотной кислоте.

Цинк (часть корпуса старой батарейки).

Бурная реакция в соляной кислоте. Кислота нагрелась и обесцветилась (была немного желтоватая). Выделяется водород; если к верху пробирки поднести зажжённую спичку, то будет слышен хлопок. За 2–3 минуты реакция закончилась.

В серной кислоте реакция идёт медленно — пузырьки движутся как в замедленном кинофильме.

В азотной кислоте пластинка цинка «растворилась» быстрее, чем в соляной. Кислота нагрелась, выделяется бурый оксид азота.

КОНЕЦ

 

© П.М.В., 2017

SiteHeart