Элементы: Zn — ChemToday https://chemtoday.ru Химический портал Fri, 23 Apr 2021 17:29:20 +0000 ru-RU hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.6.11 https://chemtoday.ru/wp-content/uploads/2022/05/cropped-Frame-122-1-32x32.png Элементы: Zn — ChemToday https://chemtoday.ru 32 32 Цинк и его соединения https://chemtoday.ru/data/chemistry/cink-i-ego-soedinenija/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=cink-i-ego-soedinenija https://chemtoday.ru/data/chemistry/cink-i-ego-soedinenija/#respond Thu, 18 Feb 2021 08:00:24 +0000 https://chemtoday.ru/?p=2080 Цинк (Zn) — 30-й элемент таблицы Менделеева, по внешнему виду представляющий из себя металл серебристого цвета со слегка синеватым отливом. Он довольно пластичен, на воздухе покрывается оксидной плёнкой, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Довольно невысокая температура плавления (420°С) позволяет использовать его в качестве материала для металлических изделий. Распространённость в природе и получение Цинк — очень распространённый ... Читать далее

Сообщение Цинк и его соединения появились сначала на ChemToday.

]]>
Цинк (Zn) — 30-й элемент таблицы Менделеева, по внешнему виду представляющий из себя металл серебристого цвета со слегка синеватым отливом. Он довольно пластичен, на воздухе покрывается оксидной плёнкой, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Довольно невысокая температура плавления (420°С) позволяет использовать его в качестве материала для металлических изделий.

Цинк и его соединения, изображение №1
Металлический цинк

Распространённость в природе и получение

Цинк — очень распространённый элемент. Природные соединения цинка включают в себя сульфид ZnS (две полиморфные модификации: вюрцит и сфалерит), он же цинковая обманка; карбонат ZnCO3 — цинковый шпат.

Сфалерит, цинковая обманка

Для получения чистого цинка руды сначала обжигают, а затем восстанавливают полученный оксид углём:

$$\ce{2ZnS + 3O_2 -> 2ZnO + 2SO_2}$$ $$\ce{ZnCO_3 -> ZnO + CO_2}$$ $$\ce{ZnO + C -> Zn + CO}$$

Химические свойства

Цинк относится к довольно реакционноспособным металлам, поэтому и химических реакций с ним довольно много.

При повышении температуры цинк реагирует с неметаллами: кислородом, галогенами, серой, фосфором:

$$\ce{2Zn + O_2 -> 2ZnO}$$ $$\ce{Zn + Cl_2 -> ZnCl_2}$$ $$\ce{3Zn + 2P ->Zn_3P_2}$$ $$\ce{Zn + S ->ZnS}$$

Реакция цинка с серой — одна из очень красивых, но относительно безопасных пиротехнических реакций, которую можно посмотреть в видео ниже:

Видео с YouTube-канала ChemToday

С кислотами-неокислителями цинк реагирует довольно быстро, выделяя водород:

$$\ce{Zn + 2HCl ->ZnCl_2 + H_2\uparrow}$$

А при повышенной температуре (в раскалённом состоянии) цинк окисляется водой до оксида:

$$\ce{Zn_{раскал.} + H_2O ->[\ce{temp}]ZnO + H_2\uparrow}$$

С кислотами-окислителями, то есть концентрированной серной, разбавленной и концентрированной азотной, цинк реагирует очень быстро, и в зависимости от концентрации кислоты получаются разные продукты восстановления элемента-окислителя в кислоте:

$$ \ce{3Zn + 8HNO_{3 (конц.)} ->3Zn(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}$$ $$\ce{4Zn + 10HNO_{3 (разб.)} -> 4Zn(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + 5H_2O}$$ $$\ce{5Zn + 12HNO_{3 (оч. разб.)} -> 5Zn(NO_3)_2 + N_2\uparrow + 6H_2O}$$ $$\ce{4Zn + 10HNO_{3 (оч. разб.)} -> 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O}$$ $$\ce{Zn + 2H_2SO_{4 (конц.)} -> ZnSO_4 + SO_2 + 2H_2O}$$ $$\ce{3Zn + 4H_2SO_{4 (мен. конц.)} -> 3ZnSO_4 + S + 4H_2O}$$ $$\ce{4Zn + 5H_2SO_{4 (сред. конц.)} -> 4ZnSO_4 + H_2S + 4H_2O}$$ $$\ce{Zn + H_2SO_{4 (разб.)} -> ZnSO_4 + H_2}$$

Металл имеет амфотерные свойства, поэтому помимо кислот растворяется также в растворах щелочей с образованием комплексных соединений — тетрагидроксоцинкатов, а при сплавлении — метацинкатов:

$$\ce{Zn + 2NaOH + 2H_2O ->[\ce{H2O}] Na_2[Zn(OH)_4] + H_2}$$ $$\ce{Zn + 2NaOH ->[\ce{temp.}] Na_2ZnO_2 + H_2}$$

Вторая реакция идёт в присутствии следов воды или оксида цинка, который может попутно образовываться при высокой температуре сплавления.

За счёт комплексообразования цинк медленно растворяется даже в растворе аммиака, восстанавливая воду. При этом выделяется водород: 

$$\ce{Zn + 4NH_3 * H_2O -> [Zn(NH_3)_4](OH)_2 + H_2\uparrow + 2H_2O}$$

Соединения цинка

Оксид цинка ZnO — белое кристаллическое вещество, образующееся при окислении металла кислородом (обжиге) или при разложении его соединений:

Цинк и его соединения, изображение №2
Оксид цинка ZnO
$$\ce{2Zn + O_2 -> 2ZnO}$$ $$\ce{Zn(OH)_2 -> ZnO + H_2O\uparrow}$$ $$\ce{ZnCO_3 -> ZnO + CO_2\uparrow}$$

Оксид цинка проявляет амфотерные свойства, и легко реагирует как с кислотами, так и с основными оксидами и щелочами:

$$\ce{ZnO + 2HCl -> ZnCl_2 + H_2O}$$ $$\ce{ZnO + Na_2O -> Na_2ZnO_2}$$ $$\ce{ZnO + 2NaOH + H_2O ->[\ce{H2O}] Na_2[Zn(OH)_4]}$$ $$\ce{ZnO + 2NaOH ->[\ce{temp.}] Na_2ZnO_2 + H_2O\uparrow}$$

Оксид цинка легко превратить в металлический цинк реакцией с разными восстановителями, например, водородом и углём при повышенной температуре:

$$\ce{ZnO + C -> Zn + CO\uparrow}$$ $$\ce{ZnO + H_2 ->Zn + H_2O\uparrow}$$

Гидроксид цинка Zn(OH)2 — твёрдое белое вещество, которое получают действием щёлочи на растворимые соли цинка. При реакции он образуется в виде белого аморфного осадка:

$$\ce{ZnCl_2 + 2NaOH -> Zn(OH)_2\downarrow + 2NaCl}$$

Аналогично оксиду он проявляет амфотерные свойства. То есть очень легко растворяется в кислотах и щелочах, разлагается до оксида при нагревании:

$$\ce{Zn(OH)_2 + 2HNO_3 -> Zn(NO_3)_2 + 2H_2O}$$ $$\ce{Zn(OH)_2 + 2NaOH ->[\ce{H2O}] Na_2[Zn(OH)_4]}$$ $$\ce{Zn(OH)_2 + 2NaOH ->[\ce{temp.}] Na_2ZnO_2 + 2H_2O\uparrow}$$ $$\ce{Zn(OH)_2 ->ZnO + H_2O\uparrow}$$

В отличие от алюминия цинк образует комплекс с аммиаком, и при помощи этой реакции их можно разделить или различить:

$$\ce{Zn(OH)_2 + 4NH_3 -> [Zn(NH_3)_4](OH)_2}$$ $$\ce{Al(OH)_3 + NH_3 ≠}$$

А также в реакции с растворимыми карбонатами осаждается в виде карбоната, а не гидроксида:

$$\ce{ZnCl_2 + Na_2CO_3 -> ZnCO_3\downarrow + 2NaCl}$$ $$\ce{2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O -> 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 6NaCl}$$

Любите химию!

Сообщение Цинк и его соединения появились сначала на ChemToday.

]]>
https://chemtoday.ru/data/chemistry/cink-i-ego-soedinenija/feed/ 0