Распространение цинка в природе. В земной коре цинк находится в связанном виде; образует ряд минералов.

Минералы цинка: сфалерит (цинковая обманка) ZnS; смитсонит (цинковый шпат, галмей благородный) ZnCO₃; гемиморфит (галмей обычный) Zn₄Si₂O₇(OH)₂*H₂O.

Физиологическое действие цинка. Цинк – жизненно важный микроэлемент для всех высших организмов, многие ферменты являются соединениями цинка. Соли цинка ядовиты, признаки отравления цинком: раздражение слизистой оболочки, рвота. Пищевые продукты не разрешается хранить в цинковой посуде.

Получение цинка.

1. Извлечение цинка из руды мокрым (электролитическим) способом. Обожженный сфалерит или смитсонит обрабатывают серной кислотой, из полученного раствора сульфата цинка с помощью порошка цинка осаждают медь, кадмий и другие металлы, а затем цинк выделяют из раствора электролизом на алюминиевых катодах.
2. Сухой (химический) способ получения цинка. Обжиг сульфидно-цинковой руды или термическое разложение карбонатной породы:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂

ZnCO₃ = ZnO + CO₂

с последующим прокаливанием полученного оксида цинка в муфельных печах без доступа воздуха с углем:

ZnO + C = Zn + CO

Выделившийся цинк перегоняют в охлаждаемый воздухом приемник. Сухой (химический) способ получает все большее распространение вместо мокрого способа.

Свойства цинка. Цинк – голубовато-белый металл. Хорошо подвергается прокатке, ковке, пайке и литью. На воздухе всегда покрыт слоем гидроксида-карбоната цинка (“белая ржавчина”), который довольно хорошо предохраняет остальной металл от окисления. При нагревании на воздухе, в частности при отливанни изделий из латуни, цинк горит зеленым пламенем, образуя белый дым – оксид цинка ZnO. Быстро взаимодействует с разбавленными кислотами-неокислителями и медленно – с щелочами в водном растворе; в результате обеих реакций выделяется водород, например:

Zn + H₂SO₄ (разб.) = ZnSO₄ + H₂

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Цинк осаждает многие более благородные металлы из растворов их солей.

Применение цинка. Цинком покрывают изделия из железа и стали для защиты от коррозии. Применяют как конструкционный материал (1 – 6% Al + 1% Cu) для производства сплавов, для изготовления печатных форм в цинкографии и анодов, используемых в электролизерах и в гальванических элементах.

Сплавы цинка. Латунь и нейзильбер входит цинк в количестве до 50%, остальное медь – в латуни, медь и никель – в нейзильбере. Прокатные, литейные и распыляемые сплавы содержат более 90% цинка и небольшие количества меди, алюминия и магния.

Цинкование. Для создания цинковых покрытий применяют следующие методы:

1. Горячее цинкование, очищенные протравленные изделия погружают в расплав цинка через слой растворяющего оксиды флюса, состоящего из расплавленных хлоридов цинка и аммония;
2. Гальваническое цинкование, слой цинка осаждают путем электролиза с использованием электролита, состоящего из тетрагидроксоцинката, тетрацианоцинката, гидроксида и цианида натрия, и полирующих добавок (гелиотропин, ванилин и др.) анодом служит цинк, катодом – изделие, на которое наносится покрытие;
3. Диффузионное цинкование (шерардизация), осуществляется нагреванием с порошком цинка;
4. Распылительное цинкование, расплавленный цинк распыляют на поверхность изделия.

Соединения цинка

Большинство соединений цинка, включая оксид и сульфид, окрашены в белый цвет. Исключение составляют только хромат и другие немногие соединения с цветными анионами.

Оксид цинка ZnO – белый, желтеющий при нагревании порошок. Получают сжиганием цинка в кислороде, прокаливанием гидроксида, карбоната или нитрата цинка, а также окислительным обжигом сульфида. Применяют в качестве белой краски (“цинковые белила”), как добавку при вулканизации каучука, основная составная часть некоторых фармацевтических мазей.

Гидроксид цинка Zn(OH)₂ – выпадает в виде белого слизистого осадка из растворов солей цинка при осторожном добавлении раствора щелочи:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂ + 2NaCl

Растворяется при избытке раствора гидроксида натрия с образованием тетрагидроксоцинката натрия:

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

При подкислении такого раствора снова выпадает осадок гидроксида:

Na₂[Zn(OH)₄] +2HCl = Zn(OH)₂ + 2H₂O + 2NaCl

который при избытке кислоты переходит в соответствующую соль цинка. Таким образом, гидроксид цинка проявляет амфотерность.

Хлорид цинка ZnCl₂ – белый очень гигроскопичный порошок (в продажу поступает в виде фарфорообразной массы); температура плавления 318*С. Входит в состав “травильной жидкости”, получаемой из цинка и хлороводородной кислоты. Применяют как составную часть флюсов при горячем цинковании и лужении, для получения вулканизированной фибры и активного угля.

Сульфид цинка ZnS образуется из растворов солей цинка при добавлении сульфида щелочного металла или аммония в виде белого осадка. Прокаленный сульфид цинка, содержащий следы некоторых тяжелых металлов (Cu, Mn), способен люминесцировать зеленым светом; такая же зеленая люминесценция наблюдается при действии на ZnS рентгеновских и альфа-лучей. Применяют в смеси с радиоактивными веществами для изготовления светящихся циферблатов, а в чистом виде – как компонент хромофорного слоя цветных кинескопов. Широко используется белая краска “литопон” – смесь солей ZnS и BaSO₄, выпадающих в осадок при сливании растворов сульфата цинка и сульфида бария.

Сульфат цинка ZnSO₄ кристаллизуется из водного раствора с семью молекулами воды. 

Кристаллогидрат ZnSO₄*7H₂O (цинковый купорос) – белые кристаллы, используется для получения литопона, как добавка в осадительные бани при производстве вискозного волокна и для гальванического цинкования проводов.

Пигменты цинка.

Цинковый желтый (цинковый крон) – это хромат цинка ZnCrO₄.

Цинковый зеленый – это смесь цинкового желтого с берлинской лазурью.

Обнаружение цинка. В результате прокаливания гидроксида цинка, смоченного разбавленным раствором нитрата кобальта(II), образуется двойной оксид (Co₂Zn)O₄ зеленого цвета, называемый зелень Ринмана.

---