Где применяется цинк. Цинк - подробная характеристика свойств с фото; суточная потребность в элементе; описание избытка и дефицита данного вещества в организме с симптомами

Цинк - один из важнейших элементов для каждого человека. Он входит в состав сотни ферментов, белков, выполняющих защитные функции. Его содержание в организме невелико и варьируется в пределах от двух и до трех грамм. Больше всего этого вещества находится в нервной, мышечной, костной тканях, а также в почках, печени и железах.

Чтобы нарастить внушительную мышечную массу, бодибилдеру нередко прибегают к приему разнообразных пищевых добавок. Употребление цинка, моногидрата креатина, HMB и подобных веществ представляет собой важнейшее дополнение к рациону каждого всерьез занимающегося спортом человека.

Прием активных добавок не гарантирует полное восполнение требуемого количества веществ, витаминов, элементов. Это касается и цинка. Его дефицит испытывают многие, но особенно остро спортсмены. Большинство атлетов страдают от недостатка цинка, а без него невозможно добиться непрерывного и безопасного роста мускулатуры. Следовательно, каждому спортсмену необходимо четко контролировать достаточное поступление цинка в организм.

Элемент играет сразу несколько важных функций. Являясь компонентом ферментов, он влияет на обмен таких веществ, как жиры, углеводы, белки. Цинк содержится в ферменте карбоангидразы, который имеет не последнее значение в равновесии кислотно-щелочного баланса. Осуществление окислительно-восстановительных процессов невозможно без этого микроэлемента.

Цинк принимает участие в таком сложном процессе, как экспрессия генов. Он заключается в считывании закодированной в ДНК информации, последующей ее транскрипции в форме РНК и дальнейшего превращения в белок. Будучи неотъемлемой частью расшифровки информации из молекул ДНК, микроэлемент неразрывно связан как с внутриклеточным делением, так и с апоптозом - запрограммированной гибелью клеток.

Микроэлемент требуется для полноценного полового, интеллектуального, физического развития, поддержания общего тонуса и иммунной системы. Он воздействует на метаболизм ретинола - истинного витамина A и его производных, от которых зависит работа визуальных рецепторов. И если человек начинает плохо видеть в темноте, то это, прежде всего, может сигнализировать о недостатке цинка.

У цинка есть и еще одно важное свойство. От него зависит всасывание металлов, которые присутствуют в таких белках, как трансферрин и альбумин. Если регулярно употреблять не менее 50 миллиграмм данного микроэлемента, поглощение железа с медью будет подавлено и, наоборот, прием большего количества этих металлов снизит процесс абсорбции цинка.

Большего всего микроэлемента содержат мясо и печень. Вегетарианцам эти продукты могут заменить: бобовые и зерновые культуры, тыквенные семечки, миндаль, кунжут, грецкие орехи, подсолнечник. Часть этих продуктов имеет в своем составе фитат. Он ухудшает процесс впитывания минеральных веществ. Первые случаи недостатка цинка связаны именно с тем, что в еде в большом количестве присутствовала фитиновая кислота. В настоящее время приобрести продукты, которые насыщены цинком не составляет никакого труда.

Количество присутствующего в организме цинка обычно определяется его концентрацией в плазме. Этот показатель не является точным и не позволяет на сто процентов определить соотношение микроэлемента в целом.

Каковы последствия цинковой недостаточности?

Дефицит выполняющего важные биологические функции микроэлемента сказывается на работе многих систем в человеческом организме. К сожалению, диагностировать его крайне сложно. Это обусловлено тем фактом, что симптоматика не является ярко выраженной и свойственной исключительно недостатку цинка.

Являются свойственные нарушению синтеза белков, стероидных гормонов, иммунной системы:

угревая сыпь;
труднозаживающие и плохо затягивающиеся раны;
утолщение и изменение цвета кожных покровов;
уплотнения;
появление растяжек;
ломкость ногтей;
выпадение волос;
слабость в мышцах;
диарея;
постоянное чувство усталости;
задержка в росте, физическом и половом развитии.

Дефицит микроэлемента может привести и к нарушению сексуальной функции, которая проявляется у представителей обоих полов. Может снизиться либидо, нарушиться менструальный цикл, наблюдаться эректильная дисфункция. Нарушения в процессе сперматогенеза способно стать причиной бесплодия.

На фоне нехватки цинка ослабевает иммунитет. Это делает организм уязвимым к различным аллергиям и инфекциям. Учитывая значение вещества для органов зрения, могут развиться такие глазные заболевания, как макулярная дегенерация, близорукость и катаракта. Нередко наблюдается смена вкуса, аппетита, обоняния. Если все эти признаки наблюдаются одновременно, это свидетельствует о тяжелом дефиците цинка.

К недостатку вещества способна привести генетическая особенность транспортировки микроэлементов.

Причины возникновения недостатка цинка

Чтобы избежать дефицита этого важного элемента, необходимо тщательно следить за рационом. Недостаточность может быть спровоцирована как отсутствием богатой цинком продуктов, так и нехваткой требуемой организму пищи, в том числе при жестких диетах или неправильно составленном меню.

Недостаток может быть вызван заболеваниями печени, поджелудочной железы, которые приводят к нарушению всасывания этого микроэлемента. Негативно на количестве цинка в организме сказывается злоупотребление алкогольными напитками.

От цинковой недостаточности чаще всего страдают подростки и дети младшего возраста, женщины в период беременности и лактации.

Сколько цинка требуется человеку?

Суточная норма потребления этого микроэлемента зависит от возраста. Взрослому человеку необходимо примерно сорок миллиграмм , подростку и ребенку вещество требуется в меньших количествах. Есть категория людей, употребляющих цинк в гораздо большей концентрации. К ним, прежде всего, относятся культуристы.

Это обусловлено тем, что данный микроэлемент стимулирует рост мышечной массы, активно затрачивается во время тренировки, а, следовательно, должен восполняться. Получаемой вместе с пищей дозировки вещества недостаточно. Поэтому каждый культурист должен принимать специальные комплексы и добавки.

Источники цинка

Растительные

Орехи, зерновые, бобовые, тыквенные семечки, грибы, крупы, чеснок, капуста, спаржа, яблоки, грушы, сливы, вишня, картофель, свекла, морковь.

Животные

Говяжья печень, мясо, рыба и морепродукты, молоко, сыр, мясо птицы, яйца.

Цинк или Zincum является 30 элементом периодической системы химических элементов Менделеева и обозначается символом Zn . В основном он используется при создании деформированных полуфабрикатов и в составе разного рода смесей. В чистом виде выглядит как хрупкий металл голубовато-серебристого цвета, быстро окисляется и покрывается защитной пленкой (оксидом), из-за которой заметно тускнеет.

Добывают его в Казахстане, Австралии, Иране и Боливии. Из-за сложностей в определении металла его часто называют «обманкой» .

Историческая справка

Само название «цинк» впервые было упомянуто в книге « Liber Mineralium » Парацельса. По некоторым данным оно означало «зубец». Сплав цинка с медью или латунь известен давно. Его применяли в Древней Греции, Индии и Древнем Египте, позднее материал стал известен в Китае.

В чистом виде металл удалось получить лишь в первой половине XVIII века в 1738 году в Великобритании при помощи дистилляционного способа. Его открывателем стал Уильям Чемпион. Промышленное производство началось через 5 лет, а в 1746 году в Германии химик Андреас Сигизмунд Маргграф разработал и в деталях описал собственный способ получения цинка . Он предлагал использовать метод прокаливания смеси окиси металл с углем в огнеупорных ретортах из глины без доступа воздуха. Последующая конденсация паров должна была проходить в холодильнике. Из-за подробного описания и кропотливых разработок Маргграфа часто называют первооткрывателем вещества.

В начале XIX века был найден способ выделения металла путем прокатки при 100 C о -150 C о. В начале следующего века научились добывать цинк электролитическим способом. В России первый металл получили только в 1905 году.

Физические свойства

Атомный номер: 30.
Атомная масса: 65,37.
Атомный объем: 9,15
Плотность: 7,133 г/см 3 .
Температура, необходимая для плавления: 419,5 C о.
Температура кипения: 906 C о.
Поверхностная энергия: 105 мДж/м 2 .
Удельная электропроводность: 16,2*10 -6 См/м.
Молярная теплоемкость: 25,4 Дж/(К*моль).
Молярный объем: 9,2 см 3 /моль.

Цинк обладает слабыми механическими свойствами, при нормальной температуре легко ломается и крошится, но при температуре 100 C о -150 C о становится довольно тягучим и легко поддается деформации: куется, раскатывается в листы. Простая вода для металла безопасна, а кислоты и щелочи легко разъедают. Из-за этого цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяют, только сплавы.

Химические свойства

Внешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 10 4 s 2 . Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C о на открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет. При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка. Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.

При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли . Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей. Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.

Как самостоятельный элемент цинк в природе не встречается. Его можно добыть из 66 минералов, среди которых сфалерит, каламин, франклинит, цинкит, виллемит, смитсонит. Первый является наиболее распространенным источником металла, его часто называют «цинковой обманкой». Он состоит из сульфида цинка и примесей, которые придают минералу разнообразные цвета. Это осложняет его поиск и правильное определение.

Найти цинк можно в кислых и изверженных породах - во последних его немного больше. Часто металл в виде сульфида вместе со свинцом встречается в термальных водах , мигрирует в поверхностных и подземных источниках.

Температура, необходимая для плавления цинка, должна быть меньше 419 C о, но и не больше 480 C о. В противном случае вырастет угар металла и повысится износ стенок ванны, которую стандартно производят из железа. В расплавленном состоянии допускается не более 0,05% примеси железа, иначе температура, нужная при плавлении, начнет повышаться. Если процент содержания железа будет превышать 0,2%, цинк нельзя будет подвергать прокатке.

Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента . Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.

Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.

Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о. Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.

Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.

Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м 3 . Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о - 950 C о: чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.

Существует два вида латуни:

Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.

Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния . Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink - Aluminium - Magnesium - Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о - 387 C о) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.

Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.

Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о , то сплав с оловом снижается до 199 C о, а с оловом и свинцом - до 150 C о. И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.

Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость - почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.

Применение

Цинк является одним из наиболее востребованных металлов в мире: он находится на третьем месте по объему добычи среди цветных металлов, уступая только меди и алюминию. Этому способствует и его невысокая цена. Чаще всего его применяют для защиты от коррозии и в качестве части сплава, например, латуни.

В живых организмах

В теле человека содержится около 2 граммов цинка , около 400 ферментов содержат его. К последним относятся ферменты, катализирующие гидролиз белков, сложных эфиров и лептидов, полимеризацию РНК и ДНК, образование альдегидов. Чистый элемент содержится в мышцах, поджелудочной железе и печени. В день мужчинам требуется 11 мг цинка, женщинам - 8 мг.

В организме цинк выполняет следующие функции:

При недостатке элемента в организме наблюдается быстрая утомляемость, раздражительность , потеря памяти, снижение зрения и веса без объективной причины, приступы аллергии, депрессивное состояние. Происходит понижение уровня инсулина и накопление в теле некоторых элементов: железа, свинца, меди, кадмия.

В продуктах питания

Элемент имеется в мясе, сыре, кунжуте, устрицах, шоколаде, бобовых, овсянке, подсолнечных и тыквенных семечках, часто присутствует в минеральной воде. Наибольший процент цинка содержится в следующих продуктах (из расчета на 100 грамм):

Устрицы (до 40 мг), анчоусы (1,72 мг), осьминог (1,68 мг), карп (1,48 мг), икра (до 1 мг), сельдь (около 1 мг).
Тыквенные семечки (10 мг), кунжут (7 мг), подсолнечные семечки (5,3 мг), арахис (4 мг), грецкие орехи (3 мг), миндаль (3 мг).
Говядина (до 8,4 мг), баранина (до 6 мг), говяжья печень (4 мг), свинина (до 3,5 мг), курица (до 3,5 мг).
Какао-порошок без сахара и подсластителей (6,81 мг), чистый горький шоколад (2,3 мг), шоколадные конфеты (до 2 мг в зависимости от количества и вида шоколада).
Чечевица (4,78 мг), овес (3,97 мг), пшеница (3,46 мг), соевые бобы (3 мг), рожь (2,65 мг), хлеб (до 1,5 мг), зеленый горошек (1,24 мг), горох (1,2 мг), ростки бамбука (1,1 мг), рис (1 мг), злаковое печенье (до 1 мг).
Твердый сыр (до 4 мг).

Опасность для человека

Отравление цинком обычно происходит при длительном вдыхании его паров . Первыми признаками являются сильная жажда, потеря аппетита, сладковатый привкус во рту. Нередко появляется усталость, сонливость, сухой кашель, чувство разбитости, давящая боль в грудной клетке. Длительное воздействие может привести к бесплодию, малокровию, задержке в развитие. В быту опасность представляет оцинкованная посуда, в которой длительно хранится пища.

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30. Он находится в четвертом периоде второй группы. Атомный вес - 65,37. Распределение электронов по слоям 2-8-18-2.

30 элемент таблицы Менделеева Цинк представляет собой синевато - белый металл, плавящийся при 419(С, а при 913 (С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см3. При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110(С он хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк, хотя он и стоит в ряду напряжений значительно левее водорода. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности цинка при взаимодействии его с водой гидроокись практически нерастворима и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных же кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Кроме того, цинк подобно бериллию и другим металлам, образующим амфотерные гидроокиси, растворяется в щелочах. Если нагреть цинк на воздухе до температуры кипения, то пары его воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем, образуя окись цинка.

Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10-2%), чем в кислых (6·10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.
Цинк — важный биогенный элемент, в живых организмах содержится в среднем 5·10-4% цинка. Но есть и исключения — так называемые организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).

Месторождения цинка

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»

Получение цинка

Цинк в природе как самородный металл не встречается.
Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50-60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. Чистый цинк из оксида ZnO получают двумя способами. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °C: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.

Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учете переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

Список стран по производству цинка

Место

Страна

Производительность (тонн)

Свойства атома
Название, символ, номер	Цинк / Zincum (Zn), 30
Атомная масса (молярная масса)	65,38(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация
Радиус атома
Химические свойства
Ковалентный радиус
Радиус иона
Электроотрицательность	1,65 (шкала Полинга)
Электродный потенциал
Степени окисления
Энергия ионизации (первый электрон)	905,8(9,39) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)
Температура плавления
Температура кипения
Уд. теплота плавления	7,28 кДж/моль
Уд. теплота испарения	114,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,4 Дж/(K·моль)
Молярный объём	9,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=2,6648 c=4,9468 Å
Отношение c/a
Температура Дебая
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 116 Вт/(м·К)

—

Весь мир

10,000,000

Китай

2,600,000

Австралия

1,380,000

Перу

1,201,794

США

727,000

Канада

710,000

Мексика

480,000

425,700

Индия

420,800

Казахстан

400,000

Швеция

192,400

Россия

190,000

Бразилия

176,000

Боливия

175,000

Польша

135,600

Иран

130,000

Марокко

73,000

Намибия

68,000

Северная Корея

67,000

Турция

50,000

Вьетнам

48,000

Таиланд

45,000

Гондурас

37,646

Финляндия

35,700

ЮАР

34,444

Чили

31,725

Аргентина

30,300

Болгария

17,300

Румыния

9,600

Япония

7,169

400

Босния и Герцеговина

300

Мьянма

100

Биологическая роль

В организме взрослого человека содержится в среднем около 2г цинка, который концентрируется преимущественно в мышцах, печени и поджелудочной железе. Более 400 ферментов содержат цинк. Среди них ферменты, катализирующие гидролиз пептидов, белков и сложных эфиров, образование альдегидов, полимеризацию ДНК и РНК. Ионы Zn2+ в составе ферментов вызывают поляризацию молекул воды и органических веществ, содействуя их депротонированию по реакции:

Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+
Наиболее изучен фермент карбоангидраза - белок, содержащий цинк и состоящий примерно из 260 аминокислотных остатков. Этот фермент содержится в эритроцитах крови и способствует превращению углекислого газа, образующегося в тканях в процессе их жизнедеятельности, в гидрокарбонат-ионы и угольную кислоту, которая кровью переносится в легкие, где выводится из организма в виде углекислого газа. В отсутствие фермента превращение СО2 в анион HCO3- протекает с очень низкой скоростью. В молекуле карбоангидразы атом цинка связан с тремя имидазольными группами остатков аминокислоты гистидина и молекулой воды, которая легко депротонируется, превращаясь в координированный гидроксид. Атом углерода молекулы углекислого газа, на котором находится частичный положительный заряд, вступает во взаимодействие с атомом кислорода гидроксильной группы. Таким образом, координированная молекула СО2 превращается в гидрокарбонат-анион, который покидает активный центр фермента, замещаясь на молекулу воды. Фермент ускоряет эту реакцию гидролиза в 10 миллионов раз.

Применение цинка

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.
Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).
Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, иодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Пластины цинка широко используется в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.
Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.
Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.
Сульфид цинка используется при изготовлении люминофоров краткого послесвечения и других люминесцирующих составов, обычно, это смеси ZnS и CdS, активированные ионами других металлов. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия, также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.
Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.
Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

На разные применения цинка приходится:

цинкование — 45-60 %
медицина (оксид цинка как антисептик) — 10 %
производство сплавов — 10 %
производство резиновых шин — 10 %
масляные краски — 10 %

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Цинк - тридцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Zn от латинского «zincum». Расположен в четвертом периоде, IIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 30.

Главные природные соединения цинка, из которых его добывают, — минералы галмей ZnCO 3 и цинковая обманка ZnS. Общее содержание цинка в земной коре составляет приблизительно 0,01% (масс.).

Цинк - голубовато-серебристый металл (рис. 1). При комнатной температуре он довольно хрупок, но при 100-150 o С он хорошо гнется и прокатывается в листы. При нагревании выше 200 o С цинк становится очень хрупким. На воздухе он покрывается тонким слоем оксида или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк.

Рис. 1. Цинк. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса цинка

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 65,38.

Изотопы цинка

Известно, что в природе хром может находиться в виде пяти стабильных изотопов 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn и 70 Zn. Их массовые числа равны 64, 66, 67, 68 и 70 соответственно. Ядро атома изотопа цинка 64 Zn содержит тридцать протонов и тридцать четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы цинка с массовыми числами от 54-х до 83-х, а также десять изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим изотопом является 65 Zn с периодом полураспада равным 243,66 суток.

Ионы цинка

На внешнем энергетическом уровне атома цинка имеется два электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

В результате химического взаимодействия цинк отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

Молекула и атом цинка

В свободном состоянии цинк существует в виде одноатомных молекул Zn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу цинка:

Сплавы цинка

Широкое промышленное значение имеют сплавы цинка с алюминием, медью и магнием. С медью цинк образует важную группу сплавов - латуни. Латуни содержат до 45% цинка. Различают простые и специальные латуни. В состав последних входят другие элементы, например железо, алюминий, олово, кремний.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Технический цинк массой 0,33 г обработали разбавленным раствором серной кислоты. Выделившийся водород занимает при нормальных условиях объем 112 мл. Рассчитайте массовую долю цинка в техническом металле.

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой:

Zn + H 2 SO 4 (dilute) = ZnSO 4 + H 2 .

Найдем количество моль выделившегося в ходе реакции водорода:

n (H 2) = V (H 2) / V m ;

n (H 2) = 112×10 -3 / 22,4 = 0,005 моль.

Согласно уравнению реакции n (H 2):n (Zn) = 1:1, т.е. n (H 2) = n (Zn) =0,005 моль. Тогда, масса чистого цинка (без примесей) будет равна (молярная масса - 65 г/моль):

m pure (Zn)= 0,005 × 65 = 0,325 г.

Массовая доля цинка в техническом металле рассчитывается как:

ω(Zn) = m pure (Zn)/ m tec (Zn) × 100%;

ω(Zn) = 0,325/ 0,33 × 100%;

ω(Zn) = 98,48%.

Ответ

Массовая доля цинка в техническом металле равна 98,48%.

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте массу цинка, который нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить водород, необходимый для восстановления оксида меди (II) массой 20 г до металла.

Решение

Запишем уравнения реакций, которые протекают согласно условию задачи:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

H 2 + CuO = Cu + H 2 O (2).

Рассчитаем количество вещества оксида меди (II) (молярная масса - 80 г/моль):

n (CuO) = m (CuO) / M (CuO);

n (CuO) = 20 / 80 = 0,25 моль.

Согласно уравнению (2) n (CuO):n (H 2) = 1:1, т.е. n (CuO) = n (H 2) =0,25 моль. Тогда, число моль цинка вступившего в реакцию взаимодействия с соляной кислотой будет равно 0,25 моль, поскольку n (Zn):n (H 2) = 1:1, т.е. n (Zn) = n (H 2).

Масса цинка (молярная масса равна 65 г/моль) равна:

m pure (Zn) = n (Zn) × M (Zn);

m pure (Zn)= 0,25 × 65 = 16,25 г.

Ответ

Масса цинка равна 16,25 г

Цинк выполняет важную роль в организме. Он является серьёзным антиоксидантом, необходим для синтеза белка, для выработки гормонов, для быстрого заживления ран, язв.

Недостаток данного микроэлемента сразу проявляется внешне. Состояние кожи и волос портится, может изменяться масса тела, уровень гормонов нарушается, обмен веществ также выходит из нормы. Чтобы привести уровень цинк в норму, достаточно соблюдать специальную диету либо употреблять цинк в таблетках.

Содержание:

Для чего нужно принимать цинк? Основные свойства цинка

Главное свойство, которое известно многим о цинке, - его способность заживлять раны. Применяют цинк как наружно в форме мази, так и внутренне. Многие внешние факторы приводят к тому, что естественный уровень цинка в организме понижается, среди них алкоголизм, язвы, цирроз печени, атеросклероз, заболевания сердечно-сосудистой системы и др. Из организма выводится цинк при употреблении противозачаточных таблеток, кортизона, если рацион излишне насыщен сладкой или соленой пищей.

Цинк необходим в организме для формирования костей, особенно в детском возрасте. Цинк вместе с таурином воздействуют на нервную систему. При отсутствии этих элементов есть риск получить эпилепсию и шизофрению.

Достаточное количество цинка в организме помогает заживать большим ранам. Можно использовать не только мазь, но и увеличить в своем рационе некоторые продукты (проросшую пшеницу, пшеничные отруби)

Цинк эффективен против многих вирусных заболеваний. Он обладает усиленными противовирусными и антитоксичными свойствами. В подростковом возрасте мазью можно бороться с угревой сыпью. В косметологии и дерматологии цинк назначают при выпадении волос. Если принимать препараты богатые цинком внутрь, можно остановить развитие артрита и ревматизма.

Местное нанесение мази помогает бороться с вышеуказанными болезнями,

а также снимает отёк с опухших суставов

Препараты, содержащие цинк, применяют для заживления тканей после операции. Быстрей заживают язвы на слизистых оболочках, в том числе язва желудка. Цинк необходим для синтеза белка во время обмена веществ.

Препараты с цинком назначают при кожных заболеваниях: перхоти, сыпи, экземе. Принимая таблетки с цинком на ранних стадиях, можно избавиться от анемии, воспалении предстательной железы. Цинк активизирует образования некоторых гормонов, в том числе и тестостерона.

Недостаток цинка в организме может привести к серьёзным заболеваниям. Поэтому рацион человека должен быть полноценным и богатый овощами, фруктами, злаками.

Цинк в таблетках: описание препарата, способ применения

Цинк в таблетках выпускается в виде препарата Цинктерал. Таблетки способны восстановить дефицит цинка в организме, что необходимо для нормальной активности более 200 ферментов.

Принимая цинк внутрь в виде таблеток, около 25% вещества

абсорбируется в тонкой и двенадцатиперстной кишке

Наибольшее количество вещества в плазме крови наблюдается через 2 часа после приёма препарата. Большая часть лекарства выводится кишечником, оставшаяся часть с потом и мочой. Цинк накапливается в поджелудочной железе, предстательной железе, почках и печени, костной ткани, в костной ткани и коже, в эритроцитах и лейкоцитах.

Показания к применению:

дефицит цинка вследствие неправильного питания

дефицит цинка вследствие нарушения абсорбции цинка

потеря цинка

Перед назначением таблеток с цинком проводится лабораторная диагностика. Как принимать цинк указано в инструкции.

Таблетки покрытые оболочкой принимают за 1 час до еды или через 2 часа после приёма пищи. Таким образом можно добиться максимальной абсорбции. Во время еды таблетку принимают, если имеются проблемы с пищеварительным трактом. Дозу препарата и продолжительность лечения определяет лечащий врач. Обычно в сутки назначают 1-2 таблетки (либо за один прием, либо за два). Доза меняется в зависимости от настоящего состояния пациента и динамики лечения.

Детям препарат назначают начиная с 4 лет, суточная доза составляет 1 таблетку. Принимая таблетки цинка, одновременно может развиться дефицит меди. Поэтому постоянно нужно следить за анализами.

В течение дня (не ранее, чем через два часа после приёма таблетки)

можно принимать продукты, богатые цинком. Диета должна включать в себя

молочные продукты, отруби, цельнозерновые хлебные изделия

Приём Цинктерала хорошо переносится пациентами. Побочные эффекты могут возникнуть при длительном приеме препарата. Обычно они слабо выражены и не нуждаются в лечении.

В индивидуальных случаях могут появиться следующие явления: изжога, тошнота, головная боль, металлический привкус во рту, лейкопения, анемия, нейтропения, гематологические нарушения.

Запрещено принимать препараты цинка пациентам, которые имеют индивидуальную непереносимость или гиперчувствительность. Таблетки с осторожностью назначают больным с непереносимостью лактозы.

Препарат цинка стоит принимать только по назначению врача.

Большое внимание уделяется изменению привычного рациона питания

Препарат в форме капсул

Капсулы не являются лекарственным средством, а биологически активной добавкой. В состав входят:

лактат цинка

белок куриного яйца

глюкоза

Препарат принимают для нормализации функции гипофиза, поджелудочной железы, предстательной железы . Капсулы с цинком принимаются по другой схеме, нежели таблетки. Несмотря на нелекарственную форму выпуска, перед приёмом обязательна консультация врача. Дети от 5 до 12 лет принимают по 1-2 капсулы 2 раза в сутки, дети от 12 лет и взрослые принимают по 3-4 капсулы 2 раза в сутки. Капсулы принимают во время приема пищи. Длительность лечения составляет 1 месяц.

Несколько капсул содержат суточную потребность человека в цинке. Преимущество капсул - безвредное усвоение кишечников, отсутствие раздражение стенок желудка

Капсулы можно применять для профилактики заболеваний кожи, гормональных

сбоев, для поддержания иммунитета и нормализации обмена веществ

Больше всего цинка можно получить из красного мяса. В нём содержится половина суточной нормы. Пятую часть микроэлементов можно получить из молочных продуктов. Остальная часть находится в бобовых и крупах.

Как принимать препарат для улучшения состояния волос?

При недостатке цинка в организме это обязательно отразиться на коже головы и состоянии волос. Помимо цинка для кожи и волос, нужно большое количество и других микроэлементов, в частности, витамины группы В, железо и др. Если лабораторными анализами был подтвержден дефицит цинка в организме, то будут наблюдаться следующие симптомы:

выпадение волос

сухость кожи головы

перхоть

воспаления на коже

Если дефицит цинка некритический, то достаточно увеличить количество продуктов, содержащих цинк. Волосы со временем станут более крепкими и блестящими. Употребление достаточного количества цинка является одновременной профилактикой андрогенной алопеции.

Если было подтверждено, что в организме не хватает цинка, назначить таблетки

может только врач. Самолечение может привести к противоположному эффекту.

Ведь переизбыток витаминов и микроэлементов также ведет к негативным явлениям.

Можно ли употреблять цинк при беременности?

Употреблять цинк при беременности не только можно, но и в некоторых случаях просто необходимо. Около 80% беременных не получают нужного количества цинка, что особенно важно во второй и третий триместр.

При дефиците цинка, плод может развиться недостаточно, во время родов могут возникнуть осложнения. Данный микроэлемент необходим для развития гормона, который отвечает за схватки. Также есть риск развития внутриутробных инфекций, которые могут спровоцировать преждевременные роды.

Нормальное количество цинка необходимо как для матери, так и для будущего ребёнка. Из-за дефицита масса тела плода может не достигнуть нормальной отметки. Дефицит цинка при беременности можно восполнить приёмом определённых продуктов питания. В редких случаях врачи прибегают к назначению таблеток.

В повседневной жизни человек должен употреблять достаточное количество продуктов с цинком, чтобы поддерживать нормальный уровень гормонов, обмена веществ, состояния кожи и волос. Но в некоторых случаях цинк в больших количествах выводится из организма, под воздействием внешних факторов, при некоторых заболеваниях. Большое количество цинка расходуется при усиленных занятиях спорта и во время беременности. Поэтому фармацевтами были разработаны таблетки, которые в кратчайшие сроки позволяют восполнить уровень микроэлементов.