Цинк і його характеристики

Загальна характеристика цинку

Цинк - тридцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - Zn від латинського «zincum». Розташований в четвертому періоді, IIB групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 30.

Цинк - блакитно-сріблястий метал (рис. 1). При кімнатній температурі він досить крихкий, але при 100-150 o С він добре гнеться і прокочується в листи. При нагріванні вище 200 o С цинк стає дуже крихким. На повітрі він покривається тонким шаром оксиду або основного карбонату, що оберігає його від подальшого окислення. Вода майже не діє на цинк.

Мал. 1. Цинк. Зовнішній вигляд.

Атомна і молекулярна маса цинку

Відносної молекулярна маса речовини (Mr) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (Ar) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані цинк існує у вигляді одноатомних молекул Zn, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 65,38.

ізотопи цинку

Відомо, що в природі хром може знаходитися у вигляді п'яти стабільних ізотопів 64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn та 70 Zn. Їх масові числа рівні 64, 66, 67, 68 і 70 відповідно. Ядро атома ізотопу цинку 64 Zn містить тридцять протонів і тридцять чотири нейтрона, а решта ізотопи відрізняються від нього лише числом нейтронів.

Існують штучні нестабільні ізотопи цинку з масовими числами від 54-х до 83-х, а також десять ізомерних станів ядер, серед яких найбільш довготривалим ізотопом є 65 Zn з періодом напіврозпаду рівним 243,66 діб.

Іони цинку

На зовнішньому енергетичному рівні атома цинку є два електрона, які є валентними:

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

В результаті хімічної взаємодії цинк віддає свої валентні електрони, тобто є їх донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:

Zn 0 -2e → Zn 2+.

Молекула і атом цинку

У вільному стані цинк існує у вигляді одноатомних молекул Zn. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу цинку:

сплави цинку

Широке промислове значення мають сплави цинку з алюмінієм, міддю і магнієм. З міддю цинк утворює важливу групу сплавів - латуні. Латуні містять до 45% цинку. Розрізняють прості і спеціальні латуні. До складу останніх входять інші елементи, наприклад залізо, алюміній, олово, кремній.

Приклади розв'язання задач

Технічний цинк масою 0,33 г обробили розведеним розчином сірчаної кислоти. Що виділився водень займає при нормальних умовах обсяг 112 мл. Розрахуйте масову частку цинку в технічному металі.

Запишемо рівняння реакції взаємодії цинку з розбавленою сірчаною кислотою:

Знайдемо кількість моль виділився в ході реакції водню:

n (H2) = 112 × 10 -3 / 22,4 = 0,005 моль.

Відповідно до рівняння реакції n (H2): n (Zn) = 1: 1, тобто n (H2) = n (Zn) = 0,005 моль. Тоді, маса чистого цинку (без домішок) буде дорівнює (молярна маса - 65 г / моль):

mpure (Zn) = n (Zn) × M (Zn);

mpure (Zn) = 0,005 × 65 = 0,325 м

Масова частка цинку в технічному металі розраховується як:

ω (Zn) = 0,325 / 0,33 × 100%;