الرئيسية

الزنك (التوتياء)

الزنك (التوتياء)

الزنك (التوتياء)

 

الزنك Zinc عنصر كيميائي رمزه Zn lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>، عدده الذري 30، وزنه الذري 65.37، تكافؤه: 2، الأعداد الكتلية
لنظائره الطبيعية: 64 66 67 68 70.

البنية الإلكترونية لذرة الزنك: dir=LTR>k.L.M.4s2.

وجوده في الطبيعة

يوجد الزنك في الطبيعة بشكل مركبات في خامات dir=LTR>ores مختلفة ولا يصادف في حالة
حرة، ويوجد في القشرة الأرضية بنسبة 0.02% وزناً وفي مناطق عدة من العالم
(الولايات المتحدة أغناها، تليها كندا، ثم روسيا، وأستراليا، والمكسيك، واليابان).

أهم خاماته

1ـ السفاليريت ZnS: ويأخذ شكل بلورات مكعبية صفراء أو بنية أو سوداء اللون، كثافتها
3.9
ـ4.2غ/سم3.

2ـ البيورتسيت ZnS: ويأخذ شكل بلورات سداسية ذات لون بني مسودّ، كثافتها 3.98غ/سم3.

3ـ السميثسونيت (الحجر الزنكي) dir=LTR>ZnCO3: ويأخذ شكل بلورات
ثلاثية الميل ذات لون أبيض أو بني بحسب الشوائب كثافتها 4.3 ـ 4.5غ/سم3.

كما أن من خاماته الزنكيت ZnO والغانيت Zn(Al2O4) lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>، إضافة إلى خامات أخرى كثيرة.

استحصال الزنك

يتم الحصول على الزنك بمعالجة خاماته بتركيزها،
فمن ترميد خاماته للدرجة
700 ْ س الحاوية على ZnS في أفران خاصة يتشكل ZnO الذي يفيد في الحصول على الزنك المعدني
وغاز
dir=LTR>SO2 الذي يفيد في إنتاج حمض
الكبريت. وبتسخين خام السفاليريت المطحون في أفران خاصة بإمرار الهواء الساخن
يتحول
ZnS style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
إلى ZnO style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>،
كما يحضر ZnO style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
بتسخين خام السميثسونيت حتى الدرجة
300س dir=LTR>º.

ويحضّر الزنك المعدني بإرجاع dir=LTR>ZnO حرارياً بالكربون، أو
بالتسخين الشديد لـ
ZnS lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> مع الكربون بوجود CaO lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> كمصهور ومع كربيد الكلسيوم، أو في التحليل الكهربائي للمحلول
المائي لكبريتات الزنك.

الخواص الفيزيائية

الزنك معدن أبيض فضي لمّاع، كثافته 7.13غ/سم3
عند الدرجة
20 ْ lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>س، درجة
انصهاره lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>419.44 lang=ar-sy style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> ْ lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>س، ودرجة
غليانه 609 lang=ar-sy style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> ْس، قساوته بحسب سلم مواس 2.5ـ2.9، له بنية
بلورية سداسية متراصة .

يصبح الزنك قابلاً للطرق والسحب عند الدرجة lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>100 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>ـ lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>150 ْ lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>س، ويصبح
هشاً عند درجة تزيد على lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>200
ْ
lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>س (يتحول إلى مسحوق)،
وهو ذو مغنطيسية مغايرة dir=LTR>diamagnetic style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>.

الخواص الكيمياوية

الزنك أقل فعالية من المعادن القلوية والقلوية
الترابية وأكثر فعالية من القصدير والرصاص والنحاس والزئبق والفضة والذهب. يحافظ
الزنك على لمعانه زمناً طويلاً في الهواء الجاف بينما تتشكل عليه في الهواء الرطب
طبقة رقيقة من الأكسيد والكربونات الأساسية تحميه من الصدأ.

يشتعل الزنك عند التسخين الشديد في الهواء ويحترق
بشعلة خضراء مشكلاً
ZnO lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>.

يتفاعل الزنك مع الهالوجينات في الهواء الرطب في
درجة حرارة الغرفة مشكلاً الهاليدات الموافقة، ويتم التفاعل عند درجة الحرارة
العالية في الهواء الجاف أيضاً مشكلاً الهاليدات الموافقة.

ويتفاعل مسحوق الزنك مع مسحوق الكبريت مشكلاً dir=LTR>ZnS، ويتفاعل الزنك المعدني
مع
H2S style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
مشكلاً طبقة حامية من ZnS lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> وينطلق الهدروجين، ومع النشادر الغازي مشكلاً نتريد الزنك dir=LTR>Zn3N2

أما مع الآزوت والكربون والهدروجين وعناصر أخرى
فلا يتفاعل الزنك مباشرة بينما يتفاعل الزنك المعدني المسخن حتى
lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>440 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>ـ lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>780 ْ lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>س مع بخار الفوسفور
في جو من الهدروجين مشكلاً Zn3P2 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> وZnP2 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>.

يزيح الزنك المعدني المعادن الأقل فعالية (مثل dir=LTR>Cu,Ag,Hg,Au,Pt style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>)
من محاليل أملاحها. ويرجع حموض الكروم، والمنغنيز، والمولبدين، وأملاح الحديد ( dir=LTR>III) والقصدير ( dir=LTR>IV).

 مركبات الزنك

يعرف للزنك مركبات بسيطة مستقرة كثيرة، ومركبات
معقدة كثيرة يدخل فيها الزنك في بنية الشاردة (الأيون) الموجبة أو السالبة
المعقدة. من مركباته:

1ـ المركبات اللاعضوية، ومنها:

ـ هدريد الزنك ZnH2 وهو مركب غير طيار صلب أبيض، يتفكك إلى عناصره لدى تسخينه حتى
الدرجة
80
ْ
س سيئ الانحلال في الإتير، ويتفكك ببطء في الماء،
وبسرعة في المحاليل
المائية لـ
HCl lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>. يحضر بتأثير Zn(CH3)2 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> على LiAlH4 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> في الإتير في درجة الحرارة العادية.

ـ أكسيد الزنك ZnO: يصادف في الطبيعة بشكل خام الزنكيت،
ويحضر مخبرياً بحرق الزنك
المعدني في الهواء أو بتكليس كربونات أو نترات أو أكزالات الزنك.

ـ هدروكسيد الزنك Zn(OH)2:
يوجد في الحالة البلورية في أشكال خمسة هي
dir=LTR>,(ε,δ,γ,β,α) lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>، قليل الانحلال في الماء. ينحل في الحموض والأسس، ويتشكل من
معالجة أملاح الزنك بالقلويات.

ـ هاليدات الزنك ZnX2 مركبات بلورية لا لون لها تنحل جيداً في الماء، وتتميع بسرعة في
الهواء (ما عدا
ZnF2 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> فهو صعب الانحلال).

ـ كبريتيد الزنك ZnS: يصادف في الطبيعة بشكل خام السفاليريت أو البيورتسيت، ويحضر مخبرياً
بتسخين مزيج من مسحوق الزنك أو
ZnO style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> lang=AR-SA>أو ZnCO3 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> مع الكبريت، أو بإمرار مزيج الآزوت مع CS2 فوق الزنك المسخن حتى الإحمرار، أو بمعالجة محاليل أملاح الزنك بكبريتيد
الأمونيوم بوسط تراوح درجة حموضته
pH lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> بين 2و3. كبريتيد الزنك مركّب أبيض غير مبلور، سيئ الانحلال في
الماء والقلويات وحمض الأكزاليك، وينحل جيداً في الحموض المعدنية مع انطلاق dir=LTR>H2S.

ـ كبريتات الزنك ZnSO4.7H2O: وهي بلورات لا لون لها، تنحل بسهولة في الماء، سيئة الانحلال في
الكحول، تترسب بطريقة بلورة محاليل الزنك المعدني أو أكسيد أو هدروكسيد الزنك في
حمض الكبريت الممدد.

2ـ المركبات العضوية المعدنية، ومنها:

ـ دي ميتل الزنك Zn(CH3)2: سائل لا لون له ذو رائحة كريهة، يحترق تلقائياً في الهواء
ويتفكك في الماء، يتصلب في الدرجة
29
ْ
س.

ـ دي إيتيل الزنك Zn(C2H5)2: سائل يتصلب في الدرجة 300
ْ
س، مستقر
ولكنه فعال في درجة الحرارة التي تزيد على

200

ْ
س،
يتحول إلى
Zn(C2H5)2O2 بالأكسدة في الهواء، يتفاعل مع الماء والكحول.

استعمالات الزنك ومركباته

يستعمل الزنك المعدني لتغطية الصفائح والأسلاك
الحديدية لحمايتها من الصدأ، ولاستخلاص الفضة من مركبات الرصاص الكبريتية. ويدخل
في صنع السبائك (الأشابات)، مثال ذلك الشِبه
style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> dir=LTR>Cu style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>  70%  style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>، style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>  dir=LTR>Zn style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> 30 style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>% )   dir=LTR>brass lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> ).  ويستعمل في تحضير
الهدروجين نتيجة تفاعله مع محلول
HCl lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>، وفي إزاحة المعادن (المعادن الأقل فعالية) من محاليل أملاحها،
مثلاً إزاحة Ag lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> أو الذهب من محاليل K[Au(CN)2], K[Ag(CN)2] أو الرصاص من محاليل Pb(CH3COO)2, Pb(NO3)2، ومُرجعاً في تفاعلات كيمياوية كثيرة، وفي تحضير مصهورات متعددة،
وفي تصنيع الهياكل والتصاميم المختلفة عن طريق تحضير رقائق بسيطة للغاية من الزنك،
وفي تصنيع العلب المستخدمة في حفظ المواد الغذائية. وفي الصناعات التعدينية لترسيب
بعض العناصر النادرة.

أما مركبات الزنك فتستعمل في مجالات كثيرة إذ
يستعمل أكسيد الزنك (يسمى أبيض الزنك) مادة مالئة، وفي الصناعات المطاطية
والخزفية، وفي مواد التجميل، ومادة ملونة، كما يستعمل وسيطاً في اصطناع الكحول الميتيلي.
وتستعمل كبريتات الزنك في تحضير غالبية مركبات الزنك، ويحضر منها إلكتروليتات
لعملية الطلي الغلفاني، وتفيد في تصنيع خيوط الفسكوز، وفي حماية الأشجار من
التعفن، وفي تصنيع المستحضرات الطبية. أما كلوريد الزنك
ZnCl2 فيفيد في تجفيف المواد المختلفة. ويستعمل كبريتيد
الزنك في صناعة الأصبغة، ولتصنيع الشاشات الحساسة التي تصطدم بها أشعة رونتجن،
والإشعاعات الصادرة عن المواد المشعة.

الدور الاقتصادي

توجد خامات الزنك في كثير من البلدان. ويستفاد
من 40% من الإنتاج العالمي للزنك في حماية الحديد والفولاذ من التآكل، وينبع دوره
الاقتصادي من استعمالاته كمعدن ومن استعمالات مركباته المختلفة.

الدور الحيوي للزنك

يدخل الزنك في تركيب عدد من الخمائر، وهو ضروري
لتصنيع الإنسولين، ويعد الجزء المكوّن لخميرة الأنهيدراز، التي تلعب دوراً مهماً
في عملية التنفس. كما تبيّن أن نقص الزنك في الغذاء يظهر في بطء نمو الأطفال
والأنيميا (فقر الدم)، وقد ظهر بطء نمو الأطفال في عام 1960 في إيران والهند،
نتيجة نقص الزنك في الطعام. الزنك ضروري للجسم لأنه يكسب الجسم الحي مناعة ضد
انتقال العدوى، كما أن نقصه يسبب في الجسم اضطرابات عصبية، وأمراضاً جلدية لذلك
تستخدم مركبات الزنك في تحضير بعض الأدوية المستخدمة للأمراض النفسية، ويستخدم
الزنك حديثاً لتحضير بعض العقاقير المخففة للاضطرابات السمعية مثل طنين الأذن،
وتضاف مركباته مع أدوية معيّنة لزيا


lang=AR-SA style='font-size:13pt;font-family:"Simplified Arabic"'>رياض حجازي

الموضوعات ذات الصلة:

 

الخلية الجافة ـ خلية دانييل.

 

مراجع للاستزادة:

 

ـ فيليب ماثيوس، الكيمياء المتقدمة 2 العضوية واللاعضوية،
ترجمة هيام بيرقدار (المركز العربي للتعريب والترجمة والتأليف والنشر، دمشق 0002).

- R.B.Heslop et P.Robinson, Chimie inorganique
(Flammarion Sciences 1977).

العنوان - عربي مجرد: 
زنك (توتياء)
العنوان انكليزي: 
Zinc
العنوان - انكليزي مجرد: 
ZINC
العنوان - فرنسي: 
Zinc
العنوان - فرنسي مجرد: 
ZINC
معلومات
النوع: 
مستقل
رقم الصفحة ضمن المجلد: 
417