Cynk. Właściwości chemiczne i fizyczne
Cynk to pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jakie są właściwości cynku?
1. Cynk. Definicja
Cynk jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Zn (łac. zincum). Jest metalem o błękitno - srebrnym kolorze. W normalnej temperaturze jest ciałem stałym, średnio - twardym, rozciągliwym. Sieć przestrzenna cynku należy do układu heksagonalnego.
2. Odkrycie cynku
W Azji cynk był znany już 1500 lat p.n.e.. W Europie znany był również, ale do XVII wieku nie stosowano go powszechnie ze względu na wysoką cenę.
Jako pierwszy w Europie wyizolował go w 1746 roku berliński chemik Andreas Sigismund Marggraf. Naukowiec w trakcie eksperymenty podgrzewał rudę cynku z węglem drzewnym w zamkniętym naczyniu wytopowym. W wyniku otrzymał czysty metaliczny cynk. Dzięki temu już w 1752 roku cynk zaczęto produkować na skalę przemysłową.
3. Cynk. Budowa atomu
Cynk w układzie okresowym należy do grupy cynkowców (grupa 12) i jest metalem przejściowym.
Liczba atomowa cynku wynosi 30. Masa atomowa: 65,38 u. Wartościowość cynku wynosi 2.
Wartościowość to cecha pierwiastków chemicznych oraz jonów, określająca liczbę wiązań chemicznych, którymi dany pierwiastek lub jon może łączyć się z innymi.
- Rozmieszczenie elektronów na powłokach: K2 L8 M18 N2;
- Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10;
- Elektroujemność cynku to 1.65.
Elektroujemność pierwiastka to zdolność atomu do przyciągania elektronów. Pierwiastki możemy podzielić na elektrododatnie i elektroujemne. Pierwiastki elektrododatnie mają tendencję do oddawania elektronów, pierwiastki elektroujemne do ich przyjmowania.
4. Cynk. Właściwości fizyczne i chemiczne
Metale z grupy cynkowców mają właściwości pośrednie między metalami alkalicznymi a metalami z bloku p układu okresowego.
Aktywność chemiczna cynku jest średnia, reaguje z kwasami nieutleniającymi i utleniającymi, a także z mocnymi zasadami. Po ogrzaniu wchodzi w reakcje z tlenem, fosforem, azotem i fluorowcami.
Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne cynku:
- Gęstość (g/cm³): 7,14;
- Stopnie utlenienia: +2;
- Temperatura topnienia: 419,5°C;
- Temperatura wrzenia: 907°C;
- Typ przewodzenia: przewodnik;
- Właściwości magnetyczne: diamagnetyk;
- Powszechność w skorupie ziemskiej (proc. wag): 0,004;
- Powszechność w organizmie ludzkim (proc. wag): 0,0025;
- Liczba znanych izotopów: 23;
- Trwałe izotopy: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn i 70Zn.
## Cynk jako metal
Cynk metaliczny jest błękitno - białym, kruchym metalem. Na powietrzu ulega podobnej do aluminium pasywacji.
Pasywacja polega na pokrywaniu się powierzchni metalu cienką warstwą jego tlenków lub soli o mniejszej reaktywności. Przez to zwiększa się odporność korozyjna tego metalu. Wytworzona powłoka jest odporna na dalsze reakcje ze związkami pochodzącymi z otoczenia.
W zwykłej temperaturze cynk jest kruchy. W temperaturze 100-150°C staje się kowalny i ciągliwy. Powyżej 200°C znowu staje się kruchy.
5. Zastosowanie cynku
Cynk jest też składnikiem wielu stopów. Przykładowo mosiądz jest stopem cynku z miedzią. Cynk stosowany jest też w ogniwach elektrycznych.
W przemyśle cynk najczęściej jest stosowany do pokrywania blach stalowych w celu uodpornienia na korozję. Związki cynku znajdują zastosowanie w malarstwie (biel cynkowa) oraz impregnacji drewna (chlorek cynku).
Cynk również jest szeroko stosowany w medycynie. Siarczan cynku wykazuje silne właściwości przeciwzapalne i był już stosowany przez starożytnych Egipcjan, by przyspieszyć gojenie się ran.
Mimo że cynk jest stosowany w medycynie od tysięcy lat, dopiero w 1957 roku oficjalnie potwierdzono, że cynk jest jednym z niezbędnych do życia mikroelementów.
Pierwiastek ma wpływ na wszystkie podstawowe funkcje życiowe. Cynk wpływa na pracę układu immunologicznego, odgrywa rolę w mineralizacji kości, gojeniu ran. Odpowiada też za prawidłowe wydzielanie insuliny oraz na stężenie witaminy A i cholesterolu.
Cynk jest obecny w ok. 200 enzymach i wielu białkach wiążących DNA. Więc cynk ma wpływ na wszystkie podstawowe procesy życiowe.