Цинк — хемиски елемент со знак Zn и атомски број 30. Тоа е првиот елемент во групата 12 од периодниот систем. Во некои погледи, цинкот е хемиски сличен со магнезиум: двата елементи покажуваат само една нормална оксидациона состојба (+2), а истите Zn2 + и Mg2 + се со слична големина. Цинкот е 24-тиот најбитен елемент во Земјината кора и има пет стабилни изотопи. Најчестата цинкова руда е сфалеритот (цинк мешавина), минерал на цинк сулфид. Најголемите употребливи лодове се во Австралија, Азија и САД. Цинкот се рафинира со пенеста флотација на рудата, печење и финална екстракција користејќи електрична енергија (electrowinning).
Месинг, легура на бакар и цинк во разни пропорции, се користело уште во третиот милениум п.н.е. во Егејскиот дел, Ирак, Обединетите Арапски Емирати, Калмикија, Туркменистан и Грузија, и вториот милениум п.н.е. во западна Индија, Узбекистан, Иран , Сирија, Ирак и Израел. Цинкот метал не бил произведен во голем обем до 12 век во Индија, иако бил познат на античките Римјани и Грци. Рудниците од Раџастан дале конкретни докази за производство на цинк што се враќа уште во 6 век п.н.е. До денес, најстариот доказ за чист цинк доаѓа од Завар, во Раџастан, уште во 9 век од н.е., кога процесот на дестилација бил искористен за да се направи чист цинк. Алхемичарите го запалиле цинкот во воздух за да го формираат она што го нарекуваат "филозофска волна" или "бел снег".
Овој елемент најверојатно бил именуван од алхемичарот Парацелзус по германскиот збор Zinke (врв, заб). Германскиот хемичар Андреас Сигисмунд Маргграф му се заблагодарува на откривањето на чист метален цинк во 1746 година. Работата на Лујџи Галвани и Алесандро Волта ги откри електрохимичните својства на цинкот до 1800. Челикот од железо (топло поцинкуване) отпорен на корозија е главната апликација за цинк . Други апликации се во електрични батерии, мали неструктурни лимови и легури како месинг. Најчесто се користат различни соединенија на цинкови, како цинккарбонат и цинк гликонат (како диететски додатоци), цинк хлорид (во дезодоранси), цинк пиритион (шампони против перут), цинк сулфид (во луминисцентни бои) и цинк метил или цинк диетил во органската лабораторија.
Цинкот е суштински минерал, вклучувајќи го и пренаталниот и постнаталниот развој. Дефицитот на цинк влијае на околу две милијарди луѓе во развојот на светот и е поврзан со многу болести. Кај децата, недостатокот предизвикува ретардација при растењето, одложено сексуално созревање, чувствителност на инфекцијата и дијареја. Ензимите со атом на цинк во реактивниот центар се широко распространети во биохемијата, како алкохол дехидрогеназата кај луѓето.
Потрошувачката на вишок на цинк може да предизвика атаксија, летаргија и недостаток на бакар.
Особености
Физички својства Цинкот е синкаво-бел, сјаен, дијамагнетски метал, иако најчестите комерцијални оценки на метал имаат досадна завршница. Тој е малку помалку густ од железото и има шестаголна кристална структура, со искривена форма на шестаголно затворена форма, во која секој атом има шест најблиски соседи во својата рамнина, а шест други на поголемо растојание.Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition p 1277 Oxford Science Publications Металот е тежок и кршлив на повеќето температури, но може да се оформува помеѓу 100 и 150 °C. Над 210 °C, металот повторно станува кршлив и може да се распрсне со удирање. Цинкот е добар спроводник на електрична енергија. За метал, цинкот има релативно ниско топење (419,5 °C) и точки на вриење (907 °C). Точката на топење е најниска од сите Д-блок метали освен од жива и кадмиум; за ова, покрај другите причини, цинкот, кадмиумот и живата често не се сметаат за транзициони метали, како што се останатите Д-блок метали.
Многу легури содржат цинк, вклучувајќи месинг. Други метали за кои се знае дека формираат бинарни легури со цинк се алуминиум, антимон, бизмут, злато, железо, олово, жива, сребро, калај, магнезиум, кобалт, никел, телур и натриум. Иако ниту цинк ниту циркониум не се феромагнетни, нивната легура ZrZn₂ покажува ферромагнетизам под 35 келвини.
Цинкот испушта карактеристичен звук кога е свиткан, сличен на калајскиот крик.
Појава
Земјината кора содржи 0.0075% цинк, што го прави 24-ти најзастапен елемент. Морската вода има само 0.0030% и атмосферата, 0,1-4 μg / m3. Елементот нормално се наоѓа во склоп со други основни метали како бакар и олово во рудите. Цинкот е халкофил, што значи дека поверојатно е да се најде во минерали, заедно со сулфур и други тешки халкогени, наместо со светлиот халкоген кислород или со нехалкоген електронегативни елементи како што се халогените. Сфалеритот, кој е форма на цинк сулфид и е најмногу копаната руда што сордржи цинк, бидејќи нејзиниот концентрат содржи 60-62% цинк.
Други извори минерали за цинк вклучуваат смитсонит (цинк карбонат), хемиморфит (цинк силикат), wurtzite (уште еден цинк сулфид), а понекогаш и хидроцинците (основен цинк карбонат). Со исклучок на wurtzite, сите овие други минерали беа формирани со атмосферски влијанија на првобитните цинкови сулфиди.
Идентификувани светски цинк ресурси има вкупно 1,9-2,8 милијарди тони. Големи депозити се наоѓаат во Австралија, Канада и САД, а најголеми резерви во Иран. Најновата проценка на резервната база за цинк (ги исполнува специфицираните минимални физички критериуми поврзани со тековните рударски и производни практики) беше направена во 2009 година и се пресметува дека изнесува околу 480 Mt. Резервите на цинк, од друга страна, се геолошки идентификувани руди чија соодветност за закрепнување е економски заснована (локација, одделение, квалитет и количина) во времето на определување. Бидејќи истражувањето и развојот на рудникот е тековен процес, износот на резерви на цинк не е фиксен број и одржливоста на снабдувањето со цинк руда не може да се процени со едноставно екстраполирање на комбинираниот животен век на денешните цинкови рудници. Овој концепт е добро поддржан од податоците од Геолошкото истражување на САД (USGS), што покажува дека иако рафинирано производство на цинк се зголемило за 80% помеѓу 1990 и 2010 година, резервниот животен век за цинк остана непроменет. Во текот на историјата до 2002 година биле извлечени околу 346 милиони тони, а научниците проценуваат дека се користат околу 109-305 милиони тони.
Изотопи
Пет природни изотопи на цинк се јавуваат во природата. 64Zn е најзастапен изотоп (48,63% природно изобилство). Овој изотоп има толку долг полуживот, со 4.3 × 1018 години, што неговата радиоактивност може да се игнорира. Слично на тоа, 70Zn (0,6%), со полуживот од 1,3 × 1016 години, обично не се смета за радиоактивен. Другите изотопи пронајдени во природата се 66Zn (28%), 67Zn (4%) и 68Zn (19%).
Неколку десетици радиоизотопи се одликуваат. 65Zn, кој има полуживот од 243,66 дена, е најмалку активен радиоизотоп, проследено со 72Zn со полуживот од 46,5 часа. Цинкот има 10 јадрени изомери. 69mZn има најдолг полуживот, 13,76 часа. Буквата m укажува на метастабилен изотоп. Јадрото на метастабилен изотоп е во возбудена состојба и ќе се врати во основната состојба со емитување на фотон во форма на гама-зраци. 61Zn има три возбудени метастабилни состојби и 73Zn има два. Изотопите 65Zn, 71Zn, 77Zn и 78Zn имаат само една возбудена метастабилна состојба.Најчестиот начин на распаѓање на радиоизотоп на цинк со маса помал од 66 е зафаќањето на електрони. Производот на распаѓање како резултат на електронското зафаќање е изотоп на бакар.
Најчест начин на распагање на радиоизотоп на цинк со маса пониска од 66 е зафаќање на електронот. Производот на распаѓање што резултира од апсење на електрони е изотоп на бакар.
n30Zn+е-→ n29Cu
Најчестиот начин на распаѓање на радиоизотоп на цинк со маса поголем од 66 е бета распаѓање (β-), што произведува изотоп на галиум.
n30Zn → n31Ga +е- + νe
Соединенија и хемија
Реактивност
мини|Горење на цинк и други метали. мини|Хлороводородна киселина со цинк и други метали. Цинкот има електронска конфигурација на [Ar] 3d104s2 и е член на групата 12 од периодниот систем. Тоа е умерено реактивен метал и силен агент за намалување. Површината на чистиот метал оцрнува брзо, на крајот формирајќи заштитно пасивирачки слој од основниот цинк карбонат, Zn5 (OH)6 (CO3)2, со реакција со атмосферски јаглерод диоксид. Овој слој помага да се спречи понатамошна реакција со воздух и вода.
Цинкот гори во воздух со светлосино-зелен пламен, давајќи гасови од цинк оксид. Цинкот реагира лесно со киселини, алкалии и други неметали. Екстремно чистиот цинк реагира бавно на собна температура со киселини. Силните киселини, како што е хлороводородната или сулфурната киселина, можат да го отстранат пасивирачкиот слој и последователна реакција со вода ослободува водороден гас.
Хемијата на цинк доминира +2 оксидациската состојба. Кога се формираат соединенија во оваа оксидациона состојба, електроните на надворешната електронска обвивка се изгубени, давајќи го голиот цинк јон со електронска конфигурација [Ar] 3d10. Во воден раствор се наоѓа октаедричен комплекс, [Zn (H2O) 6] 2+ е доминантен вид. Испарувањето на цинк во комбинација со цинк хлорид на температура над 285 °C укажува на формирање на Zn2Cl2, цинк соединение со +1 оксидацијациона состојба. Не се познати никакви соединенија на цинк во оксидациски состојби различни од +1 или +2. Пресметките покажуваат дека соединението на цинк со состојбата на оксидација од +4 веројатно нема да постои.
Хемијата на цинкот е слична на хемијата на крајот на првите низински транзициски метали, никел и бакар, иако има пополнета д-школка и соединенијата се дијамагнетски и најчесто безбојни. Јонските полупречници на цинк и магнезиум се речиси идентични. Поради ова некои од еквивалентните соли ја имаат истата кристална структура, и во други околности каде што јонскиот полупречник е одлучувачки фактор, хемијата на цинк има многу заедничко со онаа на магнезиумот. Во други погледи, има малку сличност со транзиционите метали од прв ред. Цинкот има тенденција да формира врски со поголем степен на ковалентност и многу постабилни комплекси со N- и S-дарители. Комплексите на цинк се најчесто 4- или 6-координатни, иако се познати 5-координатни комплекси.
Zinc(I) compounds Zinc(I) compounds are rare and need bulky ligands to stabilize the low oxidation state. Most zinc(I) compounds contain formally the [Zn2]2+ core, which is analogous to the [Hg2]2+ dimeric cation present in mercury(I) compounds. The diamagnetic nature of the ion confirms its dimeric structure. The first zinc(I) compound containing the Zn–Zn bond, (η5-C5Me5)2Zn2, is also the first dimetallocene. The [Zn2]2+ ion rapidly disproportionates into zinc metal and zinc(II), and has been obtained only a yellow glass only by cooling a solution of metallic zinc in molten ZnCl2.
Zinc(II) compounds
Binary compounds of zinc are known for most of the metalloids and all the nonmetals except the noble gases. The oxide ZnO is a white powder that is nearly insoluble in neutral aqueous solutions, but is amphoteric, dissolving in both strong basic and acidic solutions. The other chalcogenides (ZnS, ZnSe, and ZnTe) have varied applications in electronics and optics. Pnictogenides (, , and ), the peroxide (), the hydride (), and the carbide () are also known. Of the four halides, has the most ionic character, while the others (, , and ) have relatively low melting points and are considered to have more covalent character.
In weak basic solutions containing ions, the hydroxide forms as a white precipitate. In stronger alkaline solutions, this hydroxide is dissolved to form zincates (). The nitrate , chlorate , sulfate , phosphate , molybdate , cyanide , arsenite , arsenate and the chromate (one of the few colored zinc compounds) are a few examples of other common inorganic compounds of zinc. One of the simplest examples of an organic compound of zinc is the acetate ().