Что такое цинк и для чего он нужен? Цинк - подробная характеристика свойств с фото; суточная потребность в элементе; описание избытка и дефицита данного вещества в организме с симптомами

Цинк в природных условиях представляет собой металл серебристо-белого цвета (см. фото). Он довольно хрупок при комнатной температуре, при повышении ее до 100-150 градусов Цельсия металл становится более пластичным. Цинк плавится при температуре 692°C, а закипает при 1180°C.

Цинк известен еще с древних времен в Греции, Египте, Китае и Индии, где его использовали в сплаве с медью – латунью. В чистом виде был выделен только в середине 18 века.

Происхождение названия точно не установлено, есть несколько версий. Например, с латыни zincum переводится как «белый налет» и происходит от древнегерманского цинко, означающего бельмо на глазу. Т.к. получаеют его осаждением на алюминиевых катодах. Непосредственно название «цинк» закрепили за элементом лишь в 1920-х годах.

В природе его находят в виде солей в составе минералов. Используется в промышленности в качестве защитного слоя от коррозии, защиты тканей, противогрибкового средства. Также его применяют в производстве фарфора и цемента для лечения зубов.

Действие цинка, его роль в организме

Действие макроэлемента обусловлено его нахождением в составе более чем сорока ферментов. Цинк – один из важнейших элементов для жизнедеятельности человека, он играет немаловажную роль в организме! Еще в древнем Египте его использовали в составах для заживления ран. Сегодня ученые доказали, что цинк напрямую участвует в укреплении иммунитета, поддержании уровня гормонального фона, а также он стабилизирует рост. Это химическое вещество содержится в клетках крови, мышечных тканях, костях, печени, почках и даже в сетчатке глаз. Элемент способствует не просто длительной жизнедеятельности, но еще и помогает сохранять молодость и избавляться от усталости.

Цинк оказывается в организме вместе с едой и таким образом попадает в тонкий кишечник, откуда после всасывания с кровью заносится в печень, а уже потом разносится по всем клеткам организма.

Ранее упомянутый химический элемент осуществляет функции антиоксидантов, и специалисты отмечают, что сегодня даже у молодых людей сильно снижено их количество. Это оказывает влияние на эндокринную систему и женскую репродуктивность. Девушки со сниженным уровнем цинка страдают от нехватки выработки половых гормонов и продолжают расти, когда все остальные их сверстницы уже останавливаются в росте. Отмечаются у них очень длинные конечности и внешняя инфантильность, нарушаются отложения жировых клеток. Кроме того нарушается менструальный цикл.

У мужчин же цинк позволяет контролировать рост предстательной железы и служит профилактикой развития аденомы простаты, мужского бесплодия. Кроме того, именно этот макроэлемент активирует деятельность сперматозоидов и половых гормонов вообще.

В пожилом возрасте уровень цинка необходимо повышать, а иначе могут возникать потеря слуха, прогресс развития атеросклероза, частые инфекционные заболевания. Кроме того достаточное количество элемента положительно сказывается на функции мозга (внимание, память и др.).

Очень большое количество макроэлемента, как ни странно, содержится в волосах. Даже больше чем в крови и почках. Если возникают проблемы с волосяным покровом (выпадение, ломкость, тусклость), стоит задуматься о восполнении полезного вещества. Всем известно, что именно витамин А влияет на внешнюю привлекательность. Но случается так, что даже усиленный прием ретинола не решает проблем с кожей, волосами и ногтями. Просто цинк является, своего рода, активатором витаминов А и Е. Таким образом, без него не могут проходить процессы регенерации кожных покровов, работы сальных желез и здорового роста волос и ногтей. Также элемент помогает бороться с угревой сыпью.

При ревматизме тоже стоит позаботиться о приеме цинка. Согласно научным экспериментам, группа больных с ревматизмом и артритом, принимая этот элемент, уже через три месяца заметили ослабление болей и воспаление суставов настолько, что могли спокойно совершать продолжительные прогулки.

Не только кожа, ногти и волосы нуждаются в цинке. Он также необходим зубам для профилактики инфекционных заболеваний десен и полости рта.

Интересный факт: высокая смертность новорожденных мальчиков часто бывает вызвана дефицитом элемента и связано это может быть с проблемами усвоения этого элемента матерью во время беременности. Также возможны выкидыши, гестоз. Потребности женского пола значительно меньше.

Итоги: цинк содержится в крови, костях и тканях организма. Влияет он на развитие иммунной системы, зрение (в комплексе с витаминами В), работу нервной системы, рост, размножение, кроветворение и обмен веществ. Кроме того, он крайне необходим спортсменам для выработки тестостерона, поскольку увеличивает выносливость и силу мышц.

Женщины порадуются тому факту, что цинк сохраняет их молодость и привлекательный внешний вид, а во время беременности помогает избежать осложнений.

Благодаря регенеративным и антиоксидантным свойствам, макроэлемент уже 5000 лет назад использовался для заживления ран и ожогов. И даже сейчас его добавляют в мази, крема и лосьоны.

Суточная норма (потребность мужчин и женщин в данном веществе)

Суточная норма макроэлемента была определена только в 1970-х годах. Она составляет 15 мг для мужчин и 12 мг для женского пола. Хотя некоторые специалисты заявляют о норме, которая превышает современную в 2-3 раза. А статистика говорит, о том что большая часть населения планеты не получает даже заявленных дозировок.

Есть несколько факторов, при которых потребуется усиленная доза: беременность и кормление, физические и психологические нагрузки, возраст. Дозировку должен определять только врач.

Необходимо учитывать, что прием противозачаточных препаратов, лечение кортизоном и злоупотребление слишком сладкой и соленой пищей приводит к малой усвояемости цинка. А вот витамин В6 и магний, наоборот являются ближайшими помощниками данного элемента.

Признаки недостатка (дефицита) цинка в организме

Недостаток макроэлемента может быть вызван рядом причин, такими как плохое усвоение, недостаток поступления с едой и водой, нарушение работы щитовидной железы и эндокринной системы, болезни печени. Также поводом может послужить большое количество белков, фитина (возникает при употреблении соевого белка) и селена в продуктах питания. Но не только еда может вызывать такую проблему – физические и моральные нагрузки, стрессовые ситуации, нестабильный образ жизни и обилие вредных привычек могут сильно сказаться на усвоении элементов и качестве жизнедеятельности.

В организме происходит большой перерасход цинка при воспалениях и онкологических образованиях бронхов, предстательной железы, лейкозе. Это связано с тем, что при лечении этих болезней происходит активный рост клеток, в котором принимает участие элемент.

Есть еще целый перечень возможностей возникновения дефицита цинка:

Дефицит элемента довольно опасная вещь и может вызывать сложнейшие заболевания:

всевозможные патологии желудочно-кишечного тракта;
нервозность, быстрая утомляемость, нарушения сна;
депрессивные состояния, возникновение склонности к алкогольной зависимости;
гиперактивность;
потеря аппетита и вкусовых ощущений, обоняния;
уменьшается острота зрения;
малокровие;
болезни кожи, вроде угрей, дерматитов, экземы, язв, псориаза;
поражение ногтевых пластин (расслаивание, появление белых пятен), волосяного покрова (перхоть, замедление роста волос, обильное выпадение, облысение);
развитие сахарного диабета вследствие снижения уровня гормона инсулина;
задержка полового созревания, особенно у мальчиков, впоследствии может развиться импотенция и аденома простаты;
развитие патологий во время беременности или вообще бесплодие;
дестабилизация иммунной системы и, соответственно, частые респираторные заболевания и аллергические реакции;
преждевременное старение всего организма.

Недавно были проведены исследования, которые показали, что недостаток цинка способен вызывать развитие эпилепсии, особенно если отсутствует и второй компонент – таурин.

Очень важно соблюдать рацион питания детей, ведь нехватка элемента может привести к остановке роста. В некоторых странах Востока часто можно встретить людей карликового роста, именно из-за вышеуказанной причины.

Встречаются мази для заживления ран с высоким содержанием цинка. Но гораздо целесообразнее насытить пищу элементом, т.к. он будет воздействовать на организм в целом, что поспособствует природной регенерации. При приеме цинкосодержащих таблеток, в первую очередь необходима консультация врача, и не стоит забывать, что макроэлементы усваиваются только в органическом виде.

Эта способность к восстановлению очень требуется в послеоперационный период. При принятии обильного количества цинка за неделю до операции поможет восстановиться за более короткий период. Особенно после гинекологических вмешательств и удаления миндалин.

Язвы слизистых оболочек подразумевают употребление в пищу легкой вареной пищи, что усугубляет недостаток цинка, а также ученые обратили внимание, что такие заболевания могут самоликвидироваться при лечении цинком. Это говорит о том, что они были вызваны неврозами и диетами, выводящими элемент.

Во время беременности часто женщины замечают изменение вкусовых предпочтений. Именно в этот момент стоит усилить прием цинка, ведь в это время происходит формирование и развитие плаценты.

Современная экологическая ситуация приводит к тому, что дефицит цинка испытывает практически все население. Поэтому каждому стоит позаботиться о дополнительном его приеме.

Избыток цинка и отравление ним: каковы симптомы?

Переизбыток макроэлемента может наступить при употреблении более 2 грамм. А при приеме более 200 грамм цинк является средством, вызывающим рвоту. Длительный же прием 150 мг в день ухудшает иммунитет и способствует развитию язвенных образований в желудке. Острые отравления отмечаются возникновением рвотных рефлексов, диареей и появлением специфического привкуса в ротовой полости.

Причинами таких явлений могут быть продолжительные контакты с соединениями на производстве, прием препаратов, содержащих цинк, несогласованный с лечащим врачом или нарушение обмена веществ на клеточном уровне.

Интересный факт: токсическое отравление цинком можно получить при приготовлении и последующем хранении еды в оцинкованной посуде.

Обращайте внимание на такие признаки, если вышеперечисленные моменты имели место: упадок иммунной системы, патологии волос, кожи и ногтей, болезненные ощущения в желудке, нарушение работы простаты, поджелудочной железы и печени.

При более серьезных отравлениях могут возникать усиленное сердцебиение, боли в поясничном отделе и при мочеиспускании. Велика вероятность повышения содержания холестерина в сосудах.

Многие ученые сегодня считают, что передозировка элемента в органах человека практически невозможна, т.к. он не токсичен и не способен накапливаться в виде излишков в тканях. Особенно этому не сможет способствовать цинк из продуктов. Скорее в нынешнее время можно говорить о катастрофическом дефиците у всего человечества, о чем говорит рост характерных заболеваний и патологий.

Взаимодействие с другими веществами

Взаимодействие цинка с другими веществами происходит на уровне «враг-помощник». К числу первых можно отнести такие элементы как медь, ртуть, железо, кальций, селен. Также плохо действует на процесс усвоения танин, содержащийся в чае и кофе, алкоголь, лечение кортизоном и употребление противозачаточных препаратов, диуретиков, анаболических стероидов.

Такое полезное вещество, как клетчатка, может приводить к тому, что потери потребленного цинка составят до 80%. Поэтому вегетарианцам стоит обратить внимание на этот факт, т.к. из-за потребления большого количества фруктов и овощей, содержащих клетчатку и щавелевую кислоту, попадают в зону риска.

К группе помощников можно отнести витамин В6, С, А и Е. Еще может способствовать усвоению пиколиновая кислота и фтор.

Прием комплекса цинк+витамин В6+марганец способствуют уменьшению риска развития некоторых видов шизофрении.

Источники в пище

Продукты, содержащие цинк относятся и к животным, и к растительным источникам. В первую очередь это морепродукты, мясо животных и птицы, яйца, сыр. Из овощей стоит отметить томаты, чеснок, имбирь, свеклу, картофель, а из фруктов и ягод – апельсины, грейпфруты, инжир, яблоки, смородина, вишня. Еще не забывайте употреблять зерновые продукты, типа проросшей пшеницы, отрубей, бобовых.

Важный источник цинка это любые виды орехов и семечки подсолнечника, тыквенные, грибы, дрожжи.

Казалось бы, что такое количество пищи, богатой необходимым макроэлементом должно полностью справляться с проблемой нехватки. Но все чаще ведутся разговоры о проблеме дефицита цинка для всего человечества.

Однако не забывайте, что содержание элемента в растительных продуктах довольно низкое. К тому же усваивается лишь малая часть, поступающая с пищей. Поэтому поддержание вегетарианской диеты должно быть правильно сбалансировано. Такая пища часто выращивается на обедненных грунтах, к тому же проходит такую обработку и очистку в промышленных условиях, что в ней не остается и толики полезных элементов.

Например, хлеб можно есть, приготовив его на опаре, а не на дрожжах. Такие продукты обезвреживают действие фитина, содержащегося в соевых и бобовых продуктах. Добавляйте в рацион изделия из муки грубого помола, отруби и проросшие зерна. В данном вопросе главное не перестараться, ведь все эти вещества содержат в большом объеме клетчатку и могут вытеснять столь полезный для организма цинк.

Народное средство для восполнения дефицита элемента представляет собой всего лишь настой из березовых листьев. Просто и очень доступно, а что самое главное, эффективно!

Препараты на основе цинка

В аптеках сегодня можно найти препараты, которые помогают восполнять «прорехи» в поступлении макроэлемента. Но оговоримся сразу, что применение их должно происходить только с разрешения врача, т.к. легко можно заработать отравление и нарушить весь химический баланс в организме.

В качестве препаратов применяют сульфат и окись цинка в виде капель, растворов, присыпок, мазей и паст. Их применяют при коньюктивите, ларингите, кожных болезнях. Также можно использовать как дезинфицирующее и подсушивающее средство.

Препараты в виде свечей активно лечат геморрой и трещины в заднем проходе. Мужчины могут применять лекарства для борьбы с облысением в виде таблеток и в виде местного средства.

Сейчас работают над выпуском лекарственных средств с содержанием цинка в виде аэрозолей и шампуней.

Показания к назначению

Показания к назначению макроэлемента представляют собой целый список:

Высокие физические нагрузки – увеличивается выносливость и силовые показатели.
Акне – при наружном применении.
Возрастные нарушения работы сетчатки глаз (макулярная дегенерация).
Сахарный диабет (в качестве вспомогательного компонента).
ВИЧ / СПИД (аналогично).
Дерматиты, раны, ожоги, экземы, пролежни – для наружного применения.

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования Ленинградской области Подпорожский Политехнический техникум

Поисково-исследовательская работа по химии

Тема:

«Цинк и его свойства»

Выполнил(а): студент группы № 89

Фамилия, имя, отчество: Юриков Алексей Александрович

Проверил преподаватель: Ядыкина Людмила Алексеевна

Подпорожье

1. Положение в периодической системе и строение атома

2. История открытия

3. Нахождение в природе

4. Физические свойства

5. Химические свойства

6. Получение металлического цинка

7. Применение и значение для здоровья человека

8. Мои исследования

9. Литература

Положение в периодической системе

и строение атома

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30.

Он находится в четвертом периоде второй группы.

атомный вес = 65,37

валентность II

Природный цинк состоит из смеси пяти стабильных нуклидов: 64Zn (48,6% по массе), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) и 70Zn (0,6%).

Конфигурация двух внешних электронных слоев 3 s 2 p 6 d 10 4 s 2 .

История открытия

Сплавы цинка с медью - латуни - были известны еще древним грекам и египтянам. Цинк получали в 5 в. до н. э. в Индии. Римский историк Страбон в 60-20 годах до н. э. писал о получении металлического цинка, или «фальшивого серебра». В дальнейшем секрет получения цинка в Европе был утерян, так как образующийся при термическом восстановлении цинковых руд цинк при 900°C переходит в пар. Пары цинка реагируют с кислородом воздуха, образуя рыхлый оксид цинка, который алхимики называли «белой шерстью».

Металлический цинк

В XVI веке были предприняты первые попытки выплавлять цинк в заводских условиях. Но производство «не пошло», технологические трудности оказались непреодолимыми. Цинк пытались получать точно также как и другие металлы. Руду обжигали, превращая цинк в окись, затем эту окись восстанавливали углем...

Цинк, естественно, восстанавливался, взаимодействуя с углем, но... не выплавлялся. Не выплавлялся потому, что этот металл уже в плавильной печи испарялся – температура его кипения всего 906° С. А в печи был воздух. Встречая его, пары активного цинка реагировали с кислородом, и вновь образовывался исходный продукт – окись цинка.

Наладить цинковое производство в Европе удалось лишь после того, как руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха. Примерно так же «черновой» цинк получают и сейчас, а очищают его рафинированием. Пирометаллургическим способом сейчас получают примерно половину производимого в мире цинка, а другую половинугидрометаллургическим.

Следует иметь в виду, что чисто цинковые руды в природе почти не встречаются. Соединения цинка (обычно 1-5% в пересчете на металл) входят в состав полиметаллических руд. Полученные при обогащении руды цинковые концентраты содержат 48-65% цинка, до 2% меди, до 2% свинца, до 12% железа. И плюс доли процента рассеянных и редких металлов...

Сложный химический и минералогический состав руд, содержащих цинк, был одной из причин, по которым цинковое производство рождалось долго и трудно. В переработке полиметаллических руд и сейчас еще есть нерешенные проблемы... Но вернемся к пирометаллургии цинка – в этом процессе проявляются сугубо индивидуальные особенности этого элемента.

При резком охлаждении пары цинка сразу же, минуя жидкое состояние, превращаются в твердую пыль. Это несколько осложняет производство, хотя элементарный цинк считается нетоксичным. Часто бывает нужно сохранить цинк именно в виде пыли, а не переплавлять его в слитки.

В пиротехнике цинковую пыль применяют, чтобы получить голубое пламя. Цинковая пыль используется в производстве редких и благородных металлов. В частности, таким цинком вытесняют золото и серебро из цианистых растворов. Как ни парадоксально, но при получении самого цинка (и кадмия) гидрометаллургическим способом применяется цинковая пыль для очистки раствора сульфата меди и кадмия. Но это еще не все. Вы никогда не задумывались, почему металлические мосты, пролеты заводских цехов и другие крупногабаритные изделия из металла чаще всего окрашивают в серый цвет?

Главная составная часть применяемой во всех этих случаях краски - все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же дешева, пластична, хорошо прилипает к поверхности металла и не отслаивается при температурных перепадах. Мышиный цвет скорее достоинство, чем недостаток. Изделия, которые покрывают такой краской, должны быть не марки и в то же время опрятны.

На свойствах цинка сильно сказывается степень его чистоты. При 99,9 и 99,99% чистоты цинк хорошо растворяется в кислотах. Но стоит «прибавить» еще одну девятку (99,999%), и цинк становится нерастворимым в кислотах даже при сильном нагревании. Цинк такой чистоты отличается и большой пластичностью, его можно вытягивать в тонкие нити. А обычный цинк можно прокатить в тонкие листы, лишь нагрев его до 100-150° С. Нагретый до 250° С и выше, вплоть до точки плавления, цинк опять становится хрупким – происходит очередная перестройка его кристаллической структуры.

Листовой цинк широко применяют в производстве гальванических элементов. Первый “вольтов столб” состоял из кружочков цинка и меди. И в современных химических источниках тока отрицательный электрод чаще всего делается из цинка.

Значительна роль этого элемента в полиграфии. Из цинка делают клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фотографии. Специально приготовленный и обработанный типографский цинк воспринимает фотоизображение. Это изображение в нужных местах защищают краской, и будущее клише протравливают кислотой. Изображение приобретает рельефность, опытные граверы подчищают его, делают оттиски, а потом эти клише идут в печатные машины.

К полиграфическому цинку предъявляют особые требования: прежде всего он должен иметь мелкокристаллическую структуру, особенно на поверхности слитка. Поэтому цинк, предназначенный для полиграфии, всегда отливают в закрытые формы. Для «выравнивания» структуры применяют отжиг при 375°С с последующим медленным охлаждением и горячей прокаткой. Строго лимитируют и присутствие в таком металле примесей, особенно свинца. Если его много, то нельзя будет вытравить клише так, как это нужно. Если же свинца меньше 0,4%, то трудно получить нужную мелкокристаллическую структуру. Вот по этой кромке и «ходят» металлурги, стремясь удовлетворить запросы полиграфии.

Нахождение 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/см 3 , 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/см 3 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, ZnCO 3) встречается в виде белых (зелёных, серых, коричневых в зависимости от примесей) тригональных кристаллов плотностью 4,3-4,5 г/см 3 и твёрдостью 5 по шкале Мооса.

КАЛАМИН (Zn 2 SiO 4 *H 2 O*ZnCO 3 или Zn 4 (OH) 4 *H 2 O*ZnCO 3) 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/см 3 и твёрдостью 4,5-5 по шкале Мооса.

ВИЛЛЕМИТ (Zn 2 SiO 4) залегает в виде бесцветных или жёлто-коричневых ромбоэдрических кристаллов плотностью 3,89-4,18 г/см 3 и твёрдостью 5-5,5 по шкале Мооса.

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

ГАНИТ (Zn) имеет вид тёмно-зелёных кристаллов плотностью 4-4,6 г/см 3 и твёрдостью 7,5-8 по шкале Мооса.

Помимо приведённых, известны и другие минералы цинка:

монгеймит (Zn, Fe)CO 3

гидроцикит ZnCO 3 *2Zn(OH) 2

трустит (Zn, Mn)SiO 4

гетеролит Zn

франклинит (Zn, Mn)

халькофанит (Mn, Zn) Mn 2 O 5 *2H 2 O

госларит ZnSO 4 *7H 2 O

цинкхальканит (Zn, Cu)SO 4 *5H 2 O

адамин Zn 2 (AsO 4)OH

тарбуттит Zn 2 (PO 4)OH

деклуазит (Zn, Cu)Pb(VO 4)OH

леграндит Zn 3 (AsO 4) 2 *3H 2 O

гопеит Zn 3 (PO 4)*4H 2 O

Физические свойства

Цинк представляет собой синевато – белый металл средней твердости, плавящийся при 419° С, а при 913° С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см 3 . При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110°С он хорошо гнется и прокатывается в листы.На воздухе покрывается защитной оксидной пленкой.

Химические свойства

На воздухе при температуре до 100°С Цинк быстро тускнеет, покрываясь поверхностной пленкой основных карбонатов. Во влажном воздухе, особенно в присутствии СО 2 , происходит разрушение металла даже при обычных температурах. При сильном нагревании на воздухе или в кислороде Цинк интенсивно сгорает голубоватым пламенем с образованием белого дыма оксида цинка ZnO. Сухие фтор, хлор и бром не взаимодействуют с Цинком на холоду, но в присутствии паров воды металл может воспламениться, образуя, например, ZnCl 2 . Нагретая смесь порошка Цинка с серой дает сульфид Цинк ZnS.Сильные минеральные кислоты энергично растворяют Цинк, особенно при нагревании, с образованием соответствующих солей. При взаимодействии с разбавленной НCl и H 2 SO 4 выделяется Н 2 , а с НNО 3 - кроме того, NO, NO 2 , NH 3 . С концентрированной НCl, H 2 SO 4 и HNO 3 Цинк реагирует, выделяя соответственно Н 2 , SO 2 , NO и NO 2 . Растворы и расплавы щелочей окисляют Цинк с выделением Н 2 и образованием растворимых в воде цинкитов. Интенсивность действия кислот и щелочей на Цинк зависит от наличия в нем примесей. Чистый Цинк менее реакционноспособен по отношению к этим реагентам из-за высокого перенапряжения на нем водорода. В воде соли Цинка при нагревании гидролизуются, выделяя белый осадок гидрооксида Zn(OH) 2 . Известны комплексные соединения, содержащие Цинк, например SО 4 и другие.

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа. Рентгенофлуоресцентный анализ в этом производстве очень важен, поскольку он относится к нерзрушающим видам анализа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация -- для мостов, емкостей, металлоконструкций). РФА анализ позволяет не только определить элементный состав, но и толщину напыления цинка на поверхности деталей.

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм?, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550--650 Вт·ч/дм?), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7--1,6 Вольт, 84--127 Вт·ч/кг, 410--570 Вт·ч/дм?), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95--118 Вт·ч/кг, 230--295 Вт·ч/дм?), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор -- 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух -- 220--300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски -- цинковых белил.

Цинк -- важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, -5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка -- важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры. цинкование металлический промышленный концентрат

Сульфид цинка используется для синтеза люминофоров временного действия и разного рода люминесцентов на базе смеси ZnS и CdS. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия, также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка -- широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

На разные применения цинка приходится:

цинкование -- 45-60 %

медицина (оксид цинка как антисептик) -- 10 %

производство сплавов -- 10 %

производство резиновых шин -- 10 %

масляные краски -- 10 %

Рисунок 1. Динамика добычи цинка и прироста его разведанных запасов в 2003-2012 гг., тыс.т.

Рисунок 2. Динамика движения запасов цинка в 2003-2012 гг., млн. т.

Выплавка и очистка. Выплавка и очистка выполняются двумя главными способами - термическим и электролитическим. В любом случае первой стадией процесса является обжиг измельченной и обогащенной сульфидной руды в печах с кипящим слоем, в результате которого образуется оксид цинка и выделяется сернистый газ 2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2 С помощью электролитического и термического методов получают примерно половину всего производимого цинка.

Термический метод. По термическому методу концентрат оксида цинка, остающийся после обжига руды, часто смешивают с порошкообразным углем в цилиндрических ретортах, изготовленных из огнеупорной глины, которые вводят в печь в горизонтальном положении. Для восстановления цинка углем из оксида требуется температура от 1200 до 1300° С, а поскольку температура кипения металлического цинка составляет 907° С, он испаряется сразу же после восстановления ZnO + C -> Zn + CO. Этот метод, усовершенствованный позднее, применяли с первых лет коммерческого производства цинка; он известен под названием "процесс в горизонтальных ретортах". Альтернативный термический процесс был разработан так, чтобы обеспечить непрерывную подачу материала сверху в вертикальную реторту, изготовленную из карборунда; продукт реакции отводится со дна реторты. Этот процесс, названный процессом в вертикальной реторте, был разработан фирмой "Нью-Джерси цинк компани" в конце 1920-х годов. Посредством фракционной дистилляции цинка, произведенного таким способом, получают металл чистотой 99,99%. Процесс в вертикальной реторте высокоэффективен и обеспечивает большую производительность, чем процесс в горизонтальной реторте. В некоторых печах сернистый газ улавливается для производства побочного продукта - серной кислоты; из печей другого типа, расположенных главным образом в малонаселенных безлесных областях, он выбрасывается в атмосферу.

Электролитический метод. Электролитический метод выплавки и очистки цинка запущен в производство в штате Монтана и Канаде в период Первой мировой войны. В этом процессе обожженный цинковый концентрат обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести окись цинка в сульфатный раствор. Присутствующие в концентрате примеси тоже растворяются и должны быть удалены из раствора до его электролиза. Цинк, получаемый электролитическим методом, имеет высокую степень чистоты.

Сплав цинка с медью - латунь - был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.
Латинское zincum переводится как "белый налет". Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского "ченг", хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово "цинк" встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16-17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому "цинко" - налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название "цинк" стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе, получение:

Наиболее распространенный минерал цинка - сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала - сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO 3 , цинкит ZnO, каламин 2ZnO·SiO 2 ·Н 2 O. На Алтае нередко можно встретить полосатую "бурундучную" руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.
Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации или флотации, затем ее обжигают до образования оксидов: 2ZnS + 3О 2 = 2ZnО + 2SO 2
Оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или восстанавливают коксом. В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты, примесь кадмия осаждают цинковой пылью и раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.

Физические свойства:

В чистом виде - довольно пластичный серебристо-белый металл. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем "крик олова"). При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Температура плавления - 692°C, температура кипения - 1180°C

Химические свойства:

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал -0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа. На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает. При нагревании цинк реагирует с галогенами, с фосфором, образуя фосфиды Zn 3 P 2 и ZnP 2 , с серой и ее аналогами, образуя различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe 2 и ZnTe. С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn 3 N 2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550-600°C.
Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот и щелочей, образуя в последнем случае гидроксоцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Очень чистый цинк растворами кислот и щелочей не реагирует.
Для цинка характерны соединения со степенью окисления: +2.

Важнейшие соединения:

Оксид цинка - ZnО, белый, амфотерный, реагирует как с растворами кислот, так и со щелочами:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + Н 2 О (сплавление).
Гидроксид цинка - образуется в виде студенистого белого осадок при добавлении щелочи к водным растворам солей цинка. Амфотерный гидроксид
Соли цинка . Бесцветные кристаллические вещества. В водных растворах ионы цинка Zn 2+ образуют аквакомплексы 2+ и 2+ и подвергаются сильному гидролизу.
Цинкаты образуются при взаимодействии оксида или гидроксида цинка со щелочами. При сплавлении образуются метацинкаты (напр. Na 2 ZnO 2), которые растворяясь в воде переходят в тетрагидроксоцинкаты: Na 2 ZnO 2 + 2Н 2 О = Na 2 . При подкислении растворов в осадок выпадает гидроксид цинка.

Применение:

Производство антикоррозионных покрытий. - Металлический цинк в виде брусков используют для защиты от коррозии стальных изделий, соприкасающихся с морской водой. Примерно половина всего производимого цинка используется для производства оцинкованной стали, одна треть - в горячем цинковании готовых изделий, остальное - для полосы и проволоки.
- Большое практическое значение имеют сплавы цинка - латуни (медь плюс 20-50% цинка). Для литья под давлением, помимо латуней, используется быстро растущее число специальных сплавов цинка.
- Еще одна область применения - производство сухих батарей, хотя в последние годы оно существенно сократилось.
- Теллурид цинка ZnTe используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. - Ацетат цинка Zn(CH 3 COO) 2 его используют как фиксатор при крашении тканей, консервант древесины, противогрибковое средство в медицине, катализатор в органическом синтезе. Ацетат цинка входит в состав зубных цементов, используется при производстве глазурей и фарфора.

Цинк - один из наиболее важных биологически активных элементов и необходим для всех форм жизни. Его роль обусловлена, в основном, тем, что он входит в состав более 40 важных ферментов. Установлена функция цинка в белках, отвечающих за распознавание последовательности оснований в ДНК и, следовательно, регулирующих перенос генетической информации в ходе репликации ДНК. Цинк участвует в углеводном обмене с помощью цинксодержащего гормона - инсулина. Только в присутствии цинка действует витамин А. Необходим цинк и для формирования костей.
В то же время ионы цинка токсичны.

Беспоместных С., Штанова И.
ХФ ТюмГУ, 571 группа.

Источники: Википедия:

Роль цинка в организме человека

Среднее содержание цинка – 2-3 грамма. Часть его накапливается в мышечной и костной ткани, 20% - в кожных покровах. Этот микроэлемент содержится в лейкоцитах, эритроцитах, сперме, в предстательной и поджелудочной железе и печени. Входит в состав порядка 400 ферментов, самый изученный – карбоангидраза. Белок, содержащий цинк, находится в эритроцитах. Он расщепляет углекислоту на угольную кислоту и гидрокарбонат с целью утилизации из организма. Чистый углекислый газ в кровяном русле образует газовые пробки, а вот его производная – угольная кислота, водорастворима и легко разлагается под воздействием фермента.

Функции цинка в организме:

Участвует в расщеплении и синтезе углеводов, белков и жиров.
Входит в состав гормонов, антител, лейкоцитов, повышает иммунитет.
Повышает регенеративные способности организма.
Осуществляет детоксикацию двуокиси углерода из организма.
Влияет на формирование мужских половых гормонов, поддерживает здоровье простаты.
Участвует в обменных процессах щитовидной железы, надпочечников, яичников и гипофизе. Защищает от повреждений поджелудочную железу, нужен для секреции инсулина.
Способствует лучшему усвоению витамина Е , способствует обмену витамина А .
Благотворно влияет на здоровье зубов: цинк содержится в ферментах и клетках костной ткани.
Снимает воспаление, улучшает состояние кожи.
Способствует нормализации структуры рибосом, рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот (РНК и ДНК), участвует в делении клеток.
В период беременности поступление в организм матери цинка влияет на формирование костной, сердечно-сосудистой, дыхательной, мочеполовой системы. При недостатке цинка повышается риск преждевременных родов или прерывания беременности.
Цинк необходим для нормального функционирования нервной системы и головного мозга. При нарушении обмена цинка повышается риск заболеть болезнью Альцгеймера.
Нормализует работу печени.
Поддерживает обонятельные и вкусовые рецепторы, благотворно влияет на органы зрения.
Участвует в образовании соляной кислоты в ЖКТ (желудочно-кишечный тракт), поддерживает кислотно-щелочной баланс.

Серьезная нехватка цинка чревата нарушениями работы внутренних желез, обменных процессов, увеличивается риск новообразований. У беременных могут наступить преждевременные роды, появиться атонические кровотечения, долго будет сокращаться маточная мускулатура. Цинк активно используют для лечения заболеваний нервной, мочеполовой и кровеносной системы.

Животные и растительные источники цинка

Растительные источники (табл. 1):

Овощи: брокколи, морковь, цветная капуста, редис, салат, шпинат. А также кукуруза, лук зеленый, спаржа, картофель и помидоры.
Фрукты и ягоды: цитрусовые, яблоки, смородина, черника. А также малина, слива, вишня, груша, персик и др.
Орехи (грецкие, арахис, кедровые, кешью, кокос).
Сухофрукты (инжир, чернослив, финики, курага).
Крупы: коричневый рис, ячмень, отруби пшеничные, гречка, овсянка.
Семена подсолнечника и тыквы.
Грибы.
Зеленый чай, какао.
Бобовые (горох, фасоль, чечевица).
Дрожжи.

Животные источники (табл.1):

Мясо курицы, кролика, молодая баранина и телятина.
Рыба (хек, камбала, треска, тунец и др.). Морепродукты (устрицы, креветки, мидии).
Молоко, твердый сыр, творог.
Яйца.
Субпродукты (сердце, говяжий язык, печень).

Таблица 1. Содержание цинка в продуктах


Мидии	60
Отруби пшеничные	16
Печень говяжья (обработанная)	15
Говядина	8
Семечки тыквы	7,5
Кедровые орехи	6,5
Бобы	4,2
Кешью	4
Шпинат	3,8
Овсяная каша	3
Миндаль	2,1
Мясо птицы	2-2,4
Фасоль	1,2
Курага	0,75
Лук зеленый	0,4
Авокадо	0,3

Совет специалиста. Крупы лучше употреблять необработанные. После шлифовки риса, к примеру, содержание в нем цинка снижается на 80%. Не забывайте разнообразить свой рацион животными продуктами, они усваиваются лучше

Кулинарная обработка также ведет к потере этого ценного минерала. Старайтесь употреблять больше овощей и фруктов в свежем виде.
Мясные продукты стоит тушить или готовить на пару, не жарить и не переваривать.
Если не любите овощи и фрукты, пейте свежеотжатые соки. В них концентрация цинка выше.
Забудьте о кашах быстрого приготовления, все полезное из них было уничтожено во время обработки. Суточная норма употребления цинка подана в таблице 2.

Таблица 2. Суточная норма цинка

Взаимодействие с другими элементами

Органический цинк накапливается в небольших дозах. Адсорбция происходит в ЖКТ, преимущественно в тонком кишечнике. Интересен тот факт, что из продуктов животного происхождения цинк усваивается быстрее, чем из фруктов и овощей. В последнем случае ему мешает фитиновая кислота, которая с цинком образует нерастворимые солевые соединения.

Особенности совместимости цинка:

Хорошо совместим с витамином А , он улучшает усвояемость и биологическую доступность цинка.
Повышают свойства цинка ионы фосфора , лития и кальция (в небольших дозах).
Цинк не совместим с медью , поскольку они всасываются через одни каналы.
Тяжелые металлы (свинец, кадмий) вытесняют цинк из организма.
Цинк нельзя принимать одновременно с железом , оловом и марганцем, тогда он усваивается хуже.
Работает в тандеме с витамином Е . Чаще всего дефицит цинка и витамина Е диагностируется одновременно.
Препараты тетрациклиновой группы также вытесняют цинк из организма.
Дополнительный прием фолиевой кислоты замедляет усвоение микроэлемента.
Цинк несовместим с Аспирином.
Гистидин и цистеин – аминокислоты, которые содержатся в продуктах животного происхождения. Они улучшают всасывание цинка.

Дефицит цинка

Существует 3 формы дефицита цинка: острая, подострая и хроническая. Последний вариант также связывают с врожденным энтеропатическим акродерматитом.

Нехватка цинка проявляется следующими симптомами:

Быстрая утомляемость, снижение концентрации, бессонница, нервные расстройства.
Ухудшение зрения, утрата вкусовых ощущений.
Потеря аппетита, похудение.
Расстройство желудка.
Малокровие.
Проблемы с кожей: появление аллергических высыпаний, язв, экзем, дерматитов. Ногти расслаиваются, на них заметны пятнышки белого цвета.
Тусклые и безжизненные волосы, перхоть, очаговое облысение.
Понижение инсулина в крови, повышается риск заболеть сахарным диабетом.
У детей гипогонадизм, нарушение полового созревания.
У мужчин возможны проблемы с сексуальной активностью, нарушение работы предстательной железы, у женщин – бесплодие.
Снижение иммунитета.
Для беременных дефицит цинка чреват преждевременными родами.

Дефицит цинка появляется, если человек получает из еды менее 7 мг. Прежде всего, нужно скорректировать рацион, добавив в него мясо, рыбу и морепродукты. Не забывайте о свежих овощах и фруктах. Принимать минеральные комплексы нужно только по назначению врача и в прописанной им дозировке

Избыток цинка в организме

Причины избытка цинка:

Работа на вредном производстве с соединениями цинка.
Неконтролируемый прием препаратов, содержащих этот микроэлемент.
Нарушения цинкового обмена.

Важно! Продолжительный прием цинкосодержащих препаратов (более 100 мг в день) чревато появлениями эрозий, язв и снижением иммунитета. Доза в 200 мг – сильное рвотное средство

Симптоматика избытка цинка:

Ухудшение иммунитета.
Патологии волос, ногтей и кожи.
Частая тошнота, боли в желудке, расстройство стула.
Понижение уровня меди, кадмия и железа в организме.
Нарушение функций печени, простаты, поджелудочной железы.
Сладковатый привкус во рту, частая жажда.

Если отравление произошло вследствие контакта с испарениями цинка, это проявляется падением давления, судорогами, одышкой, тошнотой, болезненностью печени. Если вы заметили характерные симптомы, обратитесь к эндокринологу и сдайте анализы. В случае хронического или острого избытка микроэлемента медицинская помощь необходима. Детоксикация проводится препаратами Ацетилсалициловой кислоты, Унитиолом, Тиосульфатом.

Препараты с цинком

При выборе препарата обращайте внимание на то, какая форма вещества в него включена. В самых бюджетных сериях используются сульфаты, но они хуже воспринимаются организмом, чем хелат, ацетат, пиколинат или глицерат. Препараты выпускаются в разных формах:

Суппозитории.
Мази.
Капли.
Жевательные таблетки и пастилки.
Капсулы.
Таблетки в оболочке и без.
Шипучие таблетки.

Часто производители производят витаминные комплексы для отдельных групп:

Для мужчин: КомпливитСелмевит, Дуовит для мужчин, Цинк Хелат, Цинктерал и др.
Для женщин: ВитрумБьюти, Компливит сияние, Дуовит для женщин и др.
Для детей: Кальций+глюконат цинка, Витажуйки, Витамишки, Дуовит для детей, Витрум Юниор и др.

Принимать желательно за час до приема пищи или через 2 часа после. Не рекомендуется пить одновременно с антибиотиками, контрацептивами и прочими препаратами.

Цинк активно используется в ряде препаратов:

В ректальных свечах от геморроя (Релиф Ультра, Анузол).
В офтальмологических каплях (Офтальмол, Окуметил, Цинка сульфат).
В монопрепаратах (Фенюльс цинк, Цинктерал, Цинкозак, Цинк Пиколинат и др.).
В мазях (цинковая мазь и ее аналоги).

Цинк – удивительный и незаменимый элемент: смотрите видео ниже.