Цинк в природе
Больше всего цинка содержится в основных изверженных породах, известно более 70 его минералов, среди которых самыми важными являются каламин, цинкит, сфалерит, виллемит, смитсонит и франклинит. Обычно они ассоциированы с минералами меди и свинца в полиметаллических рудах.
Цинк активно мигрирует, особенно заметен этот процесс в термальных водах, где он перемещается вместе со свинцом. В качестве одного из биогенных элементов цинк постоянно присутствует в тканях животных и растений. Он участвует в ферментативных реакциях, протекающих в клетках, стабилизирует макромолекулы различных биологических мембран.
Физические и химические свойства
У цинка гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка. В холодном состоянии этот металл хрупок, но при 100-150°С становится пластичным и поддается прокатыванию в листы или фольгу толщиной около сотой доли миллиметра. При температуре 250°С цинк вновь становится хрупким и может быть истолчен в порошок.
На воздухе при температуре до 100°С цинк покрывает поверхностной пленкой карбонатов и быстро тускнеет. Во влажном воздухе происходит разрушение металла даже при обычной температуре. Сильное нагревание в воздухе или кислороде вызывает его сгорание голубоватым пламенем, при этом образуется белый дым окиси цинка.
Смесь порошка этого металла с серой при нагревании дает сульфид цинка. Сухие бром, фтор и хлор с цинком не взаимодействуют, однако в присутствии паров воды цинк может воспламеняться. При воздействии сероводорода на аммиачные и слабокислые водные растворы солей цинка, он выпадает в осадок. Сильные минеральные кислоты активно растворяет металл, особенно при нагревании, в результате образуются соответствующие соли.
Получение и применение
Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих его в виде сульфида. При помощи селективной флотации руды обогащают, получая цинковые концентраты, которые затем обжигают в печах кипящего слоя. Обожженный концентрат подвергают спеканию, чтобы придать ему газопроницаемость и зернистость, после чего его восстанавливают углем или коксом. Затем пары металла конденсируют и разливают в изложницы.
Цинк также получают электролитическим методом — обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, полученный сульфатный раствор очищают от примесей и подвергают электролизу в ваннах, выложенных внутри свинцом.
Цинк используют для защиты стали от коррозии. Обладая хорошими литейным качествами, этот металл применяется для создания различных мелких деталей для самолетов и других машин. Сплавы цинка с медью и свинцом широко используются в технике.