Электротехнические материалы. Цинк

1. Электротехнические материалы

Тема «Цинк»
Подготовил: Лобанов А.А.

2.

Положение
в периодической
таблице:
Zn –элемент 2 группы,
побочной подгруппы, 4 периода
Zn + 30 )2 )8 )18 )2
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2
Степень окисления +2
ZnSO4 ZnO

3. Нахождение в природе

По содержанию в земной коре цинк занимает
23-место среди других элементов (0,01%).
Обычно цинковые руды – полиметаллические. Они
содержат минералы меди, свинца, кадмия и др.
Важнейший минерал цинка – цинковая обманка ZnS
– входит в состав многих сульфидных руд.
Также встречаются:
ZnO-цинкит
ZnCO3(галмей)-цинковый шпат
СФАЛЕРИТ

4. Месторождения

Основные месторождения
полиметаллических цинковых руд
расположены в Жезказганской области,
на Рудном Алтае и в Южном Казахстане.
Металлургические заводы выпускающие
цинк :
Риддер, Шымкент, Усть-Каменогорск

5.

Цинк известен уже давно. Затем
сведения о цинке были утрачены,
и только в 1721 г. саксонский
металлург И. Генкель открыл
способ получения цинка из руды.

6. Получение

1)Пирометаллургический способ:
2 ZnS+ 3O2 = 2 ZnO + 2SO2
ZnO + C = Zn + CO
2)Гидрометаллургический способ:
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
Конечный продукт очищается от примесей
(Fe,Cu,Cd), и цинк выделяется электролизом,
причем H2SO4 регенерируется:
2 ZnSO4 + 2 H2O = 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

7. Физические свойства

Является амфотерным металлом.
Цвет – синевато-белый, имеет сильный
металлический блеск.
Плотность – 7,13 г/см3
Довольно пластичен, но при обычной
температуре является хрупким.
Т(плав)=419,4 С
Т(кип)=905,7 С
Теплопроводность – составляет 60% от
теплопроводности серебра, а электрическая
проводимость в 4 раза меньше.

8.

В чистом виде цинк - синевато-белый
металл. Нагретый до 100-150°С цинк
становится очень ковким и тягучим, а
при 200°С настолько хрупким, что его
можно истолочь в порошок.

9. Химические свойства

При взаимодействии с О2 –
окисляется (покрывается оксидной
пленкой)
Взаимодействует с простыми
веществами (с галогенами).
Взаимодействие со сложными
веществами (с кислотами, щелочами,
водой)

10. Основные электрические характеристики

Электронная формула атома цинка в порядке
возрастания энергий орбиталей:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
Электронная формула атома цинка в порядке
следования уровней:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
Сокращенная электронная конфигурация Zn:
[Ar] 3d10 4s2

11.

Распределение электронов по энергетическим
уровням в атоме Zn
1-й уровень (K): 2
2-й уровень (L): 8
3-й уровень (M): 18
4-й уровень (N): 2

12. Применение

Как антикоррозийное покрытие.
Изготовление гальванических элементов.
Как восстановитель в
гидрометаллургических процессах
способствующих извлечению многих
ценных металлов из растворов Ag, Au, Cd и
т.д.
Получение сплавов:
латунь(30%) – сплав Cu и различное
содержание цинка. нейзильберы(22%) –
“новое серебро”

13. Изделия из цинка

14.

Более половины добываемого в мире цинка
расходуется на изготовление
оцинкованного железа и проволоки.
Нанесение на поверхность стали и чугуна
тонких пленок– важнейшее средство
защиты от коррозии.

15.

Основная часть производимого цинка расходуется на изготовление
антикоррозионных покрытий железа и стали. Цинк применяют в
аккумуляторах и сухих элементах питания. Листовой цинк используют в
типографском деле. Сплавы цинка (латунь, нейзильбер и другие)
применяются в технике. ZnO служит пигментом в цинковых белилах.
Соединения цинка являются полупроводниками. Раствором хлорида цинка
ZnCl2 пропитывают железнодорожные шпалы, предохраняя их от гниения.
Значение цинка для человека определяется тем, что он входит в состав всех
существующих ферментных систем организма и является компонентом более
300 металлоферментов, участвующих в обмене белков, жиров, углеводов и
нуклеиновых кислот.
Цинк участвует в росте, делении и дифференцировке клеток, что
обусловлено его влиянием на белковый, нуклеиновый обмен, работу
генетического аппарата клетки. Цинк входит в состав костной щелочной
фосфатазы и связан с кальцификацией скелета, формированием
гидроксиапатита, что определяет его роль в созревании костной системы.

16.

Цинк важен для реализации линейного роста человека как внутриутробно,
так и постнатально. Отмечается высокая активность цинка в процессе
регенерации тканей после ранений и ожогов. Доказана уникальная роль
цинка для развития и деятельности центральной нервной системы и
поведения.
В эксперименте показано, что при дефиците цинка медленнее
вырабатываются условные рефлексы, снижается способность к обучению.
Считается, что в условиях дефицита цинка изменяется ядерноцитоплазматическое соотношение клеток мозга, задерживается развитие
мозга, структурное созревание мозжечка.
Дефицит цинка наиболее опасен в критические периоды развития мозга
(антенатальный этап, возраст от рождения до трех лет) На фоне дефицита
цинка может заметно нарушаться вкус, обоняние. Трудно преувеличить роль
цинка в работе зрительного анализатора, поскольку цинк совместно с
витамином А способствует образованию зрительного фермента родопсина