Cynk

30. pierwiastek chemiczny

Cynk (Zn, łac. zincum) – pierwiastek chemiczny, metal przejściowy z grupy cynkowców w układzie okresowym (grupa 12).

Cynk
miedź ← cynk → gal
Wygląd
niebieskawoszary
Cynk
Widmo emisyjne cynku
Widmo emisyjne cynku
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

cynk, Zn, 30
(łac. zincum)

Grupa, okres, blok

12, 4, d

Stopień utlenienia

I, II

Właściwości metaliczne

metal przejściowy

Właściwości tlenków

amfoteryczne

Masa atomowa

65,38 ± 0,02[4][a]

Stan skupienia

stały

Gęstość

7134 kg/m³[1]

Temperatura topnienia

419,53 °C[1]

Temperatura wrzenia

907 °C[1]

Numer CAS

7440-66-6

PubChem

23994

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Odkryto 30 izotopów cynku z przedziału mas 54–83, z czego trwałe są izotopy 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn i 70Zn[7].

Został odkryty w Indiach lub Chinach przed 1500 rokiem p.n.e. Do Europy wiedza o tym metalu zawędrowała dopiero w XVII wieku.

Występowanie

edytuj

W skorupie ziemskiej występuje w ilości 25 ppm (molowo)/79 ppm (wagowo)[8] w postaci minerałów – głównie są to blenda cynkowa i smitsonit.

W Polsce największe złoża rud cynku (wraz z rudami ołowiu) stwierdzona na północy i północnym wschodzie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wydobywane są głównie w okolicach Olkusza[9].

 
Wydobycie cynku na świecie w 2006 roku

W produktach żywnościowych duże ilości związków cynku znajdują się w ostrygach, chudym mięsie, drobiu i rybach. Dostarczają go również kasze i chleb pełnoziarnisty[10].

Otrzymywanie

edytuj

Cynk na skalę przemysłową otrzymuje się metodą pirometalurgiczną bądź hydrometalurgiczną. Proces pirometalurgiczny polega zazwyczaj na prażeniu spiekającym koncentratów zawierających siarczek cynku, a następnie redukcji otrzymanego w wyniku prażenia tlenku cynku w piecach szybowych specjalnej konstrukcji, wyposażonych w kondensator do szybkiego skraplania powstających par cynku. Dawniej proces ten prowadzono najczęściej w tzw. muflach poziomych. W procesie hydrometalurgicznym koncentrat poddaje się ługowaniu roztworem kwasu siarkowego, otrzymany roztwór siarczanu cynku oczyszcza się i wydziela z niego metaliczny cynk drogą elektrolizy. Następnie okresowo zdziera się cynk z katod, przetapia i odlewa w tzw. gąski.

Właściwości fizyczne i chemiczne

edytuj

Cynk metaliczny jest błękitnobiałym, kruchym metalem. Na powietrzu ulega podobnej jak aluminium pasywacji. Cynk jest bardzo reaktywny zarówno w środowisku kwasowym, jak i zasadowym, nie reaguje natomiast z wodą w warunkach obojętnych.

Związki

edytuj

ZnO

Szeroko stosowanym związkiem cynku jest jego tlenek ZnO (biel cynkowa), który jest wykorzystywany jako dodatek do farb i lakierów oraz jako wypełniacz i stabilizator gumy i tworzyw sztucznych.

ZnSO4 • 7H2O

Siarczan cynku znajduje zastosowanie w przemyśle włókienniczym, zapałczanym i medycynie oraz jako środek flotacyjny[11].

ZnS

Siarczek cynku wykorzystuje się do wytwarzania farb[11].

ZnCl2

Chlorek cynku to środek przeciwgnilny. Stosuje się go impregnowania drewna[11].

Cynk-65

edytuj

Izotop podlegający rozpadowi beta plus, emitując promieniowanie gamma o energii 1,115 MeV, promieniowanie anihilacji (511 keV) i promieniowanie charakterystyczne linii Kα miedzi (8,047 keV). Stosowany w metodzie atomów znaczonych[12].

Zastosowanie

edytuj

Najważniejsze zastosowanie technologiczne cynku to pokrywanie nim blach stalowych (stal ocynkowana), w celu uodpornienia na korozję; jest też składnikiem wielu stopów, np. mosiądzu, tombaku (z miedzią) i znalu (z glinem).

Stosowany jest także w ogniwach elektrycznych Daniella i Leclanchégo.

Dzięki właściwościom przeciwzapalnym i bakteriobójczym związki cynku stosowane są w medycynie i kosmetologii, np. jako składniki środków dermatologicznych[11].

Znaczenie biologiczne

edytuj

Cynk jest jednym z niezbędnych mikroelementów – fakt ten został potwierdzony dopiero w 1957 roku. Jest obecny w centrach aktywnych wielu (około 200) enzymów uczestniczących w różnych procesach, w tym w przemianach metabolicznych. Ponadto wiele czynników transkrypcyjnych, białek regulatorowych i innych typów białek wiążących DNA zawiera tzw. palce cynkowe. W związku z tym cynk ma wpływ na wszystkie podstawowe procesy życiowe. Bierze udział między innymi w mineralizacji kości, gojeniu się ran, wpływa na pracę układu odpornościowego, prawidłowe wydzielanie insuliny przez trzustkę oraz na stężenie witaminy A i cholesterolu. Ma swój udział w regulacji ciśnienia krwi i rytmu serca. Jest też niezbędny przy syntezie związków regulujących wzrost i rozwój roślin. Cynk zwiększa produkcję plemników.

Jego minimalne dzienne spożycie wynosi 5 mg, zalecane 15–20 mg. Wchłanianie z przewodu pokarmowego kształtuje się na poziomie 10–40% i zachodzi głównie w jelicie cienkim. Wchłanianie z pokarmu jest regulowane hormonalnie i zależy od zapotrzebowania (zwiększa się w stanach niedoboru). Białka zwierzęce i kwas cytrynowy ułatwiają absorpcję cynku, natomiast żelazo i miedź utrudniają ją.

Niedobór cynku powoduje niedokrwistość, spowolnienie tempa wzrostu, wady wrodzone, złe gojenie się ran, łuszczycopodobne zmiany skórne, zapalenia skóry i utratę owłosienia, złą tolerancję glukozy, biegunki, utratę apetytu. U dorosłych mogą również wystąpić: kurza ślepota, zmniejszenie odporności, zaburzenia w grasicy i węzłach chłonnych, zaburzenia smaku i węchu (ocenia się, że przyczyną ok. 25% objawów zaburzeń smaku i węchu jest niedobór cynku). Może sprzyjać miażdżycy tętnic, ponieważ zmniejsza odporność komórek na uszkodzenia. U dzieci niedobór cynku sprawia, że są niższe niż rówieśnicy i gorzej się rozwijają umysłowo. Najwyższy wskaźnik niedoboru tego pierwiastka wynoszący 54% odnotowano w Demokratycznej Republice Konga[13].

Część badań wskazuje, że podawanie cynku może zmniejszać natężenie objawów u dzieci z ADHD mających niedobory tego pierwiastka. Rola suplementacji cynku w tej chorobie nie jest jednak potwierdzona i wymaga dalszych badań[14].

Niedobór pierwiastka u roślin powoduje chlorozę i karlenie liści.

Cynk działa leczniczo na wrzody żołądka, uporczywe żylaki, reumatyzm, owrzodzenia, trądzik, choroby skórne.

Sole cynku(II) w dużych ilościach są rakotwórcze.

Regularne zażywanie niektórych farmaceutyków, w tym pigułek antykoncepcyjnych, oraz picie alkoholu powoduje obniżenie poziomu cynku w organizmie człowieka.

Zobacz też

edytuj
  1. Duże różnice w składzie izotopowym tego pierwiastka w źródłach naturalnych nie pozwalają na podanie wartości masy atomowej z większą dokładnością. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

Przypisy

edytuj
  1. a b c David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-99, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. a b zinc, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-03-10] (ang.).
  3. Zinc (nr 324930) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  5. Cynk (nr 324930) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  6. Zinc (nr 209988) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2015-03-10]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  7. Zn Isotopes. Isotopes Project, Lawrence Berkeley National Laboratory. [dostęp 2015-04-11]. (ang.).
  8. Zinc geological information. WebElements Periodic Table. [dostęp 2016-02-02].
  9. Rudy cynku i ołowiu. Portal Kopalin i Surowców Mineralnych – Polskie Kopalnie, 2013-10-18. [dostęp 2016-02-02].
  10. Cynk – właściwości. Niedobór i przedawkowanie [online], www.recepta.pl [dostęp 2023-01-25].
  11. a b c d P. Ostrowska-Popielska, A. Sorek, Przegląd i wstępny dobór technologii odzysku cynku ze szlamów i pyłów stalowniczych, „Prace Instytutu Metalurgii Żelaza”, 64 (4), 2012, s. 39–46, ISSN 0137-9941 [dostęp 2020-12-20].
  12. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.).
  13. Hannah Ritchie, Max Roser, Micronutrient Deficiency, „Our World in Data”, 11 sierpnia 2017 [dostęp 2020-09-20].
  14. Klaus W. Lange i inni, The Role of Nutritional Supplements in the Treatment of ADHD: What the Evidence Says, „Current Psychiatry Reports”, 19 (8), 2017, DOI10.1007/s11920-017-0762-1 (ang.).