Какие свойства у цинка
Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает превращаться в пар. При температурном обычном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.
Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.
Цинк — химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.
Цинк
Особенности цинка
Металл является необходимым и широко применяемым практически во всех отраслях повседневной жизни человека.
Добыча в основном, производится в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В России изготовителем является ОАО «ГМК Дальполиметалл».
Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.
В чистом виде элемент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. Обязательно присутствует в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.
Химические, физические свойства и характеристики цинка
Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.
К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим. Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах. Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.
Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.
Электронная формула: ядро атома металла содержит 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s22s22p63s23p63d104s2.
Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.
Структура и состав цинка
Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.
По применению среди всех элементов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе элемент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.
В зависимости от того, какое количество примесей, металл имеет маркировку.
Производство цинка
Как было сказано выше, чистого вида данного элемента в природе нет. Он добывается из иных пород, таких как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.
Металл получают на заводе. Каждый завод имеет свои отличительные особенности производства, поэтому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:
- Роторы, расположенные вертикально, электролитные.
- Специальные печи с достаточно высокой температурой для обжига, а также специальные электропечи.
- Транспортёры и ванны для электролиза.
В зависимости от принимаемого метода добычи металла, задействовано соответствующее оборудование.
Получение чистого цинка
Как упоминалось выше – в природе чистого вида нет. В основном добыча производится из руд, в которых он идет с различными элементами.
Для получения чистого материала задействован специальный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). После проведения процесса руда распадается на элементы: цинк, свинец, медь и так далее.
Добытый таким методом чистый металл обжигается в специальной печи. Там при определенных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.
Есть 2 способа получения металла:
- Пирометаллургический – идет процесс обжигания, после — полученная масса восстанавливается с помощью чёрного угля и кокса. Конечным процессом является отстаивание.
- Электролитический – добытая масса обрабатывается серной кислотой. Полученный раствор подвергают электролизу, при этом металл оседает, его плавят в печах.
Выплавка цинка в печи
Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же температурный режим превышен, тогда материал начинает испаряться. При данной температуре допускается примесь железа 0.05%.
При процентной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатать.
Применяются различные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые направляются в специальные резервуары и там вещество опадает вниз.
Применение металла
Свойства цинка позволяют его применение во многих сферах. В процентном соотношении:
- Цинкование – до 60%.
- Медицина – 10%.
- Различные сплавы, содержащие данный металл 10%.
- Выпуск шин 10%.
- Производство красок – 10%.
А также применение цинка необходимо для восстановления таких металлов, как золото, серебро, платина.
Цинк в металлургии
Металлургическая промышленность задействует данный элемент периодической таблицы как основной для достижения определенных целей. Выплавка чугуна, стали является главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы подвержены негативному влиянию окружающей среды. Без определенной обработки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Наилучшей защитой служит оцинкование.
Нанесение защитной плёнки на чугун и сталь является лучшим средством от коррозии. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.
Способы оцинкования
Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.
Горячий способ оцинкования
Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:
- Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
- Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
- В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).
Но, данный метод имеет ряд недостатков:
- Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
- Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
- После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.
А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.
Холодное оцинкование
Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:
- Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
- После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
- Деталь покрывается данным составом методом распыления.
Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.
Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.
Термодиффузионный способ
Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.
Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:
- При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
- Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
- В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
- Добавляется туда специальная смесь.
- Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.
В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).
Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.
Иные сферы применения цинка
Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.
- Цинковые листы. Для производства листа выполняется прокатка, в которой важна пластичность. Это зависит от температурного режима. Температура в 25 °С дает пластичность только в одной плоскости, что создает определенные свойства металла. Тут главное для чего изготавливается лист. Чем выше температура, тем тоньше получается металл. В зависимости от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После этого из листов создаются различные изделия для автомобилей, профиля для строительства и ремонта, для полиграфии и так далее.
- Цинковые сплавы. Для улучшенных свойств металлических изделий, добавляется цинк. Данные сплавы создаются при высоких температурах в специальных печах. Чаще всего производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для производства подшипников, различных втулок, которые применимы в машиностроении, судостроении и авиации.
В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.
В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии. В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации. В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.
Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.
Цинк, который на самом деле является разновидностью металла — это незаменимый элемент, присутствующий в крайне малом количестве.
Когда вы слышите о цинке для здоровья, то, скорее всего, полагаете, что это эффективное натуральное средство от простуды, не более того. Другими словами, что он нужен изредка и только при большой необходимости.
На самом же деле, в малых количествах цинк необходим нашему организму каждый день.
Для чего нужен цинк?
- он способствует выработке, росту и восстановлению гормонов;
- укрепляет иммунитет;
- облегчает пищеварение.
Кроме того, цинк обладает противовоспалительными свойствами, что делает его крайне полезным при ряде распространенных хронических состояний, таких как рак и сердечно-сосудистые заболевания.
В действительности цинк присутствует во всех тканях организма и необходим для здорового деления клеток. Он действует как антиоксидант, борется с повреждениями, вызванными свободными радикалами и замедляет процесс старения. Также цинк оказывает большое влияние на гормональный баланс. По этой причине даже небольшой дефицит этого элемента способен повысить риск бесплодия и диабета.
Недостаток цинка в рационе может быть связан с рядом негативных реакций, например, вы можете часто болеть, постоянно чувствовать усталость и слабость, также он может проявляться в виде недостаточной концентрации внимания, задержек роста и неспособности тела залечивать раны.
Пищевые источники цинка:
Животные источники:
- Ягненок — 35% дневной нормы на 100 гр
- Говядина — 32%
- Цыпленок — 12,5%
- Индейка — 12,5%
- Йогурт (или кефир) — 12.% на 200 гр
- Яйца — 7% дневной нормы на 1 большое яйцо
- Лосось — 6%
Растительные источники (для веганов):
- Нут — 32% дневной нормы на 1 чашку
- Кешью — 23% дневной нормы на 1/4 чашки
- Семена тыквы — 20% дневной нормы на 1/4 чашки
- Грибы — 7% дневной нормы на 1 стакан
- Какао-порошок — 3% дневной нормы на 1 столовую ложку
Сколько нужно цинка?
По данным Министерства сельского хозяйства США представленная ниже суточная норма потребления цинка зависит от возраста и половой принадлежности: (1)
Младенцы:
- 0-6 месяцев: 2 миллиграмма/сутки
- 7–12 месяцев: 3 миллиграмма/сутки
Дети:
- 1–3 года: 3 миллиграмма/сутки
- 4–8 лет: 5 миллиграммов/сутки
- 9-13 лет: 8 миллиграммов/сутки
Подростки и взрослые:
- Мужчины в возрасте от 14 лет и старше: 11 миллиграммов/сутки
- Женщины в возрасте от 14 до 18 лет: 9 миллиграммов/сутки
- Женщины в возрасте от 19 лет и старше: 8 миллиграммов/сутки
Как правило, цинк доступен в различных формах, включая пастилки для рассасывания, сиропы, гели и капсулы. Цинк также содержится во многих мультивитаминах и минеральных добавках. Такие добавки могут содержать цинк в форме глюконата цинка, сульфата цинка или ацетата цинка.
По имеющимся на сегодняшний день данным, все эти формы действуют достаточно схоже, поэтому нельзя выделить один тип добавки, который превосходил бы другие.
Симптомы дефицита цинка
Дефицит цинка — состояние, распространенное по всему миру. (2)
Дефицит цинка возникает в результате недостаточного потребления продуктов, содержащих цинк, либо при невозможности нормально усваивать и использовать полученный из пищи цинк, в результате нарушений пищеварения или крайне слабого здоровья кишечника, например, при синдроме повышенной проницаемости кишечника.
Кто наиболее подвержен дефициту цинка?
Как правило, риск дефицита цинка выше у тех, кто придерживается растительной диеты, исключающей мясо или молочные продукты, (веганы или вегетарианцы), поскольку в таком рационе отсутствуют самые главные источники цинка. Люди с серьезными проблемами с желудочным соком, хроническими проблемами с пищеварением, такими как синдром повышенной кишечной проницаемости или алкоголизм, также склонны к дефициту цинка.
И наконец, считается, что у женщин, принимающих противозачаточные таблетки или препараты гормонозаместительной терапии, риск дефицита цинка выше, поскольку данные препараты могут препятствовать связанной с гормонами роли цинка в организме.
Среди проявлений и симптомов дефицита цинка наиболее часто встречаются:
- Изменения аппетита, включая тягу к соленому или сладкому
- Изменения чувства вкуса и запаха
- Потеря или набор веса
- Облысение
- Проблемы с пищеварением, включая диарею
- Синдром хронической усталости
- Бесплодие
- Гормональные проблемы, включая ухудшение ПМС или симптомы менопаузы
- Слабый иммунитет
- Слабая концентрация внимания и память
- Замедленная способность организма к заживлению ран, кожных инфекций или раздражения
- Нарушение нормальной функции нервов
Польза цинка для здоровья
1. Укрепляет иммунитет и борется с простудными заболеваниями
Цинк часто используют в качестве натурального, безрецептурного средства от простуды или симптомов данной болезни. Прием цинка в течение не менее пяти месяцев снижает риск простудных заболеваний. Кроме того, принимая данную добавку во время болезни, вы быстрее придете в норму.
Исследования показывают, что цинк может препятствовать молекулярному процессу, который вызывает образование слизи и бактерий в носовых проходах. Ионический цинк, в зависимости от его электрического заряда, оказывает антивирусное действие, присоединяясь к рецепторам в носовых эпителиальных клетках и блокируя их влияние. (3)
Исследование, проведенное Медицинским образовательным центром города Чандигарх, Индия, показало, что, если испытуемые получали цинк в течение 24 часов с момента проявления симптомов простуды, то продолжительность таких симптомов значительно снижалась, по сравнению с контрольной группой, не получавшей добавки цинка. По сравнению с контрольной группой, в группе, получавшей цинк, гораздо меньше пациентов испытывали симптомы простуды на пятый и седьмой день после первого их проявления. (4)
2. Действует как мощный антиоксидант и помогает бороться с раком
рак
Цинк — это эффективное противовоспалительное и антиоксидантное вещество, которое способствует уменьшению окислительного стресса, снижает вероятность развития заболеваний, а также является натуральным средством для лечения рака. Цинк поддерживает здоровое деление клеток, предотвращает мутации раковых клеток и замедляет рост опухоли, особенно у пациентов пожилого возраста.
Когда исследователи с Медицинского факультета Мичиганского университета на 50 взрослых изучали потенциальную пользу приема добавок цинка, они обнаружили, что, по сравнению с группой плацебо, у группы, принимавшей добавки цинка, значительно снизился уровень маркёров окислительного стресса. У испытуемых, не принимавших добавки цинка, наблюдался высокий уровень воспалительных цитокинов, маркёров окислительного стресса в плазме и адгезивных молекул эндотелиоцитов. В результате приема добавок цинка также значительно снизилась частота побочных эффектов и инфекций, связанных с болезнями. (5)
3. Поддерживает гормональный баланс
Цинк благотворно влияет на гормональное здоровье и репродуктивную функцию, поскольку играет важную роль в производстве гормонов, например, естественным образом повышает уровень тестостерона, который имеет достаточно большое значение как для мужского, так и для женского организма. Также цинк оказывает влияние на женские половые гормоны. Более того, он даже причастен к формированию яйцеклеток и их выходу из яичников.
Женщинам цинк необходим для выработки эстрогена и прогестерона — гормонов, поддерживающих репродуктивное здоровье. И высокий, и низкий уровень эстрогена может привести к проблемам с менструальным циклом, скачкам настроения, раннему наступлению менопаузы, бесплодию. Кроме того, такое состояние даже может увеличить риск развития определенных типов рака.
4. Помогает бороться с диабетом
Цинк необходим для поддержания баланса множества гормонов, включая инсулин — основной гормон, участвующий в регулировании уровня сахара в крови, и выступающий в роли натурального средства для лечения диабета. Цинк положительно влияет на уровень сахара в крови, поскольку связывается с инсулином, в результате чего инсулин нормальным образом хранится в поджелудочной железе и высвобождается, когда глюкоза поступает в кровоток. Это также способствует правильному использованию пищеварительных ферментов, которые необходимы для связывания инсулина с клетками таким образом, чтобы глюкоза использовалась как источник энергии, а не запасалась организмом в виде жира.
5. Поддерживает здоровье сердца и кровеносных сосудов
Цинк необходим для поддержания здоровья клеток сердечно-сосудистой системы, а также снижения воспаления и окислительного стресса. Эндотелий — тонкий слой клеток, выстилающий кровеносные сосуды — частично зависит от достаточного уровня цинка. Цинк способствует здоровому кровообращению, действует как натуральное средство от повышенного артериального давления и холестерина. Кроме того, он препятствует закупорке и повреждению артерий.
6. Предотвращает диарею
Дефицит цинка связан с хроническими проблемами с пищеварением и острыми кишечными инфекциями. По этой причине добавки цинка являются эффективным средством для профилактики и лечения острой диареи.
7. Повышает репродуктивную функцию
Исследования показывают, что цинк играет важную роль в поддержании репродуктивной функции, особенно в регулировании концентрации тестостерона в сыворотке у мужчин. Ограничение и дефицит цинка у здоровых молодых людей связаны со значительным снижением концентрации тестостерона в сыворотке, что может негативно отразиться на репродуктивной способности и привести к снижению либидо. В ходе исследования, проводимого кафедрой терапии университета Уэйна, испытуемые получали добавки цинка после 20 недель ограничения приема данного вещества. В результате ученые отметили повышение концентрации тестостерона в сыворотке у большей части мужчин, принимавших участие в исследовании.
Цинк также влияет на репродуктивную способность у женщин, поскольку достаточный уровень этого элемента необходим для нормального роста яйцеклеток.
8. Способствует усвоению питательных веществ и пищеварению
Цинк влияет на синтез белка и необходим организму для того, чтобы эффективно использовать аминокислоты, содержащиеся в продуктах питания. Кроме того, он участвует в процессе расщепления углеводов, являющихся одним из основных источников энергии. По этой причине дефицит цинка может привести к низкому уровню энергии и адреналиновой или хронической усталости. В то же время потребление необходимого количества цинка способствует достаточному уровню энергии и здоровью обмена веществ.
9. Поддерживает здоровье печени
Было выявлено, что прием добавок цинка приводит к снижению частоты случаев инфекций и связан с более низким уровнем поражений печени. Цинк способствует очищению печени для снижения воспаления; уменьшает повреждения, вызванные свободными радикалами; помогает усвоению питательных веществ и способствует надлежащему избавлению от отходов жизнедеятельности.
10. Способствует мышечному росту и восстановлению
Цинк играет решающую роль в клеточном делении и росте, поэтому прием данной добавки положительно сказывается на восстановлении и росте мышц, позволяя организму поддерживать силу в мышечной и скелетной системах. Также цинк способствует выработке тестостерона, гормона роста и инсулиноподобного фактора роста-1 (ИФР-1), которые необходимы для роста мышечной массы и здорового обмена веществ.
Цинк полезен для мышечной массы, поскольку повышает количество тестостерона, который организм способен произвести после тренировки — особенно после силовых и высокоинтенсивных интервальных тренировок. Это обусловлено тем, что цинк повышает скорость превращения андростендиона в тестостерон.
Негативные последствия приема добавок цинка
Прием большого количества цинка в течение длительного периода времени может помешать поглощению организмом других важных минеров, например, меди. В результате это может привести к подавлению иммунной системы и нарушению формирования клеток крови.
Чаще всего при приеме умеренно высоких доз цинка возникают только кратковременные и незначительные симптомы. Некоторые люди, использующие цинк в форме спрея для носа или геля, отмечают изменения в способности чувствовать запах и вкус продуктов, что также может отразиться на аппетите. Помимо этого, цинк может вызывать тошноту, несварение желудка, диарею, колики в животе и рвоту. Как правило, такие побочные эффекты возникают в течение 3-10 часов с момента приема добавки. К счастью, после прекращения приема цинка все симптомы проходят достаточно быстро.
Изучить отзывы, а также купить цинк, можно в магазине iHerb.
- Этот абзац содержит рекламную ссылку. Вы получите от нас скидку при оформлении первого заказа, а магазин выплатит нам небольшой процент от прибыли с вашей покупки. Это позволяет вам сэкономить, а нам поддерживать работу сайта и редакции. Спасибо!