锌是一种蓝白色金属。密度为7.14克/立方厘米,熔点为419.5℃。在室温下,性较脆;100~150℃时,变软;超过200℃后,又变脆。锌离子是锌原子失去两个电子,其化学式为
Zn2+。
莫氏硬度:2.5 锌的
化学性质活泼,在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的
碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌氧化激烈。燃烧时,发出
蓝绿色火焰。锌
易溶于酸,也易从溶液中置换金、银、铜等。
由于
锌在常温下表面易生成一层保护膜,所以锌最大的用途是用于镀锌工业。锌能和许多有色金属形成合金,其中锌与铝、铜等组成的合金,广泛用于
压铸件。锌与铜、锡、铅组成的
黄铜,用于
机械制造业。含少量铅镉等元素的锌板可制成
锌锰干电池负极、印花锌板、有粉腐蚀照像制板和
胶印印刷板等。锌与酸或强碱都能发生反应,放出氢气。
锌肥(
硫酸锌、
氯化锌)有促进
植物细胞呼吸、
碳水化合物的代谢等作用。锌粉、
锌钡白、
锌铬黄可作颜料。
氧化锌还可用于医药、
橡胶、油漆等工业。
锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。
锌矿石和铜熔化制得合金——
黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多,一般认为这是由于碳和锌矿共热时,温度很快高达1000 C以上,而金属锌的沸点是906C,故锌即成为蒸气状态,随烟散失,不易为古代人们所察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才有可能被取得。
世界上最早发现并使用锌的是中国,在10~11世纪中国是首先
大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的《
天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。
生产过程非常简单,将
炉甘石(即菱锌矿石)装满在陶罐内密封,堆成锥形,罐与罐之间的空隙用
木碳填充,将罐打破,就可以得到提取出来的金属
锌锭。另外,我国
化学史和
分析化学研究的开拓者王链(1888─1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等
古钱后,发现宋朝的
绍圣钱中含锌量高,提出中国用锌开始于明朝嘉庆年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比《天工开物》
成书年代还早。
纯锌呈蓝白色,有光泽。硬度2.5(莫氏硬度)。具有延展性。密度7.14克/厘米3。熔点419.58℃,沸点907℃。
化合价+2。已知锌有十五个
同位素。是很好的
导热体和
导电体。
电离能9.394
电子伏特。化学性质比较活泼,但在空气中较稳定,与酸和碱作用会放出氢气。
锌入量过多可致中毒,如食入
锌过多可引起急性
锌中毒,有呕吐、腹泻等胃肠道症状;工厂锌雾吸入可有
低热及
感冒样症状;慢性锌中毒可有
贫血等症状;
动物实验可致肝、
肾功能及免疫力受损。有些
儿童玩具的涂料含锌,小儿喜把玩具放口内,常食入锌过多可致中毒。
迁移转化:
天然水中的锌以可溶的
络合物状态存在。天然水中的锌还要向底质沉积物迁移转化。锌可与天然水中的粘土矿物缔合,被吸附在日格中成为
吸着离子,吸持的形式为Zn2+、ZnOH+及ZnCl+。此时锌随同
粘土矿物沉积迁移到底质中。锌还可形成化学
沉淀物向底质迁移。含锌
废水排放到
天然水体中后,在
碱性环境生成Zn(OH)2絮状沉积物迁移到底质中。Zn2+与S2-有很的
亲合力,也可形成溶度积极小的ZnS沉积到底质中。测定结果表明,底质沉积物中含锌范围为45~2221ppm,平均110ppm,是水体中锌含量的10,000倍。水生动植物有很强的吸收锌的能力,致使水中的锌向生物体内迁移。
一般说来,水生动植物体内锌的浓度可比水相中锌的浓度高出1000~100,000倍。因此
凤眼莲、
菹草、
金鱼草、
浮萍有希望作污水中锌的净化植物。土壤中锌的迁移性取决于土壤的pH值。锌在
酸性土壤中容易发生迁移。当土壤为酸性时,被粘土矿物吸附的锌易于解脱,土壤中不溶的
氢氧化锌可和酸作用,转变成可溶的Zn2+状态,土壤中锌以Zn2+为主,容易淋失迁移或被植物吸收,因此,缺锌现象常常在酸性土壤中存在。
锌浓度为2mg/L时,水有异味,浓度为5mg/L时
水呈乳浊状。
对生物降解的影响:水中浓度1-3mg/L时,废水的
生物处理受抑制。
危险特性:具有强
还原性。与水、酸类或
碱金属氢氧化物接触能放出易燃的氢气。与氧化剂、
硫黄反应会引起燃烧或爆炸。粉末与
空气能形成
爆炸性混合物,易被明火点燃引起爆炸,潮湿粉尘在空气中易自行发热燃烧。
早被古人利用,黄铜的生产可能是
冶金学上最早的偶然发现之一。但是人们取得锌比较晚,碳和锌矿共热时,温度很快高达1000℃,而锌在923℃沸腾,在此温度下成蒸汽状态,随烟散失,不易为古代人们察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才有可能被取得。因此,锌登上历史舞台的时间要比铜、锡、铁、铅晚的多。
据国外学者们考证,我国古代
劳动人民首先生产出锌。我国制取锌的方法讲述最清楚的出现在明朝末年
宋应星著述的《
天工开物》中。西方认为最早讲到锌的是德国贵族政治学家龙涅斯在1617年发表的著述,他叙述在熔铅的
炉壁上出现白色的金属,工人们称它为 zinck或conterfeht,这种白色金属像是锡,但比较硬,缺乏
延展性,没有太大用途。锌的拉丁名称
zincum和元素符号Zn由此而来。
1737年和1746年德国矿物学家亨克尔和化学家
马格拉夫先后将
菱锌矿与木炭共置陶制密闭容器中烧,得到金属锌。拉瓦锡在1789年发表的元素表中,首先将锌列为元素。