Ցինկ

Ցինկ (Կաղապար:Lang-lat), քիմիական տարր է, որի նշանն է Zn, տարրերի պարբերական համակարգի պարբերության, 2-րդ խմբի տարր։ Կարգահամարը՝ 30, ատոմական զանգվածը՝ 65,38։ d տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3d¹⁰4s²։ K, L, M թաղանթները լրացված են։

Բնական ցինկը բաղկացած է ⁶⁴Zn (48,89 %), ⁶⁶Zn (27,86 %), ⁶⁷Zn (4,11 %), ⁶⁸Zn (18,57 %) և ⁷⁰Zn (0,62 %) կայուն իզոտոպներից։ Ստացվել են 57, 60-77 և 79 զանգվածի թվերով 15 ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնցից ամենաերկարակյացը ⁶⁵Zn-ն է (T_1/2=249,7 օր)։ Ցինկը մարդու օգտագործած ամենահին տարրերից է։

Ցինկը պարունակվում է որոշ ֆերմենտներում և ակտիվացնում է դրանց գործառույթները։

Պատմություն

Արույրը՝ ցինկի և պղնձի համաձուլվածքը, հայտնի էր դեռևս Հին Հունաստանում, Հին Եգիպտոսում, Հնդկաստանում (7-րդ դար) և Չինաստանում (11-րդ դար)։ Երկար ժամանակ չէր հաջողվում անջատել մաքուր ցինկը։ Անգլիայում 1978 թվականին Ուիլիամ Չեմպիոնի կողմից արտոնագրվեց ցինկի առանձնացման մեթոդը։ Ցինկի արդյունաբերական նպատակով զտումը նույնպես սկսվել է 18-րդ դարում։

1973 թվականին Բրիստոլում շահագործվեց Ուիլիամ Չեմպիոնի կողմից հիմնադրված առաջին ցինկի գործարանը, որտեղ ցինկի ստացումը կատարվում էր առանձնացման մեթոդով։ Ա.Ս. Մարգգրաֆը 1976 թվականին Գերմանիայում մշակեց մաքուր ցինկի առանձնացման մեթոդ, որը նման էր Չեմպիոնի մաքուր ցինկի առանձնացման եղանակին՝ կավե հրակայուն թորանոթներում առանց օդի հոսքի խառնուրդի օքսիդի և քարածխի հալման, ապա սառնարաններւմ ցինկի գոլորշու հեղուկացման ճանապարհով։

Մարգգրաֆը իր մեթոդը ամենայն մանրամասնությամբ նկարագեց, ինչով հիմք դրվեց ցինկի արտադրությանը։ Այդ պատճառով նրան հաճախ անվանում են ցինկը հայտնագործող։

Անվան ստուգաբանություն

Առաջին անգամ «ցինկ» բառը հանդիպում է Պարացելսի աշխատանքներում, ով այդ մետաղը Liber Mineralium II գրքում անվանել է «zincum» կամ «zinken»։ Ցինկ բառը, հավանաբար, ծագել է այդ բառից։ Գերմաներենից թարգմանաբար zinke նշանակում է «ատամիկ» (մետաղական ցինկի բյուրեղները նման են ասեղների)։

1805 թվականին շեֆիլդացի Չարլս Գոբսոնը և Չարլս Սիլվեստրն արտոնագրեցին ցինկի՝ գլանում 100-150 ջերմաստիճանում մշակման մեթոդը։ 1915 թվականին Կանադայում և ԱՄՆ-ում գործարկվեցին էլեկտրոլիտային ձևով ցինկի ստացման առաջին գործարանները։

Բնության մեջ

Սֆալերիտ

Ցինկը տարածվածությամբ 23-րդ տարրն է, պարունակությունը երկրակեղևում՝ 8,3-10⁻³ զանգվածային %։ Հայտնի են ցինկի 66 միներալները, որոնցից կարևորներն են՝

• սֆալերիտը,
• ցինկիտը,
• վիլլեմիտը,
• կալամինը և այլն։

Ցինկը Երկրի վրա ջրի (հատկապես տաք) հետ տեղաշարժվող տարր է։ Ցինկի միջին պարունակությունը կենդանի նյութերում՝ 5-10⁻⁴ % է։ Մարդու օրգանիզմի օրական պահանշը 5-20 մգ է։ Մասնակցում է շնչառական, սպիտակուցային փոխանակության ֆերմենտային պրոցեսներին, պտղի կմախքի ձևավորմանը, ակտիվացնում է սեռական գեղձերի աշխատանքը։ Ցինկը էական դեր է խաղում ԴՆԹ-ի համապատասխան մասերում ինֆորմացիոն ՌՆԹ-մոլեկուլների սինթեզի, ռիբոսոմների և կենսապոլիմերների կայունացման համար։

(ZnS)

Բույսերում ցինկը կարգավորում է աճը, մասնակցում է արիպաոֆանի առաջացմանը, մեծացնում բույսի դիմացկունությունը ցրտի, շոգի և երաշտի նկատմամբ։ Ցինկի պակասը մարդու օրգանիզմում դանդաղեցնում է սեռահասունության պրոցեսը, առաշացնում է գաճաճություն։

Հանքավայրեր

Ցինկի հանքավայրեր հայտնի են Իրանում, Ավստրալիայում, Բոլիվիայում, Ղազախստանում։ Հայաստանում ցինկ արդյունահանվում է Արմանիսի, Շահումյանի հանքավայրերում։

Ստացում

Ցինկի ստացման աղբյուրը բազմամետաղական սուլֆիդային հանքանյութերն են, որոնք պարունակում են 1-4 % Zn և այլ մետաղներ (Cu, Pb, Ag, Au, Cd, А1 և այլն)։ Արտադրվող ցինկի մոտ կեսն օգտագործվում է պողպատը կոռոզիայից պաշտպանելու համար (ցինկապատում)։ Ցինկից ձուլում են ինքնաթիռների և այլ մեքենաների մանր և ձևավոր մասեր։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ցինկը սպիտակ, արծաթափայլ, կապտավուն երանգով մետաղ է։ Հալման ջերմաստիճանը՝ 419,5 °C, եռմանը՝ 906 °C, խտությունը՝ 7133 կգ/մ³ (20 °C)։ Պլաստիկ է՝ 100-150 °C-ում դյուրակռելի և գլանվող։ Քիմիապես ակտիվ է, ուժեղ վերականգնիչ, օքսիդավերականգնման նորմալ պոտենցիալը -0,76 վ։

Միացություններում երկարժեք է։ Օդում պատվում է օքսիդի, իսկ СО₂-ի և խոնավության առկայությամբ՝ հիմնային կարբոնատի շերտով և խամրում (100 °C-ում շատ արագ)։

Քիմիական հատկություններ

Օդում կամ թթվածնում տաքացնելիս ցինկը այրվում է կապտավուն բոցով, առաջացնելով ցինկի օքսիդ։ Հիդրօքսիդը՝ Zn(OH)₂, սպիտակ, ջրում չլուծվող նյութ է, ամֆոտեր է՝ լուծվում է թթուներում և ալկալիներում։

$\mathrm{𝟤}𝖹𝗇\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖹𝗇𝖮$

Ցինկի հիդրիդը՝ ZnH₂, մետաղակերպ է, տաքացնելիս քայքայվում է ջրում՝ հիդրոլիզվում։ Հալոգենների հետ ցինկը միանում է խոնավության առկայությամբ՝ առաջացնելով հալոգենիդներ։ Ծծմբի և ցինկի ռեակցիան սկսվում է տաքացնելիս ստացվում է ցինկի սուլֆիդ։

$𝖹𝗇𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖹𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖹𝗇\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖹𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Ամոնիակում տաքացնելիս (600 °C) ստացվում է ցինկի նիտրիդ՝ Zn₃N₂, ացետիլենում՝ կարբիդ (ZnC₂)։ Մետաղների հետ առաջացնում է համաձուլվածքներ և ներմետաղական միացություններ։ Կարևոր են նաև ցինկ օրգանական միացությունները։

Ցինկը լուծվում է անօրգանական թթուներում՝ առաջացնելով ցինկիի աղեր։ Ցնկի ջրում լուծված աղերը տաքացնելիս հիդրոլիզվում են։ Հայտնի են կոմպլեքսային աղերը՝ [Zn(NH₃)₄]SO₄ և այլն։

$𝖹𝗇\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖹𝗇\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Ցինկը լուծվում է նաև ալկալիների լուծույթներում և հալույթներում․ ստացվում են ցինկատներ՝ M₂[Zn(OH)₄] կամ M₂ZnO₂ և ջրածին։ Ալկալիական մետաղների ցինկատները լուծելի են ջրում։ Չափազանց մաքուր ցինկը (99,999 % և ավելի) թթուներում չի լուծվում անգամ տաքացնելիս։

Կիրառություն

2010 թվականի ցինկ արտադրող երկրները

Դասակարգում	Երկիր	Տոննա
1	Կաղապար:Flagicon Չինաստան	3,500,000
2	Կաղապար:Flagicon Պերու	1,520,000
3	Կաղապար:Flagicon Ավստրալիա	1,450,000
4	Կաղապար:Flagicon Հնդկաստան	750,000
5	Կաղապար:Flagicon ԱՄՆ	720,000
6	Կաղապար:Flagicon Կանադա	670,000

Արտադրվող ցինկի մոտ կեսն օգտագործվում է պողպատը կոռոզիայից պաշտպանելու համար (ցինկապատում)։ Ցնկից ձուլում են ինքնաթիռների և այլ մեքենաների մանր և ձևավոր մասեր։

Օգտագործվում է գալվանական բջիջներ (էլեկտրոդ) պատրաստելու, ցիանական լուծույթից ոսկին անջատելու համար։ Ցինկի փոշին, որպես վերականգնիչ, կիրառվում է քիմիական տեխնոլոգիական տարբեր պրոցեսներում։ Լայնորեն կիրառվում են ցինկ պարունակող պղնձի (արույր, նեյզիլբեր), կապարի և այլ մետաղների համաձուլվածքները։

Ցինկի համաձուլվածքները կիրառվում են կարբյուրատորների և պոմ պերի իրանների, սահքի առանցքակալների միջադիրների, դեկորատիվ շինվածքների պատրաստման համար։

Ցինկի քլորիդը օգտագործվում է որպես արծնիչ ատամի ցեմենտ պատրաստելու, փայտանյութը փտումից պաշտպանելու, մետաղի մակերևույթը զոդումից առաջ օքսիդից մաքրելու համար։

Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է որպես վուլկանիզատոր, վուլկանացման ակտիվատոր, կատալիզատոր և սպիտակ պիգմենտ, բժշկության մեջ, կոսմետիկայում։

Տես նաև

• Ցինկի քլորիդ
• Պարբերական աղյուսակ

Արտաքին հղումներ

• Ցինկը Webelements-ում
• Ցինկը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Կաղապար:Webarchive
• Ցինկ և ցինկային անոդ Կաղապար:Webarchive