Химические свойства и биологическая роль цинка

 

       Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

       «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УИНВЕРСИТЕТ»

       Реферат на тему:

       

       

       

       

         
 

                  

                                 

                                                               

                                         
 
 
 
 

                                                       Белгород  2011 год

       Содержание

       Введение…………………………………………………………………………………………………………..3

       Глава 1. Химические свойства Zn и область его применения……………………..…4

                 1.10. История……………………………………………………………………………………..….4

                  1.11. Происхождение названия Zn …………………………………………………..…..4

                  1.12. Нахождение в природе  Zn ……………………………………………………..…….4

                         1.13. Месторождения Zn ………………………………………………………………………5

                  1.14. Химические свойства Zn ………………….…………………………………………….5

                   1.15. Физические свойства Zn……………………………………………………………….6

                  1.16. Соединения Zn…………………………………………………………………………..….6

                1.17. Получение Zn………………………………………………………………..……………….7               

                1.18.Применение Zn……………………………………………………………………………….8

                1.19.На разные применения Zn приходится…………………………………..……..10

                1.20.Мировое производство ………………………………………………………………...10

                1.21.Содержание в продуктах питания……………………………………………..….10

                  1.22.Токсичность……………………………………………………………………………..……11

       Глава 2.Биологическая роль цинка ……………………..…….………………………………….13

                   2.1.Zn и здоровье человека…………………………………………………………….…..14

                   2.2.Такой необходимый Zn…………………………………………………………………17

                   2.3. Реакция организма на недостаток Zn ………………………………………...18

                   2.4   Реакция организма избыток цинка Zn …………………………………….…19

                  2.5.Знаете ли вы, что............................................................................19

       Заключение …………………………………………………………………………………………………..21

             Список используемой литературы………………………………………………………………..23 

 

                                                  

                                                       

                                                              Введение

       Существенные  изменения, происшедшие в сознании людей, в связи с изменением форм собственности на средства производства и услуг, заставили современного человека по-новому подойти к вопросам питания в семье и на производстве.

       Значение  пищи для здоровья человека известно всем, однако она должна содержать  целый комплекс минеральных веществ  и витаминов, так необходимых  для оптимального развития и поддержания  функциональной деятельности организма.

            Современное отношение людей к жизни привело нашу цивилизацию лишь к потребительскому отношению во всём и заставило жить одним сегодняшним днём, думая, будто завтра никогда не наступит. А ведь  здоровье не вечно… Международная группа врачей, психологов и диетологов разработала «десять заповедей», следуя которым мы сумеем несколько продлить нашу жизнь. Вторая заповедь называется так: «Меню должно соответствовать возрасту». Но не всегда мы следим за своим рационом питания, а ведь это очень важно для хорошего здоровья человека.

       Именно  эти проблемы и определили актуальность темы реферата: «Химические свойства и биологическая роль цинка».

       Цель  работы: изучить химические свойства и биологическую роль цинка. 
 
 
 
 
 
 
 

       Глава 1.Химические свойства цинка и область его применения

                                                1.10.История

       Сплав цинка с медью — латунь —  был известен ещё в Древней  Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось  выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его окиси с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.

                                  1.11.Происхождение названия

       Слово «цинк» впервые встречается в  трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II. Zinke, означающее «зубец» (кристаллы металлического цинка похожи на иглы).

                                    1.12.Нахождение в природе 

       Наиболее  распространенный минерал цинка  — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид  цинка ZnS, а разнообразные примеси  придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

       Среднее содержание цинка в земной коре (кларк) — 8,3×10-3% по массе, в основных изверженных  породах его несколько больше (1,3×10-2%), чем в кислых (6×10-3%). Известно 66 минералов цинка, важнейшие из них — цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франк-линит ZnFe2O4. Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является H2S, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы. Цинк — важный биогенный элемент, в живом веществе содержится в среднем 5×10-4% цинка, но имеются и организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).

                                               1.13. Месторождения

       Месторождения цинка известны в Австралии, Боливии.

       Цинк (Zinkum) Zn — элемент II группы 4-го периода  периодич. сис-темы Д. И. Менделеева, п. н. 30, атомная масса 65,37. Известен с  древности. Главный минерал —  сфалерит (цинковая обманка) ZnS. Цинк—  синевато-белый металл, на воздухе  покрывается плотной защитной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего окисления. В соединениях проявляет валентность 2+. В кислотах и щелочах растворяется с выделением водорода. При растворении в щелочах протекает реакция:

                                            Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2

         В настоящее время выделены  соли, цинкаты, состава: Na [Zn (ОН)3], Na2[Zn(OH)4] и др. Гидроокись цинка амфотерна,  растворяется в кислотах и  щелочах, образует комплексные  ионы [Zn(NH3)4]2+. Цинк — сильный восстановитель, легко вытесняет из раствора другие металлы (Сu, Cd, Fe и др.). Металлический цинк применяют для оцинковывания железа, стальных изделий (предохранение от коррозии), для получения медных сплавов (латунь), в гальванических элементах.                                                                           

                                        1.14.Химические свойства

       Типичный  амфотерный металл. Стандартный электродный  потенциал −0,76 В, в ряду стандартных  потенциалов расположен до железа.

       На  воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:

       2Zn + O2 = 2ZnO.

       Оксид цинка реагирует как с растворами кислот

       ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

       так и щелочами:

       ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + Н2О,

       Цинк  обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:

       Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑,

       Zn + H2SO4(разб.) = ZnSO4 + H2↑

       и растворами щелочей:

       Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑,

       образуя гидроксоцинкаты. С растворами кислот и щелочей очень чистый цинк не реагирует. Взаимодействие начинается при добавлении нескольких капель раствора сульфата меди CuSO4.

       При нагревании цинк реагирует с галогенами с образованием галогенидов ZnHal2. С  фосфором цинк образует фосфиды Zn3P2 и ZnP2. С серой и её аналогами —  селеном и теллуром — различные  халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe2 и ZnTe.

       С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно  не реагирует. Нитрид Zn3N2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550—600 °C.

       В водных растворах ионы цинка Zn2+ образуют аквакомплексы [Zn(H2O)4]2+ и [Zn(H2O)6]2+.

                                        1.15.Физические свойства

       В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами  а = 0,26649 нм, с = 0,49431 нм, пространственная группа P 63/mmc, Z = 2. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Собственная концентрация носителей заряда в цинке 13,1×1028 м−3

                                              1.16.Соединения цинка

       Окись цинка ZnO — рыхлый белый порошок, применяют для получения цинковых белил (в отличие от свинцовых  белил на воздухе не темнеет и  безвредна), как наполнитель каучука, пластмасс, а также в медицине, косметике. Хлорид цинка ZnCl2 — гигроскопическое вещество, применяют для пропитки дерева (напр., шпал), при травлении металлов, как обезвоживающее вещество. Сульфат цинка (цинковый купорос) ZnSO4 • 7Н2О применяют в производстве вискозы, как микроудобрение (под травы), для производства красок, в медицине. Сульфид цинка ZnS (в природе — минерал сфалерит) широко применяют как люминофор, в производстве красок (литопон).

                                              1.17.Получение 

       Цинк  в природе как самородный металл не встречается. Цинк добывают из полиметаллических  руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают  селективной флотацией, получая  цинковые концентраты (50-60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. Чистый цинк из оксида ZnO получают двумя способами. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200—1300 °C: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.