Для чего используется цинк

Цинк (Zn, Zincum)

История цинка

Цинк в чистом виде впервые выделил Уильям Чемпион в 1738 году, хотя латунь (сплав меди с цинком) использовали в Древнем Египте и Древней Греции (calorizator). Иногда первооткрывателем цинка называют немца С. Маргграфа, который в 1746 году разработал аналогичный способ выработки цинка и описал его более подробно, чем Чемпион.

Названием цинк обязан Парацельсу, в чьих трудах встречаются слова zincum и zinken, которыми назван металл, видимо, из-за схожести его кристаллитов с иглами (zinke – зубец).

Общая характеристика цинка

Цинк является элементом побочной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 30 и атомную массу 65,39. Принятое обозначение – Zn (от латинского Zincum).

Нахождение в природе

Цинк достаточно распространённый элемент, он содержится в земной коре, практически во всех водных ресурсах Мирового Океана и во многих живых организмах. На сегодняшний день известно более 60-ти минералов цинка (сфалерит, цинкит, каламин и др.). крупные месторождения цинка обнаружены в Австралии, Боливии, Иране и Казахстане.

Физические и химические свойства

Цинк является хрупким, пластичным переходным металлом, имеет бело-голубоватый цвет, на воздухе покрывается слоем оксида цинка, что приводит к потускнению. При высоких температурах сгорает, образуя белый оксид цинка.

Суточная потребность в цинке

В сутки организм взрослого здорового человека должен получать от 9 до 11 мг цинка, дети – чуть меньше, от 2 до 8 мг, женщины в период беременности и кормления грудью – от 11 до 13 мг.

Продукты питания богатые цинком

Основные поставщики цинка – продукты питания, важный для жизнедеятельности организма элемент содержится в зелёных листовых овощах, брокколи, цветной капусте и редисе, моркови и кукурузе, зелёном луке, фасоли, горохе и чечевице, авокадо и ягодах, арахисе, кокосе, грецких и кедровых орехах, кунжуте, пшенице, овсянке и рисе. Присутствует цинк и в продуктах животного происхождения – свинине и баранине, говядине и индейке, мясе утки и говяжьем языке, морепродуктах и рыбе, плавленом сыре и яичном желтке.

Полезные свойства цинка и его влияние на организм

Функции и полезные свойства цинка:

Взаимодействие с другими

Признаки нехватки цинка

Нехватка цинка в организме человека характеризуется следующими симптомами:

Признаки избытка цинка

Избыточное содержание цинка в организме человека как правило обусловлено приёмом БАДов и препаратов цинка, характеризуется головными болями, приступами слабости и тошнотой.

Применение цинка в жизни

Цинк в чистом виде используется как восстановитель благородных металлов, как защита стали от коррозии, для производства аккумуляторов, в полиграфической промышленности, в медицине, производстве различных сплавов, резиновых шин и масляных красок.

Источник

Цинк: производство и применение

Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает превращаться в пар. При температурном обычном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.

Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.

Цинк — химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.

Особенности цинка

Металл является необходимым и широко применяемым практически во всех отраслях повседневной жизни человека.

Добыча в основном, производится в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В России изготовителем является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.

Водный арсенат кадмия, цинка и меди

В чистом виде элемент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. Обязательно присутствует в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.

К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим. Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м 3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах. Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Структура и состав цинка

Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

По применению среди всех элементов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе элемент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.

В зависимости от того, какое количество примесей, металл имеет маркировку.

Производство цинка

Как было сказано выше, чистого вида данного элемента в природе нет. Он добывается из иных пород, таких как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.

Металл получают на заводе. Каждый завод имеет свои отличительные особенности производства, поэтому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:

В зависимости от принимаемого метода добычи металла, задействовано соответствующее оборудование.

Получение чистого цинка

Как упоминалось выше – в природе чистого вида нет. В основном добыча производится из руд, в которых он идет с различными элементами.

Для получения чистого материала задействован специальный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). После проведения процесса руда распадается на элементы: цинк, свинец, медь и так далее.

Добытый таким методом чистый металл обжигается в специальной печи. Там при определенных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.

Есть 2 способа получения металла:

Выплавка цинка в печи

Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же температурный режим превышен, тогда материал начинает испаряться. При данной температуре допускается примесь железа 0.05%.

При процентной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатать.

Применяются различные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые направляются в специальные резервуары и там вещество опадает вниз.

Применение металла

Свойства цинка позволяют его применение во многих сферах. В процентном соотношении:

А также применение цинка необходимо для восстановления таких металлов, как золото, серебро, платина.

Цинк в металлургии

Металлургическая промышленность задействует данный элемент периодической таблицы как основной для достижения определенных целей. Выплавка чугуна, стали является главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы подвержены негативному влиянию окружающей среды. Без определенной обработки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Наилучшей защитой служит оцинкование.

Нанесение защитной плёнки на чугун и сталь является лучшим средством от коррозии. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.

Холодное оцинкование

Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:

Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.

Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.

Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:

В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Иные сферы применения цинка

Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.

В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.

В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии. В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации. В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.

Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.

Источник

Для чего нужен цинк организму

В первую очередь рассмотрим, для чего нужен цинк организму человека. Наличие достаточного количества этого микроэлемента способствует правильному развитию костей и хрящевых тканей, стимулирует нормальный рост, а также деление клеток, улучшает регенеративные способности тканей и репродуктивную функцию, а также предопределяет развитие головного мозга. Цинк также входит в структуру ДНК человека, содержащейся в клетках, однако даже на этом функции цинка не заканчиваются.

От содержания цинка и других витаминов в значительной степени зависит правильная работа защитных механизмов иммунной системы человека. Цинк необходим для производства гормона тимулина, который, в свою очередь, требуется для поддержания функционирования основных иммунных клеток – лейкоцитов. Снижение содержания цинка в организме человека приводит к сокращению запаса активных лейкоцитов из-за чего повышается риск развития различных заболеваний. Регенеративный эффект цинка используется уже множество столетий, ведь благодаря этому микроэлементу намного быстрее затягиваются раны и заживают другие повреждения.

Что происходит при нехватке цинка

Одним из первых и самых очевидных симптомов нехватки цинка в организме является замедление процесса роста, а при развитии серьёзного дефицита начинает проявляться сильное искажение работы вкусовых рецепторов. При продолжительном недостатке цинка начинает проявляться последовательное нарушение прохождения процессов обмена веществ, снижается эффективность иммунной защиты и, как следствие, повышает риск развития инфекционных заболеваний. Помимо снижения производства лейкоцитов, недостаток цинка снижает эффективность действия уже готовых иммунных клеток. Как видите, ответ на вопрос для чего нужен цинк в организме женщины или мужчины, не так прост.

Недостаток этого микроэлемента также вызывает и другие симптомы, среди которых можно отметить значительное ухудшение протекания цирроза печени, обострение атеросклероза и расстройств работы сердечно-сосудистой системы. Со временем дефицит цинка приводит к половой дисфункции. Взрослым это грозит даже бесплодием, в то время как у подростков наблюдается задержка в половом созревании. Идентифицировать нехватку цинка можно по очевидным внешним признакам, таким как: выпадение волос, значительное снижение аппетита, появление дерматитов, а также развитие куриной слепоты (нарушение зрения при слабом освещении)

Переизбыток цинка

Как известно, всего должно быть в меру, и цинк не является исключением из этого правила. Следует особенно обратить внимание на то, что хлорид и сульфат цинка. А также ещё некоторые его соединения, отличаются повышенным уровнем токсичности. Эти соединения синтезируются в том случае, если долго хранить продукты питания в оцинкованной посуде. При избытке цинка замедляется процесс роста костей, а также снижается качество их минерализации, что может привести к повышенному риску переломов. Кроме того, наблюдается общая слабость и притупление рефлексов.

Купить таблетированный цинк в первую очередь следует тем, кто столкнулся с его хроническим недостатком, или требует дополнительного приёма микроэлемента в следствии высокого его расхода (особенно при силовых нагрузках). В интернет-магазине zel-sport-pit.ru вы сможете приобрести массу средств, к примеру:

BioTech Zinc Max (100 таб.). Биодоступный цинк по привлекательной цене.

Now Zinc Gluconate 50 mg (100 таб.). Цинка глюконат с очищенном от посторонних примесей виде.

Видео: Значение цинка в питании

Источник

Цинк (Zn) – роль в организме, симптомы недостатка, источники

Цинк (Zincum, Zn) – химический элемент, и микроэлемент для человеческого организма, играющий важную роль практически во всех физико-химических процессах, прежде всего в построении различных ферментов, РНК и ДНК.

Среди других важных функций также выделяют участие в синтезе поджелудочной железой инсулина, половыми железами тестостерона и эстрогена, улучшает умственную деятельность и предотвращает иммунодефицит, что соответственно помогает организму защищаться от патогенной инфекции. Подробнее о биологической роли поговорим чуть далее.

Основным методом добычи цинка из минералов является электролитический, с помощью которого выходит до 99,95% чистого металла. Среди часто встречающихся отходов можно встретить такие элементы, как – свинец, кадмий, медь, серебро, германий, галлий, тантал и даже золото.

История – краткая справка

Первые изделия из латуни, являющейся сплавом меди с цинком датированы еще срединой первого тысячелетия по рождеству Христову. Это были преимущественно предметы интерьера и кухонные предметы, используемые жителями древних Греции, Индии, Китая, Египта и других развитых на то время стран. Получить чистую форму металла удалось дистилляционным способом аж в 1738 году английским ученым Уильямом Чемпионом, который уже в 1743 году запустил работу первого завода по добыче Zn.

Добыча чистейшего цинка с помощью электролитического способа стала возможна уже в 1915 году, на заводах США и Канады.

Свое название Zn – Zincum (Zinken – в переводе с немецкого «зубец») получил от швейцарского исследователя, алхимика и врача Филиппа Парацельса (1493—1541 гг).

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, V ряд, II группа, в новой версии таблицы – 12 группа, 4 период.

Физико-химические свойства. Чистый Zn – это металл серебристо-белого цвета, пластичный на ощупь, который при сгибании слегка потрескивает, что обусловлено трением кристаллов. При нагревании до 100 градусов пластичность вырастает в разы, но как только в нем присутствуют примеси других минералов, резко повышается хрупкость.

При контакте с воздухом покрывается тонкой оксидной пленкой, а при воздействии высоких температур постепенно сгорает.

Биологическая роль и функции цинка в организме

В организме взрослого среднестатистического человека находится примерно 1,5-3 г цинка. Больше всего его присутствие обнаружено в мышечных тканях, печени, различных ферментах и поджелудочной железе. Причем у мужчин этого микроэлемента может быть вдвое больше, нежели у женщин.

Одна из основных функций цинка в человеке – формирование белка карбоангидраза, который присутствуя в эритроцитах (красные кровяные тельца) обеспечивает превращение углекислого газа в тканях и его обратный транспорт в легкие, откуда он и выводится с выдохом. Кроме того, в связи с тем, что Zn присутствует примерно в 400 ферментах, в большей мере ЖКТ, то без него практически невозможно нормальное усваивание пищи и превращение полезных и необходимых для организма веществ, поступаемых с продуктами.

Цинк выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

Применение цинка в других сферах человеческой жизни

Суточная потребность

Рекомендуемые суточные дозы цинка в зависимости от пола и возраста:

Суточная доза цинка повышается при инфекционных болезнях, стрессах, веганстве, жестких диетах, повышенной физической и умственной активностях, изменении климатических условий пребывания.

Нехватка цинка — симптомы

Дефицит цинка в организме выражается следующими симптомами и состояниями:

Причины нехватки Zn

Применение цинка

Применение Zn зависит от его формы, но если говорить в общем, то с лечебной целью его целесообразно использовать в следующих случаях:

Избыток цинка

Избыток Zn в организме также, как и его нехватка может вызвать ряд проблем со здоровьем, среди которых:

Причины переизбытка Zn

В связи с тем, что цинк не имеет способности накапливаться в организме, отравление ним чаще всего может быть обусловлено употреблением пищи из оцинкованной посуды, или же бесконтрольный прием лекарственных форм этого микроэлемента.

Источники цинка

В каких продуктах Zn содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): дрожжи для выпекания (9,97), кунжут (7,75), белые тыквенные семечки (7,44), какао-порошок (6,81), арахис (6,68), черные подсолнечные семечки (5,3), чечевица (4,8), кедровые орехи (4,28), печень говяжья (4), овес (3,97), пшеница (3,46), яичный желток (3,11), миндаль (3), соевые бобы (3), говядина (от 3 до 8,4), сыры твердые (от 3 до 4), грецкий орех (2,73), рожь (2,65), шоколад (2,3), кокос (2,01), баранина (от 2 до 6), анчоусы (1,72), карп (1,48), сардины (1,4), горох (1,2), яйца (1,1), рис (1), икра рыбы (1), сельдя (0,99), курица (от 0,8 до 3,5), мука пшеничная (0,8), курага (0,74), хлеб (от 0,7 до 1,5), чернослив (0,46), финики (0,44), малина (0,42), брокколи (0,41), молоко (0,4), свекла (0,35), картофель (0,29), смородина черная (0,27), мёд (0,22), бананы (0,15), инжир (0,15), апельсины (0,07), грейпфрут (0,07), лимоны (0,06), яблоки (0,04).

Химические источники (Zn): «Пиколинат цинка», «Цинктерал», «Цинкит», витаминно-минеральные комплексы «Витрум».

Синтез в организме: не синтезируется.

Взаимодействие цинка с другими веществами

Видео

Источник

Цинк в промышленности и медицине. Биологическая роль и функции цинка в организме

Цинк — тридцатый по порядку химический элемент II группы периодической системы Менделеева. Обозначается «Zn» и классифицируется, как переходной металл.

Цинк относится к металлам древности, дата и место открытия которых теряются в столетиях. По одним источникам, первые упоминания о нем археологи находили в индийских манускриптах, относящихся к V веку до н.э., по другим, в Египте в I веке до нашей эры.

Само слово «цинк» упоминается в средневековых трудах алхимика и философа Парацельса в XVI веке н.э. Как только не называли этот металл за его историю. Его называли и смитсонит, и виллемит. Латинское же zincum переводится как белый налет или бельмо на глазу. В России термин «цинк» ввел Михаил Васильевич Ломоносов в 1742 году.

Цинк применяется в медицине, как противовоспалительное и антисептическое средство. Сплавы с цинком находят и промышленное применение: в машиностроении, для производства цинковых белил, в качестве антикоррозийных покрытий для стали, в изготовлении аккумуляторов и батареек.

Цинк в промышленности

Технология производства цинка

В природе металл встречается в виде сульфида с примесями меди, железа и кадмия. В чистом виде цинк не добывают. Он присутствует в составе сульфидных руд и минеральных пород: сфалерите, вюртците, цинките. Также содержится в литейных сплавах с алюминием, медью (латунью), никелем.

Цинк выплавляют на заводе. Для производства металлического цинка используют пирометаллургический и гидрометаллургический процессы. Сульфидные руды перерабатывают, в результате чего они распадаются на отдельные элементы: цинк и другие составные части. Полученный цинковый концентрат подвергают обжигу.

Характеристики цинка: физические и химические свойства

Цвет цинка — сине-белый.

Температура плавления — 419°С.

Температура кипения (переходит в состояние пара) — 913 °С.

В спокойном состоянии — хрупкий металл (плотность цинка 7130 кг/м 3 ).

Пластичность появляется при 100°С.

Атомная масса цинка — 65.382 а.е.м.

Цинк образует кислородные соединения, оксидируется и образует пленку.

Цинк не вступает в реакцию с щелочами и кислотами.

Такие свойства делают цинк уникальным металлом. При разных температурах он меняет свое состояние.

Области применения цинка

Основными производственными сферами использования цинка являются:

Также металл находит широкое применение в прочих производствах:

Цинк в медицине

Биологическая роль и функции цинка в организме

Согласно исследованиям ученых, в организме взрослого человека цинк содержится в размере:

Процентное соотношение цинка в организме:

Основная функция элемента для человеческого организма — это формирование карбоангидраза в эритроцитах для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Этот белок обеспечивает преобразование углекислого газа и обратное его перемещение в легкие для последующего выдоха. Цинк, будучи частью 400 пищеварительных ферментов, влияет на полноценное усвоение микроэлементов из пищи.

Помимо основного свойства, цинк выполняет следующие функции:

Продукты питания, богатые цинком

Цинк из пищи и витаминов всасывается в верхней части кишечника посредством белковых соединений из желудочного сока. Этот микроэлемент обязательно должен быть в рационе мужчин, беременных, кормящих женщин и детей в период их активного роста.

ТОП-10 продуктов питания по содержанию цинка в мкг на 100 грамм:

Суточная норма потребления цинка

При правильном питании гипоцинкоз (недостаток цинка) человеку не опасен. Лишь при возникновении проблем с всасыванием солей цинка из кишечника и выведением его из организма, могут возникать нарушения обменного характера.

Недостаток цинка часто встречается у детей в период активного роста и у младенцев на грудном вскармливании. В молоке, к сожалению, малое количество необходимого для развития элемента.

У больных сахарным диабетом наблюдается повышенное выделение цинка с мочой и, соответственно, более низкое его содержание в организме.

Для повышения уровня цинка в организме рекомендуется не только добавлять в рацион продукты, богатые этим элементом, но и принимать цинкосодержащие препараты.

Рекомендуемые суточные дозы цинка в зависимости от пола и возраста:

Цинк — незаменимый питательный элемент, обладающий антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, участвующий во множестве биологических процессов человеческого организма.

Источник