Eszkola

Cynk – charakterystyka

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Cynk (symbol – Zn) jest pierwiastkiem chemicznym, metalem, leżącym w IV okresie i XII grupie pobocznej układu okresowego, należy więc do grupy metali przejściowych (bloku d). 

Symbol Zn
Nazwa w jęz. angielskim zinc
Nazwa w jęz. łacińskim zincum
Stan skupienia (w warunkach standardowych) ciało stałe
Charakter chemiczny metal
Liczba atomowa 30
Masa atomowa [u] 65,38(2)
Numer grupy, okres, blok energetyczny XII, IV, d
Stopnie utlenienia I, II
Konfiguracja elektronowa uproszczona [Ar]3d104s2
Zapełnienie powłok elektronowych 2, 8, 18, 2
Elektroujemność wg Paulinga 1,65
Temperatura topnienia [oC] 419,53
Temperatura wrzenia [oC] 907
Ciepło właściwe [J/(kg•K)] 390
Gęstość  [kg/m3] 7874

 

Właściwości fizyko-chemiczne

Cynk ma liczbę atomową równą 30 i masę atomową równą 65,38u. Pierwiastek ten może występować na 2 stopniach utlenienia: I, II.

Cynk w warunkach standardowych (tj. temp. - 273,15K, ciśnienie - 105Pa)  ma postać dość kruchego ciała stałego o metalicznym, niebieskawoszarym kolorze i gęstości 7134kg/m3. Jego temperatura topnienia wynosi 420ºC a wrzenia 907ºC.

Cynk wystawiony na działanie powietrza ulega pasywacji. Jest bardzo reaktywny w środowisku zasadowym oraz kwasowym (ma właściwości amfoteryczne). W odczynie obojętnym nie reaguje z wodą.

Izotopy

Do tej pory wykryto 30 izotopów cynku o masach atomowych od 54 do 83u. Najpowszechniejszy izotopem jest 64Zn (48,6%). Pozostałe izotopy występujące w naturze to 66Zn (27,73%), 67Zn (4,04%), 68Zn (18,45%) i 70Zn (0,61%) - są cząsteczkami stabilnymi. Najkrótszy okres półtrwania posiadają izotopy syntetyczne m.in. 71Zn - 2,4 min.

Odkrycie

Miejscem, w którym odkryto cynk i zaczęto go wykorzystywać, była Azja (tereny dzisiejszych Indii lub Chin) ok. 1500 r. p.n.e. Wiedza o nim zawędrowała do Europy dopiero w wieku XVII.

Występowanie w przyrodzie

W przyrodzie występuje postaci minerałów blendy cynkowej i smitsonitu. Największe wydobycie tego surowca przypisuje się Chinom. Spory udział w runku światowym ma również Australia i Peru. W Polsce cynk wydobywany jest w okolicy Olkusza.

Otrzymywanie

Na skalę przemysłową cynk pozyskiwany jest z koncentratów z siarczkiem cynku, który poddaje się prażeniu, a uzyskany w ten sposób tlenek cynku redukuje się do cynku (metoda pirometalurgiczna). Innym sposobem jest ługowanie koncentratów kwasem siarkowym(VI) do uzyskania roztworu siarczanu cynku (metoda hydrometalurgiczna). Cynk odzyskuje się na drodze elektrolizy roztworu otrzymanej soli.

Zastosowanie i znaczenie

Cynk stosowany jest w metalurgii np. do produkcji stali ocynkowanej lub stopów (mosiądz). Tlenek (II) cynku (biel cynkowa) wykorzystywany jest do produkcji farb.

Cynk pełni także ważne funkcji w biologii. Jest zaliczany do mikroelementów i jest składnikiem wielu ważnych metabolicznie enzymów i białek regulatorowych. Ciekawym przykładem są palce cynkowe – części białek, które uczestniczą w stabilizacji struktury DNA. Z tego względu niedobory cynku mogą prowadzić do zaburzeń wszystkich procesów życiowych. Cynk bierze udział w pracy układu krążenia (reguluje ciśnienie krwi, rytm serca), układu odpornościowego, gospodarki hormonalnej (jest składnikiem insuliny), reguluje stężenie cholesterolu czy witaminy A (wpływa na prawidłowe gojenie się ran). U roślin reguluje syntezę hormonów wzrostu.

Niedobór cynku może prowadzić do niedokrwistości, łysienia, łamliwości włosów i paznokci, stanów zapalnych. U roślin prowadzi do chlorozy, niskich plonów i karlenia liści.