ЦинкРасположение слоёв вюртцита отличается от расположения слоёв сфалерита. СМИТСОНИТ (цинковый шпат, ZnCO 3 ) встречается в виде белых (зелёных, серых, коричневых в зависимости от примесей) тригональных кристаллов плотностью 4,3-4,5 г/см 3 и твёрдостью 5 по шкале Мооса. КАЛАМИН ( Zn 2 SiO 4 * H 2 O * ZnCO 3 или Zn 4 [ Si 2 O 7 ]( OH ) 4 * H 2 O * ZnCO 3 ) представляет собой смесь карбоната и силиката цинка; образует белые (зелёные, синие, жёлтые, коричневые в зависимости от примесей) ромбические кристаллы плотностью 3,4-3,5 г/см 3 и твёрдостью 4,5-5 по шкале Мооса. ВИЛЛЕМИТ ( Zn 2 SiO 4 ) залегает в виде бесцветных или жёлто-коричневых ромбоэдрических кристаллов плотностью 3,89-4,18 г/см 3 и твёрдостью 5-5,5 по шкале Мооса. ЦИНКИТ ( Zn O ) - гексагональные кристаллы жёлтого, оранжевого или красного цвета с решёткой типа вюртцита и твёрдостью 4-4,5 по шкале Мооса. ГАНИТ ( Zn [ Al 2 O 4 ]) имеет вид тёмно-зелёных кристаллов плотностью 4-4,6 г/см 3 и твёрдостью 7,5-8 по шкале Мооса. Помимо приведённых, известны и другие минералы цинка: монгеймит (Zn, Fe)CO 3 гидроцикит ZnCO 3 *2Zn(OH) 2 трустит ( Zn , Mn ) SiO 4 гетеролит Zn [ Mn 2 O 4 ] франклинит ( Zn , Mn )[ Fe 2 O 4 ] халькофанит ( Mn , Zn ) Mn 2 O 5 *2 H 2 O госларит ZnSO 4 *7H 2 O цинкхальканит (Zn, Cu)SO 4 *5H 2 O адамин Zn 2 (AsO 4 )OH тарбуттит Zn 2 (PO 4 )OH деклуазит (Zn, Cu)Pb(VO 4 )OH леграндит Zn 3 (AsO 4 ) 2 *3H 2 O гопеит Zn 3 (PO 4 )*4H 2 O ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИНКА. Цинк добывают из концентратов сфалерита, смитсонита и каламина. Сульфидные полиметаллические руды, которые содержат пирит Fe 2 S , галеннит PbS , халькопирит CuFeS 2 и в меньшем количестве сфалерит после измельчения и размалывания подвергают обогащению сфалеритом методом селективной флотации. Если руда содержит магнетит, то для его удаления используют магнитный метод. При прокаливании (700 ° ) концентратов сульфида цинка в специальных печах, образуется ZnO , который служит для получения металлического цинка. 2ZnS+3O 2 =2ZnO+2SO 2 +221 ккал Для превращения ZnS в ZnO измельчённые концентраты сфалерита предварительно нагревают в специальных печах горячим воздухом Окись цинка также получают прокаливанием смитсонита при 300 ° . Металлический цинк получают путём восстановления окиси цинка углеродом ZnO+C Zn+CO-57 ккал водородом ZnO+H 2 Zn+H 2 O ферросилицием ZnO+FeSi 2Zn+Fe+SiO 2 метаном 2ZnO+CH 4 2Zn+H 2 O+C окисью углерода ZnO+CO Zn+CO 2 карбидом кальция ZnO+CaC 2 Zn+CaS+C Металлический цинк также можно получить сильным нагреванием ZnS с железом, с углеродом в присутствии CaO , с карбидом кальция ZnS+CaC 2 Zn+CaS+C ZnS+Fe 2Zn+FeS 2ZnS+2CaO+7C Zn+2CaC 2 +2CO+CS 2 Металлургический процесс получения металлического цинка, применяемый в промышленном масштабе, заключается в восстановлении ZnO углеродом при нагревании. В результате этого процесса ZnO восстанавливается не полностью, теряется некоторое количество цинка, идущего на образование Zn [ Al 2 O 4 ], и получают загрязнённый цинк. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Цинк - блестящий серебристый белый металл с плотностью 7,13 г/ см 3 при 20 ° (тяжелый металл), температура плавления 419,44 ° , температура кипения 906 ° , твердость 2,5 - 2,9 по шкале Мооса. Имеет плотную гексагональную структуру кристаллов. Цинк становится при 100 - 150 ° и хрупким - выше 200 ° , он геомагнитен и имеет пять природных изотопов. С химической точки зрения цинк менее активен, чем щелочные и щелочноземельные металлы, и более активен, чем олово, свинец, медь, ртуть, серебро, золото. При сильном нагревании цинк воспламеняется и горит сине-зеленым пламенем. Zn + 1/2 O 2 = ZnO +83,5 ккал Цинк окисляется кислородом воздуха при нагревании выше 225 ° , а в токе сухого кислорода выше 150 ° . Металлический цинк не разлагает воду при комнатной температуре или кипячении, поскольку в присутствии воды поверхность цинка покрывается Zn ( OH ) 2 , который препятствует дальнейшему разрушению металла. Цинк, нагретый почти до температуры плавления, энергично разлагает поры воды с образованием ZnO и H 2 . Zn + H 2 O ZnO + H 2 При комнатной температуре во влажном воздухе галогены образуют с цинком соответствующие гологениды. В сухом состоянии гологены взаимодействуют с металлическим цинком при высокой температуре. Zn + F 2 = Zn F 2 + 172,7 ккал Zn + Cl 2 = ZnCl 2 +99,55 ккал Zn +Br 2 =ZnBr 2 +78,4 ккал Zn + I 2 = ZnI 2 + 49,8 ккал Нагревание порошкообразного цинка порошком серы приводит к образованию ZnS . Zn + S = ZnS + 44 ккал Под действием сероводорода поверхность металлического цинка покрывается плотной защитной плёнкой ZnS . Zn+H 2 S ZnS + H 2 Двуокись серы во влажной атмосфере и хлористый тионил взаимодействуют с цинком при нагревании. 3Zn + SO 2 = ZnS + 2ZnO Zn +SOCl 2 = ZnCl 2 + SO Нагревание цинка в атмосфере аммиака дает нитрит Zn 3 N 2 . Цинк непосредственно не вступает в реакцию с азотом, углеродом, водородом и другими элементами. Обработка парами фосфора, нагретого до 440 - 780 ° , металлического цинка в атмосфере азота или водорода приводят к образованию Zn 3 P 2 и ZnP 2 . Поскольку нормальный потенциал системы Zn / Zn 2+ = -0,761 В, металлический цинк легко растворяется в кислотах и щелочах. При растворении цинка в разбавленных кислотах образуются соответствующие соли и водород. Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 Чистый металлический цинк медленно взаимодействует с разбавленными кислотами, поскольку образовавшийся атомарный водород покрывает поверхность цинка и выделение водорода уменьшается. При образовании гальванического элемента Zn - Cu в соляной кислоте выделение водорода происходит очень интенсивно, и цинк легко растворяется, превращаясь в хлорид. Для образования гальванического элемента Zn - Cu в раствор соляной кислоты добавляют несколько капель сульфата меди. Медь, стоящая в электрохимическом ряду напряжений правее цинка, осаждается им, покрывает поверхность цинка и ускоряет, таким образом, растворение его в соляной кислоте. По отношению к концентрированным серной и азотной кислотам цинк является восстановителем. Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O 4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 +3H 2 O При действии щелочей на металлический цинк образуются гидроцинкаты и водород. Zn + NaOH + 2H 2 O = Na 2 [Zn(OH 4 )] + H 2 Цинк вытесняет менее активные металлы из растворов их солей и восстанавливает хромовую, марганцевую и молибденовую кислоты, соли железа ( III ) и олово ( IV ). С помощью цинка можно осуществлять цинкотермическое разложение многих окислов, например: CdO , PbO , CuO , NiO . Восстанавливая сероуглерод, цинковый порошок раскаляется. С точки зрения физиологии цинк - необходимый элемент для живых организмов. Цинк входит в состав фермента, имеющегося в красных кровяных тельцах (гемоглобин), с помощью которого происходит перенос двуокиси углерода в крови. Для животных цинк загрязненный мышьяком, сурьмой, свинцом, кадмием становится токсичен. |