Ցինկ

Ցինկ (լատին․՝ Zincum), քիմիական տարր է, որի նշանն է Zn, տարրերի պարբերական համակարգի պարբերության, 2-րդ խմբի տարր։ Կարգահամարը՝ 30, ատոմական զանգվածը՝ 65,38։ d տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3d¹⁰4s²։ K, L, M թաղանթները լրացված են։

30 Պղինձ ← Ցինկ → Գալիում Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 30Zn
Փափուկ կապտա-սպիտակավուն մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Ցինկ / Zincum (Zn), Zn, 30
Խումբ, պարբերություն, բլոկ	2, , d
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	65,38(2)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Ar] 3d10 4s2
Ատոմի շառավիղ	138 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	125 պմ
Իոնի շառավիղ	(+2e) 74 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1,65 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	-0,76 В
Օքսիդացման աստիճաններ	0; +2
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	905,8(9,39) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	419,6 °C
Եռման ջերմաստիճան	906,2 °C
Մոլային ծավալ	9,2 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	վեցանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=2,6648 c=4,9468
C/a հարաբերություն	1,856
Դեբայի ջերմաստիճան	234 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 116 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

30	Ցինկ
Zn 65,39
3d104s2

Բնական ցինկը բաղկացած է ⁶⁴Zn (48,89 %), ⁶⁶Zn (27,86 %), ⁶⁷Zn (4,11 %), ⁶⁸Zn (18,57 %) և ⁷⁰Zn (0,62 %) կայուն իզոտոպներից։ Ստացվել են 57, 60-77 և 79 զանգվածի թվերով 15 ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնցից ամենաերկարակյացը ⁶⁵Zn-ն է (T_1/2=249,7 օր)։ Ցինկը մարդու օգտագործած ամենահին տարրերից է։

Ցինկը պարունակվում է որոշ ֆերմենտներում և ակտիվացնում է դրանց գործառույթները։

Պատմություն

Արույրը՝ ցինկի և պղնձի համաձուլվածքը, հայտնի էր դեռևս Հին Հունաստանում, Հին Եգիպտոսում, Հնդկաստանում (7-րդ դար) և Չինաստանում (11-րդ դար)։ Երկար ժամանակ չէր հաջողվում անջատել մաքուր ցինկը^[2]։ Անգլիայում 1978 թվականին Ուիլիամ Չեմպիոնի կողմից արտոնագրվեց ցինկի առանձնացման մեթոդը։ Ցինկի արդյունաբերական նպատակով զտումը նույնպես սկսվել է 18-րդ դարում։

1973 թվականին Բրիստոլում շահագործվեց Ուիլիամ Չեմպիոնի կողմից հիմնադրված առաջին ցինկի գործարանը, որտեղ ցինկի ստացումը կատարվում էր առանձնացման մեթոդով^[3]։ Ա.Ս. Մարգգրաֆը 1976 թվականին Գերմանիայում մշակեց մաքուր ցինկի առանձնացման մեթոդ, որը նման էր Չեմպիոնի մաքուր ցինկի առանձնացման եղանակին՝ կավե հրակայուն թորանոթներում առանց օդի հոսքի խառնուրդի օքսիդի և քարածխի հալման, ապա սառնարաններւմ ցինկի գոլորշու հեղուկացման ճանապարհով։

Մարգգրաֆը իր մեթոդը ամենայն մանրամասնությամբ նկարագեց, ինչով հիմք դրվեց ցինկի արտադրությանը։ Այդ պատճառով նրան հաճախ անվանում են ցինկը հայտնագործող^[4]։

Անվան ստուգաբանություն

Առաջին անգամ «ցինկ» բառը հանդիպում է Պարացելսի աշխատանքներում, ով այդ մետաղը Liber Mineralium II գրքում^[5] անվանել է «zincum» կամ «zinken»։ Ցինկ բառը, հավանաբար, ծագել է այդ բառից։ Գերմաներենից թարգմանաբար zinke նշանակում է «ատամիկ» (մետաղական ցինկի բյուրեղները նման են ասեղների)^[6]։

1805 թվականին շեֆիլդացի Չարլս Գոբսոնը և Չարլս Սիլվեստրն արտոնագրեցին ցինկի՝ գլանում 100-150 ջերմաստիճանում մշակման մեթոդը։ 1915 թվականին Կանադայում և ԱՄՆ-ում գործարկվեցին էլեկտրոլիտային ձևով ցինկի ստացման առաջին գործարանները^[7]։

Բնության մեջ

Սֆալերիտ

Ցինկը տարածվածությամբ 23-րդ տարրն է, պարունակությունը երկրակեղևում՝ 8,3-10⁻³ զանգվածային %։ Հայտնի են ցինկի 66 միներալները, որոնցից կարևորներն են՝

• սֆալերիտը,
• ցինկիտը,
• վիլլեմիտը,
• կալամինը և այլն։

Ցինկը Երկրի վրա ջրի (հատկապես տաք) հետ տեղաշարժվող տարր է։ Ցինկի միջին պարունակությունը կենդանի նյութերում՝ 5-10⁻⁴ % է։ Մարդու օրգանիզմի օրական պահանշը 5-20 մգ է։ Մասնակցում է շնչառական, սպիտակուցային փոխանակության ֆերմենտային պրոցեսներին, պտղի կմախքի ձևավորմանը, ակտիվացնում է սեռական գեղձերի աշխատանքը։ Ցինկը էական դեր է խաղում ԴՆԹ-ի համապատասխան մասերում ինֆորմացիոն ՌՆԹ-մոլեկուլների սինթեզի, ռիբոսոմների և կենսապոլիմերների կայունացման համար։

(ZnS)

Բույսերում ցինկը կարգավորում է աճը, մասնակցում է արիպաոֆանի առաջացմանը, մեծացնում բույսի դիմացկունությունը ցրտի, շոգի և երաշտի նկատմամբ։ Ցինկի պակասը մարդու օրգանիզմում դանդաղեցնում է սեռահասունության պրոցեսը, առաշացնում է գաճաճություն։

Հանքավայրեր

Ցինկի հանքավայրեր հայտնի են Իրանում, Ավստրալիայում, Բոլիվիայում, Ղազախստանում^[8]։ Հայաստանում ցինկ արդյունահանվում է Արմանիսի, Շահումյանի հանքավայրերում^[9]։

Ստացում

Ցինկի ստացման աղբյուրը բազմամետաղական սուլֆիդային հանքանյութերն են, որոնք պարունակում են 1-4 % Zn և այլ մետաղներ (Cu, Pb, Ag, Au, Cd, А1 և այլն)։ Արտադրվող ցինկի մոտ կեսն օգտագործվում է պողպատը կոռոզիայից պաշտպանելու համար (ցինկապատում)։ Ցինկից ձուլում են ինքնաթիռների և այլ մեքենաների մանր և ձևավոր մասեր։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ցինկը սպիտակ, արծաթափայլ, կապտավուն երանգով մետաղ է։ Հալման ջերմաստիճանը՝ 419,5 °C, եռմանը՝ 906 °C, խտությունը՝ 7133 կգ/մ³ (20 °C)։ Պլաստիկ է՝ 100-150 °C-ում դյուրակռելի և գլանվող։ Քիմիապես ակտիվ է, ուժեղ վերականգնիչ, օքսիդավերականգնման նորմալ պոտենցիալը -0,76 վ։

Միացություններում երկարժեք է։ Օդում պատվում է օքսիդի, իսկ СО₂-ի և խոնավության առկայությամբ՝ հիմնային կարբոնատի շերտով և խամրում (100 °C-ում շատ արագ)։

Քիմիական հատկություններ

Օդում կամ թթվածնում տաքացնելիս ցինկը այրվում է կապտավուն բոցով, առաջացնելով ցինկի օքսիդ։ Հիդրօքսիդը՝ Zn(OH)₂, սպիտակ, ջրում չլուծվող նյութ է, ամֆոտեր է՝ լուծվում է թթուներում և ալկալիներում։

${\displaystyle {\mathsf {2Zn+O_{2}\rightarrow 2ZnO}}}$

Ցինկի հիդրիդը՝ ZnH₂, մետաղակերպ է, տաքացնելիս քայքայվում է ջրում՝ հիդրոլիզվում։ Հալոգենների հետ ցինկը միանում է խոնավության առկայությամբ՝ առաջացնելով հալոգենիդներ։ Ծծմբի և ցինկի ռեակցիան սկսվում է տաքացնելիս ստացվում է ցինկի սուլֆիդ։

${\displaystyle {\mathsf {ZnO+2HCl\rightarrow ZnCl_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Zn+2HCl\rightarrow ZnCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}$

Ամոնիակում տաքացնելիս (600 °C) ստացվում է ցինկի նիտրիդ՝ Zn₃N₂, ացետիլենում՝ կարբիդ (ZnC₂)։ Մետաղների հետ առաջացնում է համաձուլվածքներ և ներմետաղական միացություններ։ Կարևոր են նաև ցինկ օրգանական միացությունները։

Ցինկը լուծվում է անօրգանական թթուներում՝ առաջացնելով ցինկիի աղեր։ Ցնկի ջրում լուծված աղերը տաքացնելիս հիդրոլիզվում են։ Հայտնի են կոմպլեքսային աղերը՝ [Zn(NH₃)₄]SO₄ և այլն։

${\displaystyle {\mathsf {Zn+2NaOH+2H_{2}O\rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }}}$

Ցինկը լուծվում է նաև ալկալիների լուծույթներում և հալույթներում․ ստացվում են ցինկատներ՝ M₂[Zn(OH)₄] կամ M₂ZnO₂ և ջրածին։ Ալկալիական մետաղների ցինկատները լուծելի են ջրում։ Չափազանց մաքուր ցինկը (99,999 % և ավելի) թթուներում չի լուծվում անգամ տաքացնելիս։

Կիրառություն

2010 թվականի ցինկ արտադրող երկրները

Դասակարգում	Երկիր	Տոննա
1	Չինաստան	3,500,000
2	Պերու	1,520,000
3	Ավստրալիա	1,450,000
4	Հնդկաստան	750,000
5	ԱՄՆ	720,000
6	Կանադա	670,000

Արտադրվող ցինկի մոտ կեսն օգտագործվում է պողպատը կոռոզիայից պաշտպանելու համար (ցինկապատում)։ Ցնկից ձուլում են ինքնաթիռների և այլ մեքենաների մանր և ձևավոր մասեր։

Օգտագործվում է գալվանական բջիջներ (էլեկտրոդ) պատրաստելու, ցիանական լուծույթից ոսկին անջատելու համար։ Ցինկի փոշին, որպես վերականգնիչ, կիրառվում է քիմիական տեխնոլոգիական տարբեր պրոցեսներում։ Լայնորեն կիրառվում են ցինկ պարունակող պղնձի (արույր, նեյզիլբեր), կապարի և այլ մետաղների համաձուլվածքները։

Ցինկի համաձուլվածքները կիրառվում են կարբյուրատորների և պոմ պերի իրանների, սահքի առանցքակալների միջադիրների, դեկորատիվ շինվածքների պատրաստման համար։

Ցինկի քլորիդը օգտագործվում է որպես արծնիչ ատամի ցեմենտ պատրաստելու, փայտանյութը փտումից պաշտպանելու, մետաղի մակերևույթը զոդումից առաջ օքսիդից մաքրելու համար։

Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է որպես վուլկանիզատոր, վուլկանացման ակտիվատոր, կատալիզատոր և սպիտակ պիգմենտ, բժշկության մեջ, կոսմետիկայում։

Տես նաև

• Ցինկի քլորիդ
• Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)(անգլ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — ISSN 0033-4545. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
2. Pollard A., Heron C. Archaeological Chemistry. — Royal Society of Chemistry, 2008. — С. 204.
3. Zinc. — Marshall Cavendish, 2006. — С. 9.
4. Gray L. Zinc. — Marshall Cavendish, 2006. — С. 9.
5. Hoover, Herbert Clark (2003), Georgius Agricola de Re Metallica, Kessinger Publishing, էջ 409, ISBN 0766131971
6. Gerhartz, Wolfgang; և այլք: (1996), Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (5th ed.), VHC, էջ 509, ISBN 3527201009 {{citation}}: Explicit use of et al. in: |author2= (օգնություն)
7. Աշխարհում ցինկի արտադրությունը և օգտագործումը նվազել է, իսկ Չինաստանում՝ բարձրացել(չաշխատող հղում)
8. «Աշխարհի խոշորագույն միամետաղային հանքավայրերը։». Արխիվացված է օրիգինալից 2010 թ․ հունիսի 19-ին. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 30-ին.
9. "Mining Industry in Armenia 2011" Արխիվացված 2014-08-01 Wayback Machine, Armenian Development Agency Research and Information Department, 2011.

Արտաքին հղումներ

• Ցինկը Webelements-ում
• Ցինկը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Արխիվացված 2006-08-08 Wayback Machine
• Ցինկ և ցինկային անոդ Արխիվացված 2007-06-02 Wayback Machine

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 12, էջ 159)։