Цинкът, наричан понякога спелтер (англ. spelter), е химичен елемент. Той е преходен метал от групата на металите, понякога се класифицира и като метал след прехода. Символът му в периодичната таблица е Zn. Цинкът е 30-ият елемент и има атомен номер 30; масовото му число (атомна маса) е приблизително 65.38 u. Атомът съдържа 30 протона и 30 електрона. Електронната му конфигурация е [Ar] 3d10 4s2 и най-често срещаното му оксидационно състояние е +2 (Zn2+).

Физични и химични свойства

  • Външен вид: сиво-сребрист метал с леко синкав оттенък.
  • Кристална структура: хексагоално компактно опаковане (hcp) при стайна температура.
  • Точка на топене: около 419.5 °C; точка на кипене: около 907 °C.
  • Плътност: около 7.14 g/cm³ при 20 °C.
  • Електропроводимост: добър проводник на електричество и топлина (по-слаб от медта и алуминия).
  • Химично поведение: реагира с киселини с отделяне на водород, при излагане на въздух лесно образува оксиден и хидроксиден слой (пасивация). В присъствие на влага и CO2 поцинкованите повърхности могат да образуват защитен карбонатен филм, който забавя корозията.

Изотопи

Известни са около 29 изотопа на цинка; в природата се срещат пет стабилни изотопа: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn. Техните относителни изобилия са приблизително: 64Zn 48.6%, 66Zn 27.9%, 67Zn 4.1%, 68Zn 18.8% и 70Zn 0.6%. Някои изотопи са радиоактивни. Периодът им на полуразпад варира силно — например краткотрайни изотопи като 57Zn имат периоди на полуразпад от порядъка на десетки милисекунди, докато други радиоизотопи като 65Zn имат периоди на полуразпад в порядъка на стотици дни (например T1/2 ≈ 244 дни за 65Zn). Стабилните изотопи се използват в геохимични и екологични изследвания за проследяване на източници и цикли на цинк.

Основни приложения

Цинкът е важен промишлен метал с широк набор от приложения:

  • Поцинковане — защитно покритие на стомана и желязо (галванизация) за предотвратяване на корозия; това е едно от най-широко разпространените приложения (поцинковане).
  • Батерии — използва се в батерии тип цинк-въглерод, алкални батерии и цинково-въздушни клетки; развиват се и акумулатори на основа на цинк за по-екологични и евтини решения (батерии).
  • Сплави — латун (мед-цинк) за арматура, музикални инструменти и фитинги; алуминий-цинкови сплави за леене под налягане и други инженерни приложения.
  • Цинков оксид (ZnO) — използва се в гума (за предотвратяване на стареене), бои, керамика, козметика (слънцезащитни кремове), фармация и като полупроводников материал в някои електронни устройства.
  • Катализа и химикали — производство на цинков сулфат, карбонат и други цинкови съединения за торове, хранителни добавки и промишлени процеси.

Роля в биологията и здравето

Цинкът е есенциален микроелемент за всички живи организми. Той е компонент на множество ензими (напр. карбонична анхидраза, редица дегидрогенази) и структурен елемент в „цинкови пръсти“ (zinc-finger) — протеинови мотиви, участващи в свързване на ДНК и регулация на генната експресия. Дефицитът на цинк може да доведе до нарушен имунитет, забавен растеж и проблеми с вкуса и зарастването на рани. Рекомендуемият дневен прием за възрастни е в диапазона около 8–11 mg, в зависимост от пол и възраст.

В големи количества цинк може да бъде токсичен и да предизвика стомашно-чревни смущения; продължителен прием на високи дози може да доведе до дефицит на мед.

Минерали, добив и производство

Най-често срещаният руден минерал е сфалеритът (ZnS). Други минерали включват смалтит и цинкови карбонати и оксиди. Основните етапи при добива и преработката са рудодобив, консервиране, флотация и рафиниране до чист метал чрез електролиза или алтернативни методи. Световните производители включват държави като Китай, Перу, Австралия и други.

Кратко резюме

Цинкът (Zn) е широко разпространен и полезен метал с важни приложения в защита от корозия, сплави, батерии, химическа промишленост и биология. Неговите физични и химични свойства, както и наличието на няколко стабилни изотопа, го правят ценен в много технологични и научни области.

Цинкът е метал, който се използва предимно за поцинковане и батерии. Той е четвъртият най-разпространен метал.