Что такое цинк?

Что такое цинк?

Цинк (символ элемента: Zn) — переходный металл с атомным номером 30. Сам по себе цинк имеет атомный вес 65,38, плотность 7,12 г/см3, температуру плавления 419,5 °C и температуру кипения 907 °C. Это серебристо-белый металл с голубоватым оттенком. Это амфотерный металлический элемент, растворимый как в кислотах, так и в щелочах.

Одной из его характеристик является то, что он имеет относительно высокую тенденцию к ионизации, и это свойство может быть использовано для электродов аккумуляторов и цинкования. Он также является важным микроэлементом в живых организмах и играет важную роль в поддержании нормального чувства вкуса и в создании ферментов, которые регулируют метаболизм.

Химические свойства цинка

Рисунок 2. Химические свойства цинка и изображение цинковой руды

Химические реакции

Оставленный на воздухе, цинк сам по себе постепенно образует оксидную пленку и теряет металлический блеск поверхности. Он нерастворим в воде, но растворяется в неокисляющих кислотах, выделяя газообразный водород, и растворяется в щелочных растворах, образуя комплексные соли цинковой кислоты и щелочи.

Например, при реакции с соляной кислотой продуктами являются хлорид цинка и водород. При реакции с гидроксидом натрия образуются ион тетрагидроксоцинка(II) и водород. Кроме того, при наличии диоксида углерода образуются основные карбонаты.

Соединения цинка

Природные цинковые руды включают сфалерит (обманка или сфалерит, химическая формула: ZnS), анортит (гемиморфит или каламин, химическая формула: Zn4Si2O7(OH)2・H2O), смитсонит (химическая формула: ZnCO3) и цинкит (химическая формула: ZnO). Цинковая руда в основном добывается в состоянии, в котором она соединена с другими элементами, такими как сера, кремний и кислород.

Сфалерит считается особенно важной рудой как источник цинка. Сфалерит также может содержать редкие металлы, такие как индий и галлий.

Применение цинка

Рисунок 3. Примеры промышленного применения цинка

• Сплавы
  Применение сплавов включает латунь (медь и цинк), нейзильбер (медь, цинк и никель) и литье под давлением.
• Цинкование
  Свойство цинка иметь большую тенденцию к ионизации, чем железо, используется в цинковании. Когда цинковое покрытие наносится на поверхность стальных материалов, тонкая пленка цинка на поверхности предотвращает проникновение воды и кислорода в материал, тем самым препятствуя образованию ржавчины железа.
  Кроме того, поскольку тенденция к ионизации цинка выше, чем у внутренней стали, даже если сталь открыта из-за царапин и т. д., поверхностный цинк будет преимущественно растворяться, чтобы защитить внутреннюю сталь. Цинкование используется в различных областях, таких как автомобильные детали, электротехнические изделия, компьютеры и строительные материалы.
• Цинкнаполненная краска
  Краски, содержащие от 70% до 95% цинкового порошка, называются цинкнаполненными красками и используются для антикоррозионных покрытий. В дополнение к прямому покрытию, его также можно использовать в качестве ремонтного средства для горячего цинкования.
  Эпоксидные смолы обычно используются для органических красок с высоким содержанием цинка, а алкилсиликаты для неорганических красок с высоким содержанием цинка в качестве растекающихся агентов для формирования покрывающей пленки.
• Электроды и электролиты для батарей
  В марганцевых сухих батареях цинк используется для отрицательного электрода, а хлорид цинка для электролита. Другие области применения хлорида цинка включают активированный уголь, красители и агрохимическое производство.
• Оксид цинка
  Белый порошок оксида цинка также используется в пигментах, солнцезащитных кремах и фармацевтических препаратах. Он также широко используется в косметике, особенно в качестве заменителя свинца, который когда-то использовался в пудре для лица и является высокотоксичным. Цинк считается чрезвычайно низкотоксичным по сравнению со свинцом.
• Сульфат цинка
  Сульфат цинка используется в качестве раствора для коагуляции жидкого вискозного волокна в процессе его производства. Он также используется в качестве добавки в глазные капли и иногда добавляется в порошкообразные формулы для ухода за детьми, домашними животными и скотом для усиления их минерального содержания. Кроме того, он используется для предотвращения повреждения сельскохозяйственных культур пестицидами, такими как бордосский раствор, который является фунгицидом.

2. Цинк в организме человека и продуктах питания

Цинк присутствует в организме взрослого человека в количестве около 2000 мг и в основном распределен в различных мышцах, костях, коже, печени и мозге. Он участвует в различных реакциях в организме как структурный компонент цинксодержащих ферментов (ДНК-полимераза, РНК-полимераза, алкогольдегидрогеназа, карбоангидраза и т. д.), которые оказывают метаболически регулирующее действие. Типичные роли включают синтез ДНК, синтез белка, удаление активных форм кислорода и поддержание нормального вкуса.

Согласно рекомендациям по диетическому потреблению 2020 года, рекомендуемое потребление цинка установлено на уровне около 11 мг/день для взрослых мужчин и 8 мг/день для взрослых женщин. Дефицит цинка может вызывать такие симптомы, как дерматит, нарушения вкуса и иммунная дисфункция. У детей также было отмечено, что может возникнуть задержка роста.

Цинк в изобилии содержится в рыбе, моллюсках и мясе, а в некоторых продуктах питания можно упомянуть устриц, свиную печень и постную говядину. Он также содержится в соевой муке и орехах.

Когда цинк принимается вместе с лимонной кислотой и витамином С, его эффективность всасывания, как говорят, увеличивается. С другой стороны, фитиновая кислота, которой много в рисовых отрубях и коричневом рисе, подавляет всасывание цинка, поэтому необходимо учитывать комбинации продуктов.

3. Добавки с цинком

Цинк доступен в продаже как отдельная добавка, а также в сочетании с другими ингредиентами, такими как поливитамины и минералы. Цинк в добавках принимает различные формы солей, включая глюконат цинка и сульфат цинка.

Добавки обычно принимают с водой во время или после еды. Кофе, чай и другие напитки, содержащие кофеин или танины, могут связывать их с питательными веществами и препятствовать их усвоению.

Чрезмерное потребление цинка также может вызвать дефицит меди, тошноту, рвоту, проблемы с желудком и нарушения иммунитета.