30 Zn 65.38

Цинк

Переходный металл Zincum твёрдое

[Ar] 3d¹⁰ 4s² · 2 · 8 · 18 · 2

← Cu Медь Ga Галлий →

Металл, который защищает сталь ценой собственного разрушения: оцинкованное покрытие корродирует само, но не даёт корродировать железу. Цинк также второй по значению микроэлемент человека после железа.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 30
Атомная масса: 65.38 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Ar] 3d¹⁰ 4s²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 2
Блок: d-блок
Группа: Подгруппа цинка
Период: 4
Электроотрицательность (Полинг): 1.65
Электроотрицательность (Аллен): 1.59
Атомный радиус: 142 pm
Ковалентный радиус: 122 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 139 pm
1-я энергия ионизации: 906.4 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 733.3 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 3 833 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 5 731 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 7 970 kJ/mol
Сродство к электрону: 0 kJ/mol
Характерные степени окисления: +2
Степени окисления: -2, +1, +2

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 7.14 g/cm³
Температура плавления: 692.68 K · 419.5 °C
Температура кипения: 1 180 K · 906.9 °C
Скорость звука: 3 850 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 7.32 kJ/mol
Теплота испарения: 115 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.388 J/(g·K)
Теплопроводность: 116 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 108 GPa
Модуль сдвига: 43 GPa
Модуль объёмного сжатия: 70 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.25
Твёрдость по Моосу: 2.5
Твёрдость по Бринеллю: 412 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 59 nΩ·m
Магнитный тип: диамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: 0.85 K

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
Параметры решётки: a = 266.49 pm · c = 494.68 pm

Распространённость

В земной коре: 70 mg/kg
В океане: 0.0049 mg/L
Во Вселенной: 30 mg/kg
В теле человека: 33 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
⁶⁴Zn	49.17 %	стабилен	—
⁶⁶Zn	27.73 %	стабилен	—
⁶⁷Zn	4.04 %	стабилен	—
⁶⁸Zn	18.45 %	стабилен	—
⁷⁰Zn	0.61 %	стабилен	—

Пять стабильных изотопов. Цинк-65 применяют как радиоактивную метку в исследованиях обмена веществ.

Открытие

Год открытия: 1746
Кто открыл: Андреас Сигизмунд Маргграф
Где: Германия
Происхождение названия: от немецкого Zinke — зубец: так выглядят натёки цинка в печи

История

Латунь выплавляли, не зная о цинке как об элементе, — руду просто добавляли к меди. В Индии цинк выплавляли с XII века, а в Европе элементом его признал Маргграф в 1746 году.

Где встречается

70 мг/кг коры. Главная руда — сфалерит ZnS, обычно вместе со свинцом. Крупнейшая добыча — в Китае, Перу и Австралии.

Как получают

Обжиг сфалерита до оксида, затем либо восстановление углеродом, либо выщелачивание серной кислотой и электролиз. Электролитический цинк даёт чистоту 99,995 %.

Роль в живой природе

Цинк входит в состав более трёхсот ферментов и в цинковые пальцы — белковые домены, узнающие последовательности ДНК. Дефицит цинка задерживает рост и ослабляет иммунитет; он широко распространён в бедных странах.

Безопасность

Соединения цинка малотоксичны, но вдыхание паров оксида цинка при сварке оцинкованной стали вызывает «литейную лихорадку» — гриппоподобное состояние на сутки.

Применение

Оцинковка стали — более половины всего потребления
Латунь и другие сплавы
Литьё под давлением деталей сложной формы
Оксид цинка в резине, солнцезащитных кремах и мазях
Цинк-воздушные и щелочные батареи

Любопытные факты

Оцинкованная поверхность имеет характерный узор кристаллов — «цинковый цветок».
Цинк защищает сталь даже там, где покрытие поцарапано: работает электрохимическая, а не барьерная защита.
Оксид цинка — единственный физический УФ-фильтр, разрешённый во всех юрисдикциях.
Цинковые пальцы — самый распространённый класс ДНК-связывающих доменов в геноме человека.