9

Цинк – элемент IIБ подгруппы четвертого периода. Цинк относится к семейству d-элементов, поскольку электронное строение цинка отражается конфигурацией

Конфигурация d10 является устойчивой, и в образовании химической связи участвуют лишь внешние электроны 4s-подуровня, поэтому характерная степень окисления цинка- (+2).

Нахождение в природе

В природе встречается только в виде соединений, важнейшим из которых является цинковая обманка.  Основной компонент цинковой обманки - сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы цинка:

Получение цинка

Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации (осаждение) или флотации (прилипание к пузырькам воздуха и всплывание в виде пены), затем ее обжигают до образования оксидов:

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO22ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

Оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или восстанавливают коксом. В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты, примесь кадмия осаждают цинковой пылью и раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.

Физические свойства.

Цинк — металл синевато-белого цвета, обладающий металлическим блеском. На воздухе его поверхность покрывается оксидной пленкой и тускнеет. Цинк плавится при 419,5 град. С, кипит при 913 град. С. Плотность литого твердого цинка составляет 7,13 г/см³, плотность вальцованного цинка несколько выше. При температуре плавления плотность цинка равна 6,92 г/см³. На холоде цинк довольно хрупок, но при температуре 100-150 град. С легко поддается прокатке и вытягиванию. Легко образует сплавы с другими металлами.

Химические свойства цинка

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

1. Взаимодействие с неметаллами

При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:

2Zn + O₂ = 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой:

Zn + S = ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:

Zn + Cl₂ = ZnCl₂.

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:

Zn + 2P = ZnP₂

или 3Zn + 2P = Zn₃P₂.

С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

2. Взаимодействие с водой

Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:

Zn + H₂O = ZnO + H₂.

3. Взаимодействие с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂;

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂.

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:

4Zn + 10HNO₃ = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

Zn + 4HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

4. Взаимодействие со щелочами

Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

при сплавлении образует цинкаты:

Zn + 2KOH = K₂ZnO₂ + H₂.