2020-09-08 09:48:17

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非生物|元素
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锌(Zinc)是一种化学元素,它的化学符号是Zn,它的原子序数是30,是一种浅灰色的过渡金属。锌(Zinc)是第四“常见”的金属,仅次于铁、铝及铜。不过不是地壳中含量最丰富的元素(前几名是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁)。外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位(电池表面是锌皮),为一相当重要的金属。其密度比铁略小,呈六边形晶体结构。

基本信息

  • 中文名

  • 晶体结构

    六方密排晶格

  • 范德华半径

    139 pm

  • 原子半径

    134 pm

  • 分子量

    65.38(原子量)

  • 熔化热

    7.32 kJ·mol−1

  • 密    度

    7.14 g·cm−3

  • 剪切模量

    43 GPa

  • 沸    点

    907℃

  • 电阻率

    (20 °C)59.0 n Ω·m

  • 杨氏模量

    108 GPa

  • 物    态

    固态

  • 共价半径

    122±4 pm

  • 英文名

    zinc

  • 热导率

    116 W·m−1·K−1

  • 熔    点

    419.53℃

  • 比热容

    25.470 J·mol−1·K−1

  • 膨胀系数

    (25 °C)30.2 µm·m−1·K−1

  • 汽化热

    123.6 kJ·mol−1

  • CAS登录号

    7440-66-6

  • 电负性

    1.65(鲍林标度)

  • 磁    序

    抗磁性

  • 莫氏硬度

    2.5

折叠 编辑本段 基本简介

折叠

(Zinc)是一种化学元素,它的化学符号是Zn,它的原子序数是30,是一种浅灰色的过渡金属。锌(Zinc)是第四“常见”的金属,仅次于铁、铝及铜。不过地壳含量最丰富的元素,前几名是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。人体中,属于微量元素。外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位,为一相当重要的金属。

折叠 编辑本段 历史简介

锌被罗马人所知,但很少使用。它第一次以其金属自身被认可是在印度,在拉贾斯坦邦的Zawar有一个锌熔炉有废弃的锌,证明了大规模的精炼在1100年到1500年。

锌的大规模精炼在中国进行,于16世纪。东印度公司的船在瑞典的海岸沉没,于1745年,其运载的货物是中国的锌,分析了回收的铸锭证明了它们是几乎纯净的金属。

在1668年,佛兰德的冶金家P. Moras de Respour,据传闻说从氧化锌中提取了金属锌,但欧洲认为锌是由德国化学家Andreas Marggraf在1746年发现的,而且的确是他第一个确认了其是一种新的金属。

折叠 编辑本段 基本性质

折叠 物理信息

中文名称:锌

中文别名:C.I.颜料黑16;锌粉;锌,无砷;锌,粒状;蓝粉;超细锌粉;超细高活性锌粉;电解锌;纳米锌;锌阳极;锌,片状;锌锭;锌扣;

英文名称:Zinc

英文别名:C.I.PigmentBlack16; ZincPowder; zinc coating quality balzers; ZincpowderNmesh; Zincdust; Zinclump; Zincneedles; Zincpellets; Zincingot; Zinc Powder; Zinc metal foil; Zinc metal; zinc dust; Poster Color Deep Blue

CAS:7440-66-6[1]

EINECS:231-175-3

分子式:Zn

分子量:65.409

性状:浅灰色的细小粉末

折叠 化学性质

锌是一种青白色、光亮、具有反磁性的金属,虽然一般用作商品的锌都经过加工,这些特性已不再鲜明。[1] 其密度比铁略小,呈六边形晶体结构。[2]

在常温下锌是硬而易碎的,但在100至150°C下会变得有韧性。[1]当温度超过210 °C时,锌又重新变脆,可以用敲打来粉碎它。[3]锌的电导率居中。在所有金属中,它的熔点(420 °C) 和沸点(900 °C)相对较低。[4]除了汞和镉以外,它的熔点是所有过渡金属里最低的。

锌能够被空气中的氧气氧化,产生氧化锌:

2 Zn + O==​2ZnO

Zn + X==ZnX2(X=F2、Cl、Br、I)

Zn + S==ZnS

Zn + HO(g)→ ZnO + H

折叠 编辑本段 合成方法

1.真空下降360g金属锌缓慢加入到3340ml15%的硫酸溶液中,加热到70℃进行反应。当H2不再溢出后,用1200ml水稀释,制的硫酸锌溶液,取出50ml,其余备用。在50ml稀释溶液中加入4g碳酸钠,析出的碳酸锌沉淀用水洗涤三次(每次300ml),备用。取7.5g七水合硫酸亚铁溶于500ml水中,并用1ml优级纯硫酸酸化,加热,逐滴加入30%的过氧化氢使溶液中Fe2+离子全部转为Fe3+离子。将制的的硫酸铁溶液加到上述备用的硫酸锌溶液中,并在搅拌下加入制好的碳酸锌沉淀,然后在快速搅拌下加热至30-40ºC,静置,待溶液澄清后,过滤【除去吸附有As、P、Sb等杂质的Fe(OH)3沉淀】。滤液进行电解并调节PH值,使刚果红稍稍变蓝。电解时以优级纯或锌片作为阴极,工业锌作为阳极,两极间距2-3cm,两极间电压6V,电流密度取决于电解液温度。在析出200g锌后,电解液必须再按上述方法重新用硫酸铁和碳酸锌进行处理。[2]

2.制备锌是以闪锌矿ZnS为主要原料,通过冶炼而制得。工业上通常是将ZnS氧化焙烧成具有良好反应活性的氧化物。然后采用热还原法和电解法来制得锌。将由锌焙烧块和煤粉制成的炉料,投入至1300~1350℃的炼锌炉内进行反应,还原反应所生成的金属锌蒸气,经导管通入锌冷凝器,捕集得金属锌。此法所得到的金属锌杂质含量较高,要获得较纯的锌,还需进行真空蒸馏。

3.将焙烧料中的氧化锌用硫酸溶解,通过氧化除铁,锌粉置换除钴、铜、镍等杂质后,置于电解槽内,以铅作阳极,铝板作阴极。电解时,金属锌沉积在铝板上,将其剥离下来便成为产品。用电解法生产的金属锌纯度可达99.99%。

折叠 编辑本段 贮存方法

储存于阴凉、干燥、通风良好的专用库房内,远离火种、热源。库温不超过32℃,相对湿度不超过75%。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、胺类、氯代烃等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

折叠 编辑本段 用途

1.用作分析试剂,如作还原剂,用于砷、铜、硝酸盐等测定。

2.与乙酸、盐酸、硫酸、碱、水(含氯化铵)等共用作还原剂。锌粉蒸馏。制有机锌化合物。Reformatsky反应。由苯甲醛制苯基卡宾等。

3.用作催化剂、还原剂,用于有机合成,也用于电镀锌和制备有色金属合金。

折叠 编辑本段 历史信息

锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。锌矿石和铜熔化制得合金——黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多,一般认为这是由于碳和锌矿共热时,温度很快高达1000 ℃以上,而金属锌的沸点是906℃,故锌即成为蒸气状态,随烟散失,不易为古代人们所察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才有可能被取得。世界上最早发现并使用锌的是中国,在10~11世纪中国是首先大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。1750~1850年人们已开始用氧化锌和硫化锌来治病。1869年Raulin发现锌存在于生活机体中,并为生活机体所必需。1963年报告了人体的锌缺乏病,于是锌开始列为人体必需营养素。锌的生产过程非常简单,将炉甘石(即菱锌矿石)装满在陶罐内密封,堆成锥形,罐与罐之间的空隙用木炭填充,将罐打破,就可以得到提取出来的金属锌锭。另外,我国化学史和分析化学研究的开拓者王链(1888—1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等古钱后,发现宋朝的绍圣钱中含锌量高,提出中国用锌开始于明朝嘉靖年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比《天工开物》成书年代还早。

折叠 编辑本段 相关信息

相对原子量

相对原子量65.39(初中阶段一般取65)

锌的性质

锌是一种蓝白色金属。密度为7.14克/立方厘米,熔点为419.5℃。在室温下,性较脆;100~150℃时,变软;超过200℃后,又变脆。锌的化学性质活泼,在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌氧化激烈。燃烧时,发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸,也易从溶液中置换金、银、铜等。锌在自然界中,多以硫化物状态存在。主要含锌矿物是闪锌矿。也有少量氧化矿,如菱锌矿,如菱锌矿和异极矿。

原子半径

原子半径(计算值) 135(142)pm

共价半径 131 pm

范德华半径 139 pm

含量(ppm)

元素在太阳中的含量:2

元素在海水中的含量:0.00005(微量元素

地壳中含量:75(微量元素)

晶体结构:六角形

原子核外电子排布:2,8,18,2

核电荷数:30

氧化态

主氧化态:+2

其它:+1

电离能 (kJ/ mol)

M - M+ 906.4

M+ - M2+ 1733.3

M2+ - M3+ 3832.6

M3+ - M4+ 5730

M4+ - M5+ 7970

M5+ - M6+ 10400

M6+ - M7+ 12900

M7+ - M8+ 16800

M8+ - M9+ 19600

M9+ - M10+ 23000

晶胞参数

a = 266.49 pm

b = 266.49 pm

c = 494.68 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

同位素

同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量MeV衰变产物
64Zn48.6%
稳定

65Zn人造244.26天电子捕获1.35265Cu
66Zn27.9%
稳定

67Zn4.1%
稳定

68Zn18.8%
稳定

72Zn人造46.5小时β衰变0.45872Ga

折叠 编辑本段 人体内的锌

锌是人体必需的微量元素之一,在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用,被人们冠以“生命之花”、“智力之源”、“婚姻和谐素”的美称 。

锌存在于众多的酶系中,如碳酸酐酶、呼吸酶、乳酸脱氢酸、超氧化物歧化酶、碱性磷酸酶、DNA和RNA聚中酶等中,是核酸、蛋白质、碳水化合物的合成和维生素A利用的必需物质。具有促进生长发育,改善味觉的作用。缺锌时易出现味觉嗅觉差、厌食、生长缓慢与智力发育低于正常等表现。

折叠 编辑本段 缺锌症状

锌缺乏容易引起食欲不振、味觉减退、嗅觉异常、生长迟缓、侏儒症,智力低下、溃疡、皮节炎、脑腺萎缩、免疫功能下降、生殖系统功能受损,创伤愈合缓慢、容易感冒、流产、早产、生殖无能、头发早白、脱发、视神经萎缩、近视、白内障、老年黄斑变性、老年人加速衰老、缺血症、毒血症、肝硬化。

折叠 编辑本段 锌对人体作用

锌对人体的作用一:锌参与了体内碳酸酐酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等许多酶的合成及活性发挥,也与许多核酸及蛋白质的合成密不可分。如果体内的锌供给充足,胱氨酸、蛋氨酸、谷胱甘肽、内分泌激素等合成代谢就能够正常进行。因而,可维持中枢神经系统代谢、骨骼代谢,保障、促进儿童体格(如身高、体重、头围、胸围等)生长、大脑发育、性征发育及性成熟的正常进行。

锌对人体的作用二:锌能帮助维持正常味觉、嗅觉功能,促进食欲。这是因为维持味觉的味觉素是一种含锌蛋白,它对味蕾的分化及有味物质与味蕾的结合有促进作用。一旦缺锌时,会出现味觉异常,影响食欲,造成消化功能不良。

锌对人体的作用三:提高免疫功能,增强对疾病的抵抗力。锌是对免疫力影响最明显的微量元素,除直接促进胸腺、淋巴结等免疫器官发育、行使功能外,还有直接抗击某些细菌、病毒的能力,从而减少患病的机会。

锌对人体的作用四:参与体内维生素A的代谢和生理功能,对维持正常的暗适应能力及改善视力低下有良好的作用。

锌对人体的作用五:锌还保护皮肤粘膜的正常发育,能促进伤口及黏膜溃疡的愈合,防止脱发及皮肤粗糙、上皮角化等。

折叠 编辑本段 补锌产品发展

第1代无机锌:

主要代表:硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等。

最原始的补锌产品,锌吸收利用率低(仅为7%)。它们和体内胃酸结合,能产生氯化锌,氯化锌是强腐蚀剂,对胃肠道有刺激作用,易引起恶心、呕吐等。现在这一代锌的代表已基本淘汰出市场,很少见了,多用于外科手术,以促进伤口的愈合。

第2代有机酸锌:

主要代表:葡萄糖酸锌、甘草锌、醋酸锌、柠檬酸锌、氨基酸锌、乳酸锌等。

同属弱酸弱碱盐,锌吸收利用率约14%,和体内胃酸结合,依然能产生氯化锌,因此有一定的副作用(如恶心、呕吐)。只能饭后服用以减少对肠胃的刺激,且含锌量较高,能拮抗钙、铁等其他微量元素的吸收。长期服用能导致缺钙、贫血等症状,须遵循医生指导,儿童及孕妇不建议用。

第3代蛋白锌(又称生物锌):

主要代表:新稀宝牌锌硒宝

锌硒宝是蛋白质结合锌,口感好(蛋卷味),香酥可口,蛋白锌吸收率高达90%以上,比普通锌剂高2-3倍。

锌硒宝的锌含量很低,几乎和食物的含锌量相当,绝对安全,纯天然的第3代蛋白锌,不含酸根,安全、对人体无任何副作用,可饭前服用。

活性高,可有效促进人体对各种营养素的吸收和利用,且不会拮抗钙、铁等营养素的吸收,从而最终达到使人体从膳食来补充各种营养素的效果,可能是目前国内最好的新一代高活性补锌制剂。

安全信息

  • 包装等级:III
  • 危险类别:8
  • 海关编码:7903900010
  • 危险品运输编码:UN32648/PG3
  • WGKGermany:3
  • 危险类别码:R50/53
  • 安全说明:S26-S61-S60-S46-S43-S36
  • RTECS号:ZH1400000
  • 危险品标志:N:Dangerousfortheenvironment;

合成路线

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上下游产品

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下游产品(共283个) 查看更多>>
参考资料

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元素周期表

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