锌的发现简史
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 C以上,而金属锌的沸点是906C,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B style='color:black;background-color:#ff9999'>锌赡鼙蝗〉谩/span>
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。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碳填充,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庆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。
锌的名称来源于拉丁文Zincum,意思是“白色薄层”或“白色沉积物”,它的化学符号Zn也来源于此,其英文名称是Zinc。
单质锌
纯锌具有银白色的金属光泽,然而在空气中锌却呈灰蓝色,这是因为锌的化学性质比较活泼,与空气中的水、二氧化碳和氧气发生了化学反应,生成一层极薄的碱式碳酸锌:
这层薄膜保护着里面的锌不再生锈。根据这个道理,人们用锌来保护铁。
白铁皮、铅丝(镀锌的铁丝)、自行车的辐条、五金零件和仪表螺丝等都是镀锌制品。镀上锌的白铁皮,表面上有一层美丽的冰花,那就是锌的晶体。白铁皮比马口铁要耐用得多。马口铁是镀锡制品,只要碰破了一块,会很快腐蚀掉。而白铁皮即使碰破一大块,也不会很快被腐蚀。这是因为在金属活动顺序里:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,金属的活泼性依次由强减弱,Zn比Fe活泼,Fe又比Sn活泼。所以活泼的Zn比Fe容易失去电子被氧化变成锌的二价离子而发生锈蚀,保护了Fe不受腐蚀;而Sn不如Fe活泼,只能眼睁睁地看着Fe被腐蚀掉却爱莫能助。这就是焊锡补的脸盆反而烂得更快的原因。Zn正是发挥了这种“牺牲自己,保护他人”的长处,人们在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁,将Zn块镶嵌在钢铁的表面,充当防锈的卫士。Zn块不断地被锈蚀而消瘦,以至最终被新的Zn块替换上去,却保护了它相邻的钢铁安居乐业。
椐统计,全世界生产的Zn有40%用来制造镀锌的钢板、管材和白铁皮。Zn是Fe的忠诚卫士。此外,Zn还用来制造Zn——Cu合金—黄铜和干电池等。
锌是人体必需的微量元素之一,是人体多种蛋白质的核心组成部分,它们在生命活动过程中起着转运物质和交换能量的“生命齿轮”作用。人若缺锌,骨骼生长和性发育都会受到影响,缺锌的人常常表现出食欲不好,味觉不灵敏,伤口不易愈合等症状。但过多摄入锌对人体有害,会引起头晕、呕吐和腹泻等。
锌也是植物生长不可缺少的元素,硫酸锌就是一种常用的微量元素肥料。
锌的主要矿物有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO和常与铅矿共生的铅锌矿。
锌的化学性质和镉相近,与铜和铝相似,是比较活泼的金属元素。
(1)在加热条件下,Zn可以和大多数非金属反应。例如:Zn在空气中燃烧生成白色的ZnO;
Zn和卤素、P、S直接化合生成卤化锌、磷化锌和硫化锌等等。
(2) Zn和Al相似,是两性金属,既能溶于酸又能溶于强碱生成锌酸盐。但Zn与Al又有区别,Zn与NH3水能形成配合离子而溶于NH3水中,Al则不溶于NH3水。
(3)Zn是一个强还原剂,能与多种物质发生氧化还原反应。例如Zn能将铜盐溶液中的铜的二价离子还原为单质铜;能将CO2还原为CO等等。
氢氧化锌和氧化锌
在Zn2+的可溶盐的溶液中加入适量的碱,可以沉淀出白色的氢氧化锌:
成四羟基合锌酸Zn(OH)2是两性的氢氧化物,既可溶于酸生成锌盐,又可溶于强碱生成配离子,或称为锌酸盐:
Zn(OH)2还能溶于NH3水中生成四氨合锌酸根配离子,而Al(OH)3则不溶于NH3水:
这也是区别Al(OH)3和Zn(OH)2的方法之一。
Zn(OH)2受热时易脱水生成白色的氧化锌ZnO:
[Zn(OH)4]2-和[Zn(NH3)4]2+ 在加热或加酸的条件下,配离子解体,又生成Zn(OH)2:
Zn(OH)2和ZnO都是共价型的化合物。Zn(OH)2常常用作造纸的填料。
ZnO是一种著名的白色的颜料,俗名叫锌白。它的优点是遇到H2S气体不变黑,因为ZnS也是白色的。在加热时,ZnO由白、浅黄逐步变为柠檬**,当冷却后**便退去,利用这一特性,把它掺入油漆或加入温度计中,做成变色油漆或变色温度计。
因ZnO有收敛性和一定的杀菌能力,在医药上常调制成软膏使用,ZnO还可用作催化剂。
在Zn2+盐中加入Na2CO3溶液,得到的是碱式碳酸锌的白色沉淀,而不是Zn(OH)2:
氯化锌
用Zn或ZnO与盐酸 反应,均可得到ZnCl2的溶液。经浓缩冷却就会析出ZnCl2·H2O晶体:
ZnO+2HCl==ZnCl2+H2O
如果将溶液蒸干,得到碱式氯化锌而得不到无水ZnCl2,这是因为ZnCl2水解造成的。要制备无水ZnCl2,一般要在干燥的HCl气氛中加热脱水。
无水ZnCl2是白色容易潮解的固体,它的溶解度是固体盐中溶解度最大的,283K时为333g/100g水,它的吸水性很强,在有机化学中常用它作去水剂和催化剂。
ZnCl2浓溶液中,由于生成一羟基二氯合锌配合酸而具有显著的酸性,能溶解金属氧化物,例如氧化亚铁FeO:
ZnCl2的浓溶液通常称之为焊药水,在焊接金属时用它溶解清除金属表面上的氧化物而不损害金属表面,水分蒸发后,熔化的盐覆盖在金属的表面,使之不再氧化,能保证焊接金属的直接接触。
硫化锌
硫化锌是一种白色的金属硫化物。
将Zn或ZnO和S一起加热,或在锌盐溶液中加入(NH4)2S溶液,均可得到ZnS:
在锌盐溶液中通入H2S气体也会得到ZnS,但ZnS沉淀不完全。因为ZnS溶于稀盐酸,但不溶于醋酸。在沉淀过程中,H+浓度增加,阻碍了ZnS的进一步沉淀:
ZnS可用作白色颜料,它同BaSO4共沉淀所形成的混合晶体ZnS·BaSO4叫做锌钡白,俗称立德粉,是一种优良的白色颜料:
ZnS在H2S气氛中灼烧即转变为晶体ZnS,在晶体ZnS中加入微量的Cu、Ag或Mn的化合物作为活化剂,经光照射后能发出不同颜色的荧光,银为蓝色,铜为黄绿色,锰为橙色。这种光叫做冷光。夜光表的表盘和指针所发出的光就是这种光。因此ZnS是制作荧光屏、夜光表等的重要荧光物质,这种材料称作荧光粉。
提黄金时用锌丝置换出的沉淀物经硝酸去杂溶解的原因是:锌丝放入量接理论金的10倍,比如1克黄金应加10克锌丝,锌丝吸附金的时间3-4小时,时间越长越好,取出锌丝倒入,另外空塑料桶或玻璃烧杯中。然后加入稀硫酸(1份硫酸,3份水)溶化锌丝,溶化锌丝必须在通风处溶化后加2倍清水加数滴硝酸,然后过滤,过滤后同过滤纸一同放入烧杯中,烧杯中加浓硫酸煮,煮到黑色变成暗红色为止,就看到竭红色海绵金,倒出硫酸用蒸馏水更传,用水清洗海绵金,把清洗的的海绵金放入溶金碗中再加高迪粉硼砂等助熔剂高温熔化即得999%纯金。
清洁球不锈丝主要就是不锈铁和不锈钢两种,最简单的区别方式就是清洁球上有无磁性。通常磁铁能吸起来的就是不锈铁清洁球,俗称不锈丝(业内叫做430等,也有的叫1铬17);通常磁铁吸不起来的就是不锈钢清洁球(业内叫做306等),国内很少见不锈钢清洁球,除非工厂有特殊需要专门订做清洁球(工厂有些部件需要无磁)。还有一种不锈丝清洁球就是纯铜丝,说是纯铜丝,其实也不纯,因为纯铜是做不出清洁球花纹的,一般都是铜合金,如锌铜等。还有一种鱼目混珠的不锈丝清洁球,其实是生锈的,那就是镀铜丝,从理论上,镀铜丝清洁球应该不生锈,至少要比镀锌丝清洁球好的多,但这仅仅是理论数据,因为受到清洁球拉丝机生产工艺的限制,镀铜丝清洁球的抗生锈性能远不如镀锌丝清洁球。从清洁球外观上看,不锈铁丝清洁球油汪汪的(也有没有光泽的不锈丝),颜色暗;不锈钢丝清洁球白茫茫的,光泽度好。纯铜丝清洁球颜色黄,拿在手中沉甸甸的;镀铜丝清洁球颜色红,比重和铁丝差不多。高锌丝清洁球有光泽,颜色白;低锌丝清洁球光泽度差,颜色暗。临沂市北方清洁球厂专业生产清洁球,清洁球丝,清洁球机,清洁球包装等
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