鋅

鋅(Zinc)是一種化學元素,它的化學符號是Zn,它的原子序數是30,是一種淺灰色的過渡金屬。鋅(Zinc)是第四“常見”的金屬,僅次于鐵、鋁及銅。不過不是地殼中含量最豐富的元素(前幾名是氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂)。面板呈現銀白色,在現代工業中對于電池製造上有不可磨滅的地位(電池表面是鋅皮),為一相當重要的金屬。其密度比鐵略小,呈六邊形晶體結構。

  • 中文名稱
  • 晶體結構
    六方密排晶格
  • 範德華半徑
    139 pm
  • 原子半徑
    134 pm
  • 分子量
    65.38(原子量)
  • 熔化熱
    7.32 kJ·mol−1
  • 密    度
    7.14 g·cm−3
  • 剪下模量
    43 GPa
  • 沸    點
    907℃
  • 電阻率
    (20 °C)59.0 n Ω·m
  • 楊氏模量
    108 GPa
  • 物    態
    固態
  • 共價半徑
    122±4 pm
  • 英文名
    zinc
  • 熱導率
    116 W·m−1·K−1
  • 熔    點
    419.53℃
  • 比熱容
    25.470 J·mol−1·K−1
  • 膨脹系數
    (25 °C)30.2 µm·m−1·K−1
  • 汽化熱
    123.6 kJ·mol−1
  • CAS登錄號
    7440-66-6
  • 電負性
    1.65(鮑林標度)
  • 磁    序
    抗磁性

​基本簡介

(Zinc)是一種化學元素,它的化學符號是Zn,它的原子序數是30,是一種淺灰色的過渡金屬。鋅(Zinc)是第四“常見”的金屬,僅次于鐵、鋁及銅。不過地殼含量最豐富的元素,前幾名是氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂。人體中,屬于微量元素。面板呈現銀白色,在現代工業中對于電池製造上有不可磨滅的地位,為一相當重要的金屬。

歷史簡介

鋅被羅馬人所知,但很少使用。它第一次以其金屬自身被認可是在印度,在拉賈斯坦邦的Zawar有一個鋅熔爐有廢棄的鋅,證明了大規模的精煉在1100年到1500年。

鋅

鋅的大規模精煉在中國進行,于16世紀。東印度公司的船在瑞典的海岸沉沒,于1745年,其運載的貨物是中國的鋅,分析了回收的鑄錠證明了它們是幾乎純凈的金屬。

在1668年,佛蘭德的冶金家P. Moras de Respour,據傳聞說從氧化鋅中提取了金屬鋅,但歐洲認為鋅是由德國化學家Andreas Marggraf在1746年發現的,而且的確是他第一個確認了其是一種新的金屬。

基本性質

物理信息

中文名稱:鋅

中文別名:C.I.顏料黑16;鋅粉;鋅,無砷;鋅,粒狀;藍粉;超細鋅粉;超細高活性鋅粉;電解鋅;納米鋅;鋅陽極;鋅,片狀;鋅錠;鋅扣;

英文名稱:Zinc

英文別名:C.I.PigmentBlack16; ZincPowder; zinc coating quality balzers; ZincpowderNmesh; Zincdust; Zinclump; Zincneedles; Zincpellets; Zincingot; Zinc Powder; Zinc metal foil; Zinc metal; zinc dust; Poster Color Deep Blue

CAS:7440-66-6

EINECS:231-175-3

分子式:Zn

分子量:65.409

性狀:淺灰色的細小粉末

化學性質

鋅

鋅是一種青白色、光亮、具有反磁性的金屬,雖然一般用作商品的鋅都經過加工,這些特徵已不再鮮明。[1] 其密度比鐵略小,呈六邊形晶體結構。[2]

在常溫下鋅是硬而易碎的,但在100至150°C下會變得有韌性。[1]當溫度超過210 °C時,鋅又重新變脆,可以用敲打來粉碎它。[3]鋅的電導率居中。在所有金屬中,它的熔點(420 °C) 和沸點(900 °C)相對較低。[4]除了汞和鎘以外,它的熔點是所有過渡金屬裏最低的。

鋅能夠在空氣中燃燒,產生氧化鋅:

2 Zn + O₂ → 2 ZnO

Zn + X2 → ZnX2(X=F2、Cl2、Br2、I2)

Zn + S → ZnS

Zn + H2O(g)→ ZnO + H2

合成方法

1.真空下降360g金屬鋅緩慢加入到3340ml15%的硫酸溶液中,加熱到70℃進行反應。當H2不再溢出後,用1200ml水稀釋,製的硫酸鋅溶液,取出50ml,其餘備用。在50ml稀釋溶液中加入4g碳酸鈉,析出的碳酸鋅沉淀用水洗滌三次(每次300ml),備用。取7.5g七水合硫酸亞鐵溶于500ml水中,並用1ml優級純硫酸酸化,加熱,逐滴加入30%的過氧化氫使溶液中Fe2+離子全部轉為Fe3+離子。將製的的硫酸鐵溶液加到上述備用的硫酸鋅溶液中,並在攪拌下加入製好的碳酸鋅沉淀,然後在快速攪拌下加熱至30-40ºC,靜置,待溶液澄清後,過濾【除去吸附有As、P、Sb等雜質的Fe(OH)3沉淀】。濾液進行電解並調節PH值,使剛果紅稍稍變藍。電解時以優級純或鋅片作為陰極,工業鋅作為陽極,兩極間距2-3cm,兩極間電壓6V,電流密度取決于電解液溫度。在析出200g鋅後,電解液必須再按上述方法重新用硫酸鐵和碳酸鋅進行處理。

2.製備鋅是以閃鋅礦ZnS為主要原料,通過冶煉而製得。工業上通常是將ZnS氧化焙燒成具有良好反應活性的氧化物。然後採用熱還原法和電解法來製得鋅。將由鋅焙燒塊和煤粉製成的爐料,投入至1300~1350℃的煉鋅爐內進行反應,還原反應所生成的金屬鋅蒸氣,經導管通入鋅冷凝器,捕集得金屬鋅。此法所得到的金屬鋅雜質含量較高,要獲得較純的鋅,還需進行真空蒸餾。

3.將焙燒料中的氧化鋅用硫酸溶解,通過氧化除鐵,鋅粉置換除鈷、銅、鎳等雜質後,置于電解槽內,以鉛作陽極,鋁板作陰極。電解時,金屬鋅沉積在鋁板上,將其剝離下來便成為產品。用電解法生產的金屬鋅純度可達99.99%。

貯存方法

儲存于陰涼、幹燥、通風良好的專用庫房內,遠離火種、熱源。庫溫不超過32℃,相對濕度不超過75%。包裝密封。應與氧化劑、酸類、鹼類、胺類、氯代烴等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

用途

1.用作分析試劑,如作還原劑,用于砷、銅、硝酸鹽等測定。

2.與乙酸、鹽酸、硫酸、鹼、水(含氯化按)等共用作還原劑。鋅粉蒸餾。製有機鋅化合物。Reformatsky反應。由苯甲醛製苯基卡賓等。

3.用作催化劑、還原劑,用于有機合成,也用于電鍍鋅和製備有色金屬合金。

歷史信息

鋅也是人類自遠古時就知道其化合物的元素之一。鋅礦石和銅熔化製得合金——黃銅,早為古代人們所利用。但金屬狀鋅的獲得比銅、鐵、錫、鉛要晚得多,一般認為這是由于碳和鋅礦共熱時,溫度很快高達1000 ℃以上,而金屬鋅的沸點是906℃,故鋅即成為蒸氣狀態,隨煙散失,不易為古代人們所察覺,隻有當人們掌握了冷凝氣體的方法後,單質鋅才有可能被取得。世界上最早發現並使用鋅的是中國,在10~11世紀中國是首先大規模生產鋅的國家。明朝末年宋應星所著的《天工開物》一書中有世界上最早的關于煉鋅技術的記載。1750~1850年人們已開始用氧化鋅和硫化鋅來治病。1869年Raulin發現鋅存在于生活機體中,並為生活機體所必需。1963年報告了人體的鋅缺乏病,于是鋅開始列為人體必需營養素。鋅的生產過程非常簡單,將爐甘石(即菱鋅礦石)裝滿在陶罐內密封,堆成錐形,罐與罐之間的空隙用木炭填充,將罐打破,就可以得到提取出來的金屬鋅錠。另外,我國化學史和分析化學研究的開拓者王鏈(1888—1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等古錢後,發現宋朝的紹聖錢中含鋅量高,提出中國用鋅開始于明朝嘉靖年間的正確的科學結論。鋅的實際套用可能比《天工開物》成書年代還早。

鋅

相關信息

相對原子量

相對原子量65.39(國中階段一般取65)

鋅的性質

鋅是一種藍白色金屬。密度為7.14克/立方釐米,熔點為419.5℃。在室溫下,性較脆;100~150℃時,變軟;超過200℃後,又變脆。鋅的化學性質活潑,在常溫下的空氣中,表面生成一層薄而致密的鹼式碳酸鋅膜,可阻止進一步氧化。當溫度達到225℃後,鋅氧化激烈。燃燒時,發出藍綠色火焰。鋅易溶于酸,也易從溶液中置換金、銀、銅等。鋅在自然界中,多以硫化物狀態存在。主要含鋅礦物是閃鋅礦。也有少量氧化礦,如菱鋅礦,如菱鋅礦和異極礦。

原子半徑

原子半徑(計算值) 135(142)pm

共價半徑 131 pm

範德華半徑 139 pm

含量(ppm)

元素在太陽中的含量:2

元素在海水中的含量:0.00005(微量元素

地殼中含量:75(微量元素)

晶體結構:六角形

原子核外電子排布:2,8,18,2

核電荷數:30

氧化態

主氧化態:+2

其它:+1

電離能 (kJ/ mol)

M - M+ 906.4

M+ - M2+ 1733.3

鋅

M2+ - M3+ 3832.6

M3+ - M4+ 5730

M4+ - M5+ 7970

M5+ - M6+ 10400

M6+ - M7+ 12900

M7+ - M8+ 16800

M8+ - M9+ 19600

M9+ - M10+ 23000

晶胞參數

a = 266.49 pm

b = 266.49 pm

c = 494.68 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°同位素

同位素豐度半衰期衰變模式衰變能量MeV衰變產物
64Zn48.6%
穩定

65Zn人造244.26天電子捕獲1.35265Cu
66Zn27.9%
穩定

67Zn4.1%
穩定

68Zn18.8%
穩定

72Zn人造46.5小時β衰變0.45872Ga

人體內的鋅

鋅是人體必需的微量元素之一,在人體生長發育、生殖遺傳、免疫、內分泌等重要生理過程中起著極其重要的作用,被人們冠以“生命之花”、“智力之源”、“婚姻和諧素”的美稱 。

鋅存在于眾多的酶系中,如碳酸酐酶、呼吸酶、乳酸脫氫酸、超氧化物歧化酶、鹼性磷酸酶、DNA和RNA聚中酶等中,是核酸、蛋白質、碳水化合物的合成和維生素A利用的必需物質。具有促進生長發育,改善味覺的作用。缺鋅時易出現味覺嗅覺差、厭食、生長緩慢與智力發育低于正常等表現。

缺鋅症狀

鋅缺乏容易引起食欲不振、味覺減退、嗅覺異常、生長遲緩、侏儒症,智力低下、潰瘍、皮節炎、腦腺萎縮、免疫功能下降、生殖系統功能受損,創傷愈合緩慢、容易感冒、流產、早產、生殖無能、頭發早白、脫發、視神經萎縮、近視、白內障、老年黃斑變性、老年人加速衰老、缺血症、毒血症、肝硬化。

鋅對人體作用

鋅對人體的作用一:鋅參與了體內碳酸酐酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等許多酶的合成及活性發揮,也與許多核酸及蛋白質的合成密不可分。如果體內的鋅供給充足,胱氨酸、蛋氨酸、谷胱甘肽、內分泌激素等合成代謝就能夠正常進行。因而,可維持中樞神經系統代謝、骨骼代謝,保障、促進兒童體格(如身高、體重、頭圍、胸圍等)生長、大腦發育、性征發育及性成熟的正常進行。

鋅對人體的作用二:鋅能幫助維持正常味覺、嗅覺功能,促進食欲。這是因為維持味覺的味覺素是一種含鋅蛋白,它對味蕾的分化及有味物質與味蕾的結合有促進作用。一旦缺鋅時,會出現味覺異常,影響食欲,造成消化功能不良。

鋅對人體的作用三:提高免疫功能,增強對疾病的抵抗力。鋅是對免疫力影響最明顯的微量元素,除直接促進胸腺、淋巴結等免疫器官發育、行使功能外,還有直接抗擊某些細菌、病毒的能力,從而減少患病的機會。

鋅對人體的作用四:參與體內維生素A的代謝和生理功能,對維持正常的暗適應能力及改善視力低下有良好的作用。

鋅對人體的作用五:鋅還保護皮膚粘膜的正常發育,能促進傷口及黏膜潰瘍的愈合,防止脫發及皮膚粗糙、上皮角化等。

補鋅產品發展

第1代無機鋅:

主要代表:硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅等。

最原始的補鋅產品,鋅吸收利用率低(僅為7%)。它們和體內胃酸結合,能產生氯化鋅,氯化鋅是強腐蝕劑,對胃腸道有刺激作用,易引起惡心、嘔吐等。現在這一代鋅的代表已基本淘汰出市場,很少見了,多用于外科手術,以促進傷口的愈合。

第2代有機酸鋅:

主要代表:葡萄糖酸鋅、甘草鋅、醋酸鋅、檸檬酸鋅、氨基酸鋅、乳酸鋅等。

同屬弱酸弱鹼鹽,鋅吸收利用率約14%,和體內胃酸結合,依然能產生氯化鋅,因此有一定的副作用(如惡心、嘔吐)。隻能飯後服用以減少對腸胃的刺激,且含鋅量較高,能拮抗鈣、鐵等其他微量元素的吸收。長期服用能導致缺鈣、貧血等症狀,須遵循醫生指導,兒童及孕婦不建議用。

第3代蛋白鋅(又稱生物鋅):

主要代表:新稀寶牌鋅硒寶

鋅硒寶是蛋白質結合鋅,口感好(蛋卷味),香酥可口,蛋白鋅吸收率高達90%以上,比普通鋅劑高2-3倍。

鋅硒寶的鋅含量很低,幾乎和食物的含鋅量相當,絕對安全,純天然的第3代蛋白鋅,不含酸根,安全、對人體無任何副作用,可飯前服用。

活性高,可有效促進人體對各種營養素的吸收和利用,且不會拮抗鈣、鐵等營養素的吸收,從而最終達到使人體從膳食來補充各種營養素的效果,可能是目前國內最好的新一代高活性補鋅製劑。

相關詞條

相關搜尋

其它詞條