Cink

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Cink
Zinc fragment sublimed and 1cm3 cube.jpg
Neobrađeni cink i kockica cinka od 1 cm3.
Opšta svojstva
Ime, simbolcink, Zn
Izgledplavičast
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson


Zn

Cd
bakarcinkgalijum
Atomski broj (Z)30
Grupa, periodagrupa 12, perioda 4
Blokd-blok
Kategorija  postprelazni metal, alternativno se smatra prelaznim metalom
Rel. at. masa (Ar)65,38(2)[1]
El. konfiguracija[Ar] 3d10 4s2
po ljuskama
2, 8, 18, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanječvrst
Tačka topljenja692,68 K ​(419,53 °‍C, ​787,15 °F)
Tačka ključanja1180 K ​(907 °‍C, ​1665 °F)
Gustina pri s.t.7,14 g/cm3
tečno st., na t.t.6,57 g/cm3
Toplota fuzije7,32 kJ/mol
Toplota isparavanja115 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet25,470 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 610 670 750
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 852 990 1179
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja−2, 0, +1, +2
(amfoterni oksid)
Elektronegativnost1,65
Energije jonizacije1: 906,4 kJ/mol
2: 1733,3 kJ/mol
3: 3833 kJ/mol
(ostale)
Atomski radijus134 pm
Kovalentni radijus122±4 pm
Valsov radijus139 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Ostalo
Kristalna strukturazbijena heksagonalna (HCP)
Hexagonal close packed kristalna struktura za cink
Brzina zvuka tanak štap3850 m/s (na s.t.) (rolled)
Topl. širenje30,2 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost116 W/(m·K)
Električna otpornost59,0 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporeddijamagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)−11,4·10−6 cm3/mol(298 K)[2]
Jangov modul108 GPa
Modul smicanja43 GPa
Modul stišljivosti70 GPa
Poasonov koeficijent0,25
Mosova tvrdoća2,5
Brinelova tvrdoća327–412 MPa
CAS broj7440-66-6
Istorija
OtkrićeIndijski metalurzi (pre 1000 pne.)
Prva izolacijaAndreas Sigismund Margraf (1746)
Prepoznat kao jedinstveni metal zaslugomRasaratne Samukaje (800)
Glavni izotopi
izo RA poluživot (t1/2) TR PR
64Zn 49.2% stabilni
65Zn syn 244 d ε 65Cu
γ
66Zn 27.7% stabilni
67Zn 4.0% stabilni
68Zn 18.5% stabilni
69Zn syn 56 min β 69Ga
69mZn syn 13.8 h β 69Ga
70Zn 0.6% stabilni
71Zn syn 2.4 min β 71Ga
71mZn syn 4 d β 71Ga
72Zn syn 46.5 h β 72Ga
referenceVikipodaci

Cink (Zn, lat. zincum) hemijski element je iz grupe IIB,[3] sa atomskim brojem 30. Po nekim aspektima cink je hemijski sličan magnezijumu: oba elementa imaju samo jedno oksidaciono stanje (+2), i joni Zn2+ i Mg2+ su slične veličine. Cink je 24. najzastupljeniji element u Zemljinoj kori i ima pet stabilnih izotopa. Najizobilnija ruda cinka je sfalerit, mineral cink sulfida. Najveća nalazišta cinka su u Australiji, Aziji i Sjedinjenim Državama. Cink se rafinira putem flotacije rude penom, topljenja, i finalne ekstrakcije koristeći električnu struju.

Mesing, legura bakra i cinka u raznim proporcijama, je korištena još od trećeg milenijuma pne u Egejskoj oblasti, Iraku, Ujedinjenim Arapskim Emiratima, Kalmikiji, Turkmenistanu i Gruziji, i u drugom milenijumu pne u Zapadnoj Indiji, Uzbekistanu, Iranu, Siriji, Iraku, i Izraelu/Palestini.[4][5][6] Metalni cink nije proizvođen u velikim količinama do 12. veka u Indiji, mada je bio poznat antičkim Rimljanima i Grcima.[7] Rudnici u Radžastanu su pružili definitivne dokaze o produkciji cinka koja datira unazad do 6. veka pne.[8] Trenutno najstariji dokazi o postojanju čistog cinka potiču iz Zavara u Radžastanu, iz ranog 9. veka kada je korišten proces destilacije za dobijanje čistog cinka.[9] Alhemičari su spaljivali cink u vazduhu da bi formirali ono što su oni nazivali „filozofskom vunom” ili „snežno belo”.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Sfalerit, najčešća ruda cinka

Još u starom veku cink je bio osnovni materijal za proizvodnju legure mesinga. Kao samostalan metal, otkriven je u Indiji ili Kini pre 1500. p. n. e., a u Evropu je donet krajem 16. veka.[10][11] Već 1679. godine kod nemačkog grada Kasela otvara se prva radionica za proizvodnju mesinga.

Smatra se da je flamanski metalurg P.M. de Respur prvi ekstrahovao metalni cink iz cink-oksida 1668. godine.[12] Već početkom 18. veka, Etjen Fransoa Žofroj opisuje kako se cink-oksid kondenzuje u žute kristale na željeznim šipkama koje su stavljene iznad cinkove rude pri topljenju.[12] U Britaniji, metalurg Džon Lejn je izveo eksperiment da istapanja cinka 1726. godine.[13] Godine 1738. britanski metalurg Vilijam Čampion je patentirao proces ekstrakcije cinka iz kalamina u vertikalnoj topionici.[13] Njegova tehnologija je donekle slična onoj koju su koristili u cinkovim rudnicima Zavar u Radžastanu, međutim nema dokaza da je on posetio Indiju.[14] Čampionov proces se koristio sve do 1851. godine.

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Metalni cink je bleštavobeo, neplemeniti metal, koji je na sobnoj temperaturi i iznad 200 °C dosta krhak. Na temperaturama između 100 i 200 °C je dosta duktilan i lako se može deformisati. Njegov prelom je srebreno beo. Cink se kristalizuje u heksagonskom kuglastom kristalnom sistemu. On se zapravo prostire vertikalno po slojevima kugle, a razmaci između atoma cinka se međusobno neznatno razlikuju, unutar sloja 264,4 pm, a između slojeva 291,2 pm[15].

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Stajanjem na vazduhu na površini cinka se formira otporni zaštitni sloj sastavljen iz cink-oksida i cink-karbonata (Zn5(OH)6(CO3)2). Zbog toga se cink, i pored svojih neplemenitih osobina koristi za zaštitu od korozije (pocinkavanje čeličnih predmeta i slično). Cink se rastvara u kiselinama dajući cinkove dvovalentne soli a u bazama daje cinkate [Zn(OH)4]2−. Jedan izuzetak je cink visoke čistoće (99,999 %), koji ne reaguje sa kiselinama. Cink se u svojim spojevima javlja gotovo isključivo sa oksidacionim brojem +2 (dvovalentan).

Hemijski, cink se ubraja u neplemenite metale (redoks potencijal -0,763 volta). Ovo se može iskoristiti na primjer, da bi se plemeniti i drugi metali izdvojili u elementarnom stanju iz svojih soli putem redukcije, kao što je ova zamena bakra cinkom iz soli bakra:

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Poznato je ukupno 29 izotopa cinka od 54Zn do 83Zn te još dodatnih deset nuklearnih izomera.[16] Od njih, pet izotopa je stabilno 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn i 70Zn i mogu se naći u prirodi. Ne postoje prirodni radioaktivni izotopi cinka. Najčešći izotop je 64Zn sa 48,63 % udela u prirodnom odnosu izotopa. Nakon njega slede 66Zn sa 27,90 %, 68Zn sa 18,75 %, 67Zn sa 4,10 %, i kao najređi prirodni izotop je 70Zn sa udelom 0,62 %.[16] Najstabilniji veštački izotop je beta i gama radijacijski izotop 65Zn sa vremenom poluraspada od 244 dana. Ovaj i nuklearni izomer 69m služe kao sredstvo za praćenje (traser) u nuklearnoj medicini. Kao jedini prirodni izotop 67Zn se može dokazati putem NMR spektroskopije.

Zastupljenost[uredi | uredi izvor]

Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 75 ppm u obliku minerala - uglavnom ZnS, ZnO i smitsonita. Namirnice koje su bogate cinkom su: ostrige, posno meso i ribe, a ima ga ima i u zrnastom hlebu.

Fizičke i hemijske osobine[uredi | uredi izvor]

Metalni cink je bleštavo beo, krhak metal. Na vazduhu podleže oksidaciji slično aluminijumu, ali ga sloj oksida štiti od dalje korozije. Cink je vrlo reaktivan, kako u kiseloj, tako i u baznoj sredini.

Jedinjenja[uredi | uredi izvor]

Najpoznatije jedinjenje cinka je njegov oksid ZnO, koji se koristi kao dodatak za boje i lakove.[17]

Primena[uredi | uredi izvor]

Od mnogih primena cinka, izdvajamo sledeće:

  • Prevlačenje lima u cilju zaštite od korozije
  • Kao sastojak mnogih legura, posebno sa bakrom
  • Za električne peći
  • Za zaprašivanje biljnih kultura u baštama, jer ima insekticidno dejstvo.

Biološki značaj[uredi | uredi izvor]

Cink je jedan od mikroelemenata i nalazi se u mnogim enzimima. Između ostalog ima udela i u mineralizaciji kostiju, sintezi belančevina, zarastanju rana, utiče na rad imunološkog sistema, pravilnu raspodelu insulina i štednju holesterola i vitamina A. Ima udela i u regulaciji krvnog pritiska i srčanog ritma.

Odrasle osobe dnevno treba da ga unose u organizam najmanje 5 miligrama, a preporučuje se oko 15-20 miligrama.

Nedostatak cinka uzrokuje: malokrvnost, usporavanje tempa rasta, sporo zarastanje rana, zapaljenja kože... Nedostatak cinka kod dece izaziva niži rast i sporiji umni razvoj.

Cink deluje kao lek za bolesti želuca, reumatizam, kožne bolesti ...

Sistematsko uzimanje nekih lekova i alkohola utiče na smanjenje količine cinka u čovekovom organizmu.

Soli cink (II) izazivaju rak ukoliko se unose u velikim količinama.

Galerija[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  4. ^ Thornton, C. P. (2007). Of brass and bronze in prehistoric Southwest Asia (PDF). Papers and Lectures Online. Archetype Publications. ISBN 978-1-904982-19-7. Архивирано (PDF) из оригинала на датум 24. 9. 2015. 
  5. ^ Greenwood 1997, стр. 1201
  6. ^ Craddock, Paul T. (1978). „The composition of copper alloys used by the Greek, Etruscan and Roman civilizations. The origins and early use of brass”. Journal of Archaeological Science. 5 (1): 1—16. doi:10.1016/0305-4403(78)90015-8. 
  7. ^ „Royal Society Of Chemistry”. Архивирано из оригинала на датум 11. 7. 2017. 
  8. ^ „India Was the First to Smelt Zinc by Distillation Process”. Infinityfoundation.com. Архивирано из оригинала на датум 16. 5. 2016. Приступљено 25. 4. 2014. 
  9. ^ Kharakwal, J. S. & Gurjar, L. K. (1. 12. 2006). „Zinc and Brass in Archaeological Perspective”. Ancient Asia. 1: 139—159. doi:10.5334/aa.06112. 
  10. ^ Cink, na stranici Industrialmetalcastings, pristupljeno 5. septembra 2017.
  11. ^ Geneviève Lüscher: NZZ online – Rana proizvodnja mesinga u Indiji Архивирано на сајту Wayback Machine (februar 23, 2008) (jezik: engleski), Univerzitet Lehigh, Bethlehem (SAD), pristupljeno 5. septembra 2017.
  12. 12,0 12,1 Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. str. 499—505. ISBN 978-0-19-850340-8. 
  13. 13,0 13,1 Comyns, Alan E. (2007). Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technology (3. izd.). CRC Press. str. 71. ISBN 978-0-8493-9163-7. 
  14. ^ Jenkins, Rhys (1945). „The Zinc Industry in England: the early years up to 1850”. Transactions of the Newcomen Society. 25: 41—52. 
  15. ^ Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin: de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  16. 16,0 16,1 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties.
  17. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]