Tsink

Omadused

Füüsikalised omadused

Tsink on läikiv sinakashall metall. Kui tsink on äsja lõigatud, on see valkjashalli värvi. Kui see puutub kokku õhuga, ei püsi see kaua läikivana. Sulamistemperatuur on (419,58 °C (787,24 °F)), keemistemperatuur (907,0 °C (1664,6 °F)), jahtumispunkt on -419,58 °C (-723,24 °F) ja külmumispunkt on -907,0 °C (-1 600,6 °F). See temperatuur on madalam kui enamikul üleminekumetallidel, kuid kõrgem kui tinal või pliil. Seda saab sulatada toiduvalmistamise pliidil. See keeb metalli jaoks madalal temperatuuril. See ei ole magnetiline. Kui seda veidi kuumutada, muutub see väga paindlikuks. Kui seda kuumutada rohkem, muutub see väga rabedaks. See sulandub kergesti teiste metallidega.

Keemilised omadused

Tsink on reaktiivne metall. See on umbes sama reaktiivne kui alumiinium ja reaktiivsem kui enamik levinumaid metalle, nagu raud, vask, nikkel ja kroom. See on vähem reaktiivne kui magneesium. Tsink võib reageerida hapete, aluste ja mittemetallidega. Õhus ei roosteta. Tsingi pinnale moodustub õhu käes tsinkoksiidist ja tsinkkarbonaadist koosnev kate. See kate peatab korrosiooni. Happed võivad selle kattekihi lahustada ja reageerida tsingimetalliga. See tsingi reaktsioon happega tekitab tsink(II)-soola, näiteks tsinkkloriidi ja vesinikgaasi. See on väga levinud keemiline reaktsioon. Alljärgnev reaktsioon on reaktsioon soolhappega.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Tsink võib põleda, kui see on pulbristatud või väikestes tükkides, et saada tsinkoksiidi, mis on valge pulber. Leek on erksalt sinakasroheline.

2 Zn + O ₂→ 2 ZnO

Tsinkoksiid võib lahustuda tugevates alustes. See reaktsioon toimub mõnes patareis, mis sisaldavad tsinki.

ZnO +₂ HO + 2 OH ^-→ Zn(OH)₄^2-.

Tsink on kaltsofiilne. See tähendab, et ta reageerib pigem väävli ja perioodilisustabelis allpool asuvate elementidega kui hapnikuga. Seepärast on tsinksulfiid kõige levinum tsingimaak, mitte tsinkoksiid.

Keemilised ühendid

Tsink võib moodustada keemilisi ühendeid teiste elementidega. Need keemilised ühendid on ainult ühes oksüdatsiooniastmes: +2. On leitud +1 ühend, kuid seda on raske valmistada. Muid oksüdatsiooniastmeid peale +1 või +2 ei ole. Enamikul neist ühenditest puudub värvus. Kui neil on värvus, siis ei ole see tsink, mis värvi tekitab.

Tsinkkloriid on üks levinumaid tsingiühendeid. Need on üsna vähe reageerivad. Nad on vees lahustatuna veidi happelised. Tulekahjus kuumutamisel tekitavad nad rohelist leeki.

Muud tsingiühendid on:

• Tsinkantimoniid, hall pooljuht
• Tsinkarseniid, oranž pooljuht
• Tsinkbromiid, kaitseb kiirguse eest
• Tsinkkarbonaat, tsingimaak
• Tsinkfluoriid
• Tsingihüdroksiid, mida kasutatakse kirurgilistes sidemetes.
• Tsinkjodiid, mida kasutatakse röntgenpildistamisel.
• tsinginitraat, mida kasutatakse peitsina
• Tsinkoksiid, mida kasutatakse päikesekaitsekreemides.
• Tsinkfosfaat, mida kasutatakse hambaravis.
• Tsinksulfaat, mida kasutatakse pigmentides
• Tsinksulfiid, tavaline tsingimaak

Tsingi põletamine

Kui tsinki leidub

Looduses leidub viis tsingi isotoopi. ⁶⁴Zn on kõige levinum isotoop, mis moodustab 48,63% looduslikult esinevast tsingist. Selle isotoobi poolväärtusaeg on 4,3x10¹⁸ aastat. See on nii pikk, et selle radioaktiivsust võib ignoreerida. Sarnaselt peetakse ⁷⁰
Zn (0,6%), mille poolväärtusaeg on 1,3x10¹⁶ aastat, tavaliselt mitte radioaktiivseks. Teised looduses esinevad isotoobid on ⁶⁶
Zn (28%),⁶⁷
 Zn (4%) ja⁶⁸
 Zn (19%).

Tsinki ei leidu maakoore metallidena. Tsinki leidub ainult tsingiühenditena. Tsinksulfiidist valmistatud mineraal sfaleriit on peamine tsingimaak. Tsinki on ookeanis väga vähe. Tsingimaaki leidub tavaliselt koos vase- ja pliimaagidega.

On ka teisi tsingimaake, näiteks smithsonit (tsinkkarbonaat) ja tsinksilikaatmineraal. Need on vähem levinud.

Sfaleeriit, tavaline tsingimaak

Ettevalmistus

Tsinksulfiid kontsentreeritakse flotatsiooniga. On olemas puhastusvahend, mis kogub tsinksulfiidi kokku. Lisandid vajuvad põhja ja eemaldatakse. Seejärel kuumutatakse tsinksulfiidi õhus, et saada tsinkoksiidi ja vääveldioksiidi.

2 ZnS + 3 O ₂→ 2 ZnO + 2 SO₂

Vääveldioksiid oksüdeeritakse vääveltrioksiidiks.

2 NII₂ + O₂ → 2 NII₃

Vääveltrioksiid reageerib tsinkoksiidiga, et saada tsinksulfaati. See muudab tsingi lahustuvaks vormiks, mida saab rohkem töödelda.

SO₃ + ZnO → ZnSO₄

Tsinksulfaat puhastatakse ja elektrolüüsitakse. See elektrolüüs tekitab hapnikku, tsinki ja väävelhapet. Nii saadakse puhas tsink, mida tuntakse kui "SHG" ehk erilist kõrgkvaliteedilist tsinki.

2 ZnSO ₄+ 2 ₂HO → 2 Zn + 2 ₂HSO₄ + O₂

Väävelhapet kasutatakse uuesti vääveltrioksiidi asemel, et leotada rohkem tsinkoksiidi.

Tsinkoksiidi saab ka süsiniku abil kõrge temperatuuri juures redutseerida tsinkmetalliks ja süsinikdioksiidiks. See on kõrgahjuprotsess, mis sarnaneb raua tootmisega.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

See tsingi vorm on odavam, kuid ei ole puhas.

Tsink on maailmas neljas kõige levinum metall. Igal aastal toodetakse umbes 10 miljonit tonni.

Kasutab

Metallina

Tsinki kasutatakse elektripatareides. Kõige rohkem kasutatakse tsinki leeliselementides ja Leclanche'i elemendis. See oksüdeerub ja annab aku toimimiseks elektrone.

Umbes 59% tsingist kasutatakse korrosioonitõrjeks, mis hõlmab ka galvaniseerimist. 47% maailma tsingist kasutatakse galvaniseerimiseks. Seda kasutatakse teise metalli, tavaliselt raua, kaitsmiseks roostetamise eest. Tsinkkate korrodeerub raua asemel. Tsingikihti saab metallile kanda kahel viisil. Metalli võib sukeldada sulatatud tsingi potti. Tsinki võib ka galvaniseerida metallile. Sukeldamine kestab kauem, kuid selle pind on laiguline, mis mõnede arvates ei näe ilus välja. Seda kasutatakse ka mootorpaatide ja torustike puhul, et aeglustada roostetamist. Mootorpaadi mootoril on sageli tsingist "kuul", mis korrodeerub kergesti, kuid aitab mootori teistel metallosadel jääda roostetuks.

Tsinki kasutatakse sulamites. Messing on vase ja tsingi sulam. Messing on kõige levinum tsinksulam. Tsink võib moodustada sulameid paljude teiste metallidega. Tsink-alumiinium on tsingi ja alumiiniumi sulam, millest saab häid laagreid. Kaubanduslikus pronksis on tsinki. Mõnikord reageeritakse kaadmiumtelluriidi tsingiga, et saada kaadmiumtsink-telluriidi, mis on pooljuht. Nikkelhõbe on teine tsinksulam.

Tsinki võib kasutada orelipillide torudes. Varem kasutati tina ja plii sulamit. Tsinki kasutatakse USA pennides, kus on ainult õhuke vaskkiht. Südamikuks on tsink. Vanemad pennid tehti täielikult pronksist.

Mudelraketi käivitamiseks võib kasutada tsingi- ja väävlipulbri segu. See reaktsioon tekitab tsinksulfiidi, soojust, valgust ja gaase. Tsinkplekist valmistatakse tsinkvarraste.

Nagu tsingiühendid

Umbes 1/4 tsingist kasutatakse tsingiühendite valmistamiseks. Tsinkoksiidi saab kasutada päikesekaitseks või värvipigmendiks. Tsinkoksiid on ka pooljuht. Tsinkkloriidi kasutatakse puidu säilitamiseks, et see ei mädaneks. Mõned fungitsiidid sisaldavad tsinki. Tsinksulfaati kasutatakse värvainetes ja pigmentides. Tsinksulfiidi kasutatakse luminofoorlampides, et muuta ultraviolettvalgus nähtavaks valguseks.

Bioloogias

Inimesed vajavad veidi tsinki, et aidata oma organismil hästi toimida. Kui nad ei saa toiduga piisavalt tsinki, võib tekkida mineraalide puudus. Peaaegu kahel miljardil inimesel on tsingipuudus. Tsingipuudus muudab inimese kergemini nakkustesse haigestuma. Mõned inimesed ütlevad, et kui me külmetame, peaksime võtma rohkem tsinki. Teised ütlevad, et tsink ei tee vahet. On olemas ravimid, mida saab kasutada, kui on külmetushaigus. Inimesed lisavad väikestes kogustes tsingiühendeid vitamiinipillidesse ja teravilja, et tagada piisav tsingi saamine. Enamikus ühe tableti vitamiinides on tsinki. Tsinki leidub vähemalt 100 ensüümis. See on raua kõrval teine kõige levinum üleminekumetall. Tsinki kasutab ka aju. Inimese organismis on tsinki 2-4 grammi. Tsink-ensüüm aitab eemaldada verest süsihappegaasi. Nisus on palju tsinki.

Kuumtsingitud toode


Tavalised leelispatareid. Nende patareide keskel on sinakashall tsingipulber.

Ohutus

Suurtes kogustes tsingimetall on mürgine. See võib lahustuda maohappes. Kui süüa liiga palju tsinki, langeb organismis vase ja raua tase. Tsingiühendid võivad olla maos söövitavad. Ninna pandud tsingiühendid võivad rikkuda lõhnataju.

Tsinkioonid on kaladele ja paljudele vees elavatele olenditele väga mürgised.