يرجى تنسيق المقالة حسب أسلوب التنسيق المُتبع في ويكيبيديا.

زنك

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من الخارصين)
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
Edit-clear.svg
هذه المقالة أو القسم تحتاج للتنسيق. فضلًا ساعد ويكيبيديا بتنسيقها إن كنت تعرف ذلك. وفضلًا خذ بعين الاعتبار تغيير هذا التنبيه بآخر أكثر تخصصًا. (مايو 2018)
غاليومزنكنحاس
-

Zn

Cd
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: أرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: نيهونيوم (Nh)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: موسكوفيوم (Mc)
Element 116: ليفرموريوم (Lv)
Element 117: تينيسين (Ts)
Element 118: أوغانيسون (Og)
30Zn
المظهر
رمادي فضي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز زنك، 30، Zn
تصنيف العنصر فلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 12، 4، d
الكتلة الذرية 65.38(2) غ·مول−1
توزيع إلكتروني أرغون]; 3d10 4s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 18, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 7.14 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 6.57 غ·سم−3
نقطة الانصهار 692.68 ك، 419.53 °س، 787.15 °ف
نقطة الغليان 1180 ك، 907 °س، 1665 °ف
حرارة الانصهار 7.32 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 123.6 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) 25.470 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 610 670 750 852 990 1179
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة +2, +1, 0
(أكاسيده مذبذبة)
الكهرسلبية 1.65 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 906.4 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1733.3 كيلوجول·مول−1
الثالث: 3833 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 134 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 4±122 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 139 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية نظام بلوري سداسي
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة
مقاومة كهربائية 59.0 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 116 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 30.2 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع) (درجة حرارة الغرفة) (ملفوف) 3850 متر·ثانية−1
معامل يونغ 108 غيغاباسكال
معامل القص 43 غيغاباسكال
معامل الحجم 70 غيغاباسكال
نسبة بواسون 0.25
صلادة موس 2.5
صلادة برينل 412 ميغاباسكال
رقم الكاس 7440-66-6
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الزنك
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
64Zn 48.6% 64Zn هو نظير مستقر وله 34 نيوترون
65Zn مصطنع 243.8 يوم ε 1.3519 65Cu
γ 1.1155 -
66Zn 27.9% 66Zn هو نظير مستقر وله 36 نيوترون
67Zn 4.1% 67Zn هو نظير مستقر وله 37 نيوترون
68Zn 18.8% 68Zn هو نظير مستقر وله 38 نيوترون
70Zn 0.6% 70Zn هو نظير مستقر وله 40 نيوترون
72Zn مصطنع 46.5 ساعة β 0.458 72Ga

الزِّنْك أو الخارَصِين أو التُوتِياء، الرمز الكيميائي Zn من عناصر السلسلة الأولى في الفلزات الانتقالية وذلك لوجود مدارات فارغة بالمدار d وبالتالي يستطيع تكوين معقدات، وهو من العناصر الهامة لاستخداماته المتعددة. ينطق الزِّنْك / ziŋk / zingk من الكلمة الألمانية ziŋk و المعروف أيضا بدخان الزنك وهو عنصر كيميائي معدني ،يرمزله بالرمزZn رقمه الذري 30, وهو العنصر الأول في المجموعة 12 من الجدول الدوري. يشبه الزنك في بعض خصائصه المغنزيوم ،لان حالة أكسدته تشبه من حيث الحجم الزنك +2.

يعتبر الزنك العنصر الرابع و العشرون الأكثر وفرة على مستوى القشرة الأرضية كما لديه 5 نظائر مستقرة، وخامات الزنك الرئيسية هي سفاليريت ، كبريتيد الزنك ZnS.

وتتواجد المناطق الأكثر إنتاجا له في أستراليا ،آسيا ،والولايات المتحدة الأمريكية. ويشمل إنتاج الزنك ،زبد تعويم الخام التحميص، الاستخراج النهائي باستعمال الكهرباء.. مقاومة التآكل، طلاء الفولاذ بالزنك هي كبرى تطبيقات الزنك، وهناك أخرى في البطاريات والسبائك مثل النحاس الأصفر يشبع استخدام مجموعة متنوعة من مركبات الزنك مثل كاربونات الزنك، غلوكونات الزنك (المكملات الغذائية)، كلوريد الزنك (في مزيلات الروائح)، بيربيتيوني الزنك (في الشامبو المضاد للقشرة)، كبريتيد الزنك (الاضاءة الملونة) وميثيل أو ايثيل الزنك فيستعمل في المغابر العضوية.

الزنك هو أهم معدن في الحالات البيولوجية الاستثنائية واهمية الصحة العمومية ،نقص الزنك يؤثر على نحو مليار شخص في العالم النامي ويرتبط بالعديد من الأمراض وعند الأطفال يسبب نقصه تاخر النمو ،وتاخر النضج الجنسي، العدوى، الحساسية، الإسهال وهذا ما أدى إلى وفاة ازيد من 800000 طفل في العالم سنويا. الانزيمات لها رد فعل مركزي واسع في الكيمياء الحيوية مثل هيدروجين الكحول عند الإنسان حيث يسبب استهلاك الزنك الزائد الترنح الخمول والنعاس.

التاريخ وأصل التسمية[عدل]

كلمة الخارصين أو الخارصيني هي التسمية العربية للزنك[1][2]. ويختلف العلماء اللغويون حول أصل كلمة زنك فبينما يرى بعضهم أنها كلمة لاتينية تعنى الراسب الأبيض و يرى آخرون أنها مشتقة من الكلمة الألمانية Zinke وهي تعنى أسنان المشط حيث أن شكل الفلز الخام في فرن الصهر يكون شبيها بذلك.

الاستعمال القديم[عدل]

هناك أمثلة مختلفة عن استعمال الزنك غير النقي، العثور على تمثال ما قبل التاريخ يحتوي على 87,5% من الزنك في الموقع الأثري داقية (موجودة مع رومانيا الحالية)[3].حلي مصنوعة من السبائك تحتوي على ما يقارب %80-90% من الرصاص الحديد القصدير ومعادن أخرى التي يدخل الزنك في تركيبها تم اكتشاف ان عمرها أزيد من 2500 سنة، ولوحة زنكية (مصنوعة من الزنك) تسمى بارم رزمانية الاصل مصنوعة من سبائك الزنك ومؤرخ سترابو ومن فقرة إحدى كتابته الأولى من القرن الرابع قبل الميلاد يشير انه قطرات من الفضة المزيفة التي حين تختلط مع النحاس تسمى سبائك من الزنك النحاسي ’شاراسامهيتا في كتابات في العام 500 قبل الميلاد او قبل ذلك اشار هذا المعدن حين يتاكسد.

وقد استخدم النحاس الأصفر وهو سبيكة من النحاس والزنك من على الأقل القرن 10 قبل الميلاد ،و لم يتم إنتاج معدن الزنك على نطاق واسع حتى القرن 13 في الهند ،في حين ان المعدن لم يكن معروفا في أروبا إلى غاية نهاية القرن 16 احرق الكيميائيون الزنك في الهواء للتشكيل ما سموه ″صوف الفيلسوف" "philosopher's wool" و "بياض الثلج" العنصر ربما سمي من قبل الكيميائيون براسيلوس بعد الكلمة الألمانية -zink-, منح العالم الألماني اندرياس سيغسمون مارغان فرض من أجل اكتشاف الزنك المعدنية الصرفة في 1746. العمل الذي قام لويجي جالفاني واليساندرو وفولتا كشف خصائص كهرو كيميائية للزنـك بحلول عام 1800

الاكتشاف[عدل]

مقارنة بمعادن كالحديد والنحاس والرصاص التي اكتشفت قبل قبل الميلاد بالالاف الأعوام. فان اكتشاف الزنك قد جاء متاخرا في القرن الرابع عشر ميلاديا في الهند والصين وقد عثر في الصين على عملات معدنية تحتوى في تكونيها على 99% من الزنك و1% من النحاس وذلك في الفترة من 1368 إلى 1644 م وقد عثرت في الهند على أدوات تشير ان عمليات صهر الزنك تمت في القرن الرابع عشر الميلادى. يعد تاخر اكتشاف الزنك إلى انخفاض درجة غليانه حيث يوجد في الطبيعة غالبا مع الرصاص والذي كان يصهر في افران درجة حرارتها حوالي 1000 مئوية فكان سرعان ما يتبخر الزنك ولا يبقى الا الرصاص. في عام 1617 عمل لوهنيس على دراسة عينات من الزنك احضرت من الهند والصين واطلق عليه اسم الزنك. في عام 1721 تمكن هنكل من تحضير الزنك من خام السميثسونيت (ZnCO3) إلا أنه احتفظ بالطريقة سرا وفي عام 1746 تمكن الالمانى مارجراف في برلين من إنتاج الزنك بتقطير خام السميثسونيت في وعاء مغلق ووصف الطريقة التي اتبعها والخطوات بدقة وبذلك يكون أول من توصل من تحضير الزنك معمليا.

الوفرة الطبيعية[عدل]

يوجد الزنك في قشرة الأرض بنسبة 65 غرام لكل طن وهو العنصر رقم 24 من حيث الانتشار في القشرة الأرضية ويوجد في عدة خامات منها

مخلوط الزنك أو السفاليريت و كبريتيد الزنك ZnS.

سميثسونايت ZnCO3

زينسيت   (Zn,Mn)O   

فيليميت Zn2SiO4  

فرانكلينيت ZnFe2O4

يمثل الزنك حوالي ppm) 75%0,075) من القشرة الأرضية مما يجعله العنصر 24 الأكثر وفرة فيها، التربة تحتوي 770,5ppm من الزنك بمتوسط 64ppm، اما مياه البحر فتحتوي على ppm30 من الزنك.

سالفريت((zns عثر على هذا المعدن بالاعتماد على معادن أساسية أخرى مثل النحاس الرصاص في الخامات، ال له علاقة بالاكاسيد الضعيفة على عكس علاقته ،الكالكوفيل يشكل صلابة القشرة أثناء قلة الشروط الخاصة بالغلاف الجوى الأرضي السفاليرايت الذي يكون كبريتيد الزنك هي من أثقل المعادن المنجمية التي تحتوي على الزنك الخام لان تركيزها يحتوي على60_62 من الزنك معادن أخرى والتي يستخرج منها الزنك والتي تشمل كربونات الزنك، سيليكات الزنك، آخر كبريتيد الزنك ،و في بعض الأحيان كربونات الزنك القاعدية باستثناء آخر كبريتيد الزنك ،فإن كل هذه المعادن الأخرى شكلت نتيجة عمليات الناتجة من الحالات الجوية (الطبيعة)على كبريتيد الزنك البدائية. موارد الزنك المعروفة في العالم يصل عددها إلى 1,9 مليار طن ،ما يقارب 200 مليون طن تدخل في النطاق الاقتصادي في عام 2008 ,إضافة إلى الاقتصاد الهامشي الاحتياطي لهذا الرقم، ومجموع الاحتياط التي تم إحصائها (التعرف عليها) يتركز على 500 مليون طن ،وأكبر المراكز الخاصة به توجد في أستراليا ،كندا، والولايات المتحدة مع أكبر الاحتياطات في إيران. وفي المعدل الحالي للاستهلاك ،يفترض أن هذه الاحتياطات تستنفذ ما بين 2027 و2055 حوالي 346 مليون طن تم استخراجها عبر الزمن اٍلى عام 2002,ووجدت اْحد التقديرات اْن حوالي 109مليون طن لا يزال قيد الاستعمال

كيفية التكوين[عدل]

يتكوّن الزنك في داخل المستعرات العظمى.[4] الزنك كبيرة وثقيلة جدا تتشكل في نجوم باستخدام طريقة السليكوم المحروق، يتم تكون نموذج الزنك المستقرة من خلال عملية السيبرنوفا وعملية الراديوية

الإنتاج والاستخلاص[عدل]

لا يوجد العنصر في الطبيعة منفردا بل يكون مختلطا بعناصر أخرى كالذهب والفضة والكادميوم والرصاص. تتم عملية استخلاص الزنك على عدة مراحل أولها تكسير الخام وطحنه ثم ازالة الشوائب بالتعويم يليه عملية تحميص الخام إلى كبريتيد الزنك ZnS يليه اجراء عملية اكسدة للكبريتيد طبقا للمعادلة ويجب اتمام عملية الاكسدة حتى تلامس ذرات العنصر ذرات الزنك.

بعده يمكن اجراء عملية اختزال بنزع الأكسجين من الزنك بواسطة الكربون أو أول أكسيد الكربون طبقا للمعادلات

التعدين والتجهيز[عدل]

الزنك هو المعدن الرابع الأكثر شيوعا من حيث الاستعمال، بالإضافة إلى الحديد والألمنيوم والنحاس بإنتاج سنوي يقدر ب10مليون طن وأكبر الشركات المنتجة للزنك هي (nayza) التابعة لمجموعة أسترالية oz للمعادن والشركات البلجكية umicore حوالي 70% من الزنك العالمي ينتج من المناجم، في حين 30% الباقية تنتج من إعادة تركيز الزنك الثانوية. معدن الزنك ينتج باستعمال المعادن الاستخراجية، بعد طحن الخام، الذي يفصل بشكل انتقائي المعادن من الشوائب المعدنية، وهذا ما يعطى خام مركز. التحميص يحول كبريت الزنك المركز لينتج أكسيد الزنك 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 لمزيد من طرق التجهيز الأساسية المستعملة هي pyrometallurgy يقلل من كبريت الزنك بالكاربون أو أول أكسيد الكربون في درجة حرارة 950° والمعادلات ادناه تشرح بوضوح هذه العملية 2 ZnO + C → 2 Zn + CO2 2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

وباستعمال الكهرباء يتم ترشيح الزنك من الزنك الخام المركزبمعالجته بحمض الكبرتيد

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

وبعد استخدام هذا التحليل الكهربائي يتم إنتاج معدن الزنك

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

الأثر البيئي[عدل]

لإنتاج كبريتيد الزنك الخامات تعتمد بشكل كبير لإنتاج ثاني أكسيد الكبريت وانصهاره له مخلفات كثيرة مثل بخار الكاديوم عمليات تعدين الزنك خلفت اثار كبيرة على الأنهار ومختلف المناطق الخضراء المجاورة للمناجم وانتقال الزنك من المناجم حوالي 10 آلاف طن في السنة خلال 2005 الدراسات أثبتت ان هذه الانبعاثات المعدنية تنعكس على البشرية والطبيعة معا ولكن يمكن أن يؤثر سلبا على كمية الأكسجين عند الأسماك مثلا في نهر الراين.

النظائر[عدل]

للزنك 30 نظيرا معروفا بعدد كتلي يتراوح ما بين 54 و 83، خمسة منها مستقرة وهي: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn et 70Zn, يعتبر 64Zn النظير الأكثر وفرة في الطبيعة (% 48.63).

للزنك خمس و عشرون نظيرا مشعا، يعتبر 65Zn الأكثر إستقرارا و وفرة مع عمر النصف 244.26 يوما، يليه 72Zn مع عمر النصف 46.5 ساعة . بقية النظائر المشعة الأخرى لها عمر النصف أقل من 14 ساعة ومنها من له عمر النصف أقل من ثانية.

النظير الوفرة الطبيعية
64Zn % 48,268
66Zn % 27,975
67Zn % 4,102
68Zn % 19,024
70Zn % 0,631

الزنك لديه 10 اٍيزوميرات نووية ،Zn له مدة حياة 13,76ساعة يشير جهاز متبدل الاستقرار أن نواة النظير الغير مستقر في حالة تهيج (نشاط) ويرجع اٍلى حالة السكون (الخمول)بفقد فتون على شكل γ

65Zn, 71Zn, 78Zn النظائر لديها فقط حالة عدم نشاط اما

لديها 3 حالات و73Zn، ونظام الاضمحالا الأكثر شيوعا الخاص بنظائر الزنك المشعة ذات عدد كتلي اقل من 66 هو التفاط إلكترون، وهذا العنصر المضمحل الناتج من التقاط الإلكترون هونظير النحاس n 30Zn + e− → n 29Cu ونظام الاضمحلال الأكثر شيوعا الخاص بنظائر الزنك المشعة ذات عدد كتلي أكبرمن 66 هو(β–)، الذي ينتج عنه نظير الغاليوم

n 30Zn → n 31Ga + e− + ν e

الخواص الفيزيائية[عدل]

الزنك فلز لامع أبيض مائل للزرقة من عناصر الفلزات الإنتقالية، صلب و بنيته البلورية على شكل نظام بلوري سداسي. يصبح ليِّنا في درجات حرارة تترواح من °100 إلى °150 مئوية ويصبح قابلا للطرق والسحب و أكثر هشاشة.

أقل كثافة من الحديد و القصدير حيث تبلغ كثافته 7,1.

ينصهر الزنك الخالص ابتداء من درجة الحرارة °419,53 مئوية (نقطة الإنصهار) و يغلي ابتداء من درجة الحرارة °907 مئوية (نقطة الغليان)، أثناء احتراقه يعطي لهبا أخضر مزرق يمكن الكشف عنه عن طريق اختبار اللهب.

تمكن هذه الخصائص من استعماله في الألعاب النارية من أجل إعطاء أثر الدخان.

الزنك معدن موصل للكهرباء موصليته الكهربية ، ضعيف النفاذية المغناطيسية.

مقاوم للصدأ، حيث يقوم الهواء الرطب بإكساب سطح الزنك طبقة رقيقة من أكسيد الزنك تمنع أكسدة الطبقات التالية.

تفاعل الزنك مع حمض الكلوريدريك ينتج عنه غاز ثنائي الهيدروجين وفق المعادلة التالية:

Zn+2NaOH---->Na2ZnO2+H2

يتفاعل مع المحاليل القلوية لينتج غاز الهيدروجين.

يقوم الهواء الرطب باكساب سطح الزنك طبقة رقيقة من أكسيد الزنك تمنع اكسدة الطبقات التالية. ويعد الزنك عامل مختزل قوى.


الخواص الكيميائية[عدل]

التفاعلية[عدل]

الزنك لديه الاكترون التنظيم (التمييز)في المدارالثالث 3d104s2 ورقم مجموعته 12 من الجدول الدوري وهو معدن رد فعله متوسط وعامل التقليل كبير سطح المعدن النقي يشوه بسرعة وفي نهاية المطاف تشكيل طبقة وافية من كاربونات الزنك القاعدية Zn5(OH)6(CO3)2، ومن خلال التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، هذه الطبقة تساعد على منح من التفاعل مع الهواء والماء الزنك يحترق في الهواء بلهب لامع أخضر مزرق وينتج عنه ابخرة أكسيد الزنك. يتفاعل الزنك بسهولة مع الأحماض والالكيلات وغيرها من اللا فلزات ’وعلى وجه الخصوص فان الزنك النقي يتفاعل ببطئ فقط في الغرف الحرارية مع الأحماض، الأحماض القوية مثل حمض هيدروكلوريك أو حمض الكبريت وينتج عنه انطلاق غاز الهيدروجين والماء, يتميز الزنك كيمياءيا بناتج التأكسد +2 وعندها تشكل الغلاف الإلكتروني الخارجي الذي يتم فقده في هذه المرحلة للإلكترونين جزيئات الزنك بالتفلعل مع الكلوريد وتحت درجة حرارة تفوق 285° يتنج عنه Zn2Cl2, تاكسد الزنك+1 الزنك في الكيمياء يشبه النيكل والنحاس (معادن ذات حالة انتقالية في المدار الأول) وهي في هذه الحالة مركبات ضعيفة التمغنط وعديمة اللون في الغالب

المركبات[عدل]

Sheets of اسيتات الزنك formed by slow evaporation
بلورات أسيتات الزنك

اسيتات الزنك

White lumped powder on a glass plate
كلوريد الزنك

كلوريد الزنك

Skeletal chemical formula of a three-dimensional compound, featuring oxygen atom in the center, bonded to four Zn atoms. The latter are interconnected through oxygens and O-C-O groups.
اسيتات الزنك

اسيتات الزنك

على الأغلب مركبات ثنائية للزنك تعرف بنسبة للفلزات وكل غير الفلزات باستثناء الغازات النبيلة أكسيد الزنكzno عبارة عن مسحوق أبيض ينحل تقريبا في الماء المقطر المحاليل القاعدية الضعيفة تحتؤي على ايونات Zn2+,هيدروكسيد الزنكZn(OH)2 يتكون على شكل راسب أبيض المحاليل القوية الالكنية ’هذا الهيدروكسيد ينحل ليكون الزنكات [Zn(OH)4]2−).[26], الملبيداتZnMoO4, سيانيد Zn(CN)2 ’نترات الزنكZn(NO3)2 كلورات Zn(ClO3)2 السلفاتZnSO4الفوسفات Zn3(PO4)2 الارسينات Zn(AsO4)2 كروماتZnCrO4(من بين المركبات الزنكية الملونة) و هي بعض من بين العناصر عير العضوية للزنك هو الاسيتات (Zn(O2CCH3)2)., مركبات الزنك العضوية هي التي تحتوي على كربون الزنك

الأهمية الحيوية[عدل]

يحتاج الجسم الزنك بكميات ضئيلة لا تتعدى 15 ملغ يوميا ويجب الا تتعدى الكمية من 40 ملغ. ويشكل 160 جزءا من الانزيمات التي يحتاجها الجسم لعمليات القلب والتنفس والهضم وغيرها.

له أهمية للجسم تتمثل في دوره في تقوية جهاز المناعة ودعمه. ولقد اكتشف الأطباء انه بإضافة سلفات الزنك للبلازما عند كبار السن يتم تقوية مناعتهم.

الغذاء[عدل]

يتواجد الزنك في مختلف اللحوم الحمراء (من 50 مع إلى 120مغ للغرام الواحد)، في مختلف لحوم الأسماك و الدواجن.

و يتواجد أيضا في الغذاء النباتي[5]، و بنسب متفاوتة، فالعديد من النباتات تحتوي على الزنك، إلا أن مقداره فيها يتغير وفق الكميات التي يتواجد بها في التربة.

فعلى سبيل المثال، يتواجد الزنك في الأفوكادو، في اللفت و الكرفس، الخردل، في البرسيم الحجازي (الفصة)، في بذور اليقطين و حب الشمس[6]، في السمسم، في الشوفان[7] و اللوز و الحمص و غيرها من البقوليات.

هناك أنواع من النباتات تحتوي على حمض الفيتيك كالشعير و القمح (بالضبط الغشاء المحيط بحبة القمح) ، هذا الحمض يقوم بامتصاص بعض المواد المعدنية أهمها الزنك و الحديد، المنغنيز و الكالسيوم، وعند أكل هذه النباتات فإن حمض الفيتيك يقوم بامتصاص الزنك الفائض و يزيله من الجسم.

الزنك والصحة[عدل]

الزنك هو عنصر أساسي لحياة البشر والحيوان والنبات. فهو حيوي بالنسبة للكثير من الوظائف البيولوجية ويؤدي دورا حاسما في أكثر من 300 من الإنزيمات في الجسم البشري. أجسام البالغين تحتوي ما بين 2 و3 جرام من الزنك. وهو يوجد في جميع أجزاء الجسم :الأعضاء الحيوية، الأنسجة، والعظام، الخلايا والسوائل. تحتوي العضلات والعظام على معظم مخزون الجسم من الزنك (90٪).إلا أن أعلى تركيز للزنك ضمن الحجم يقع ضمن غدة البروستاتا والسائل المنوي، ليأتي بعد ذلك العينين.

بفضل خصائصه العلاجية، يستخدم أوكسيد الزنك كعلاج لبعض الأمراض الجلدية لأنه مضاد للإلتهاب، لذا فهو يدخل في تركيب المراهم المضادة للإلتهاب و الحروق، و يعالج أمراضا شائعة كطفح الحفاضات و حب الشباب[8].

المكملات الغذائية[عدل]

GNC أقراص الزنك 50 مغ (AU)

يدخل الزنك على شكل أقراص في تكوين العديد من الفيتامينات و المكملات الغذائية التي نتناولها في حياتنا اليومية ، وتحتوي أيضا على أكسيد الزنك وخلات الزنك حيث تجعلنا نملك خصائص مضادة للاكسدة، والتي تقي من تسارع شيخوخة الجلد والعضلات.

الدور البيولوجي[عدل]

الزنك هو عنصر تتبع رئيسي وهو ضروري للنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة وقد وجد الزنكفي ما يقارب 100 انزيمات معينة كما يعد المعدن الوحيد الذي يتواجد في الانزيمات، وهناك ما بين 2-4غ من الزنك موزعة على جميع أنحاء جسم الإنسان، وهو معظمه في المخ، العضلات ،الكلى مع تركيز أعلى في أجزاء العين ونمو الجهاز التناسلي يلعب الزنك ادوارا بيولوجية مختلفة وموزعة على كامل الجسم يدخل ليضا في ميتابوليزم Rna,dna, في نقل الإشارة والتعبير الجيني

الانزيمات[عدل]

Interconnected stripes, mostly of yellow and blue color with a few red segments.
الشريط التنظيمي ل أنهيداز الكربوني للإنسان، مع ذرة الزنك مرئية في المركز

الشريط التنظيمي لكاربونات الانهيداز2عند الإنسان مع ذرة الزنك واضحة في المركز اصابع الزنك تساعد في قراءة سلسلة DNA هذا المعدن له أيضا هندسة تنسيقية مرنة تسمح بتشكيل البروتينات بسرعة والتحول إلى أجزاء التفاغلات البيولوجية

بروتينات اخرى[عدل]

يساعد الزنك من خلال بنية التي تسمى اصابع الزنك حيث يركب بعض عمليات النسخ التي هي عبارة عن بروتينات تعرف ب(DNA) تسلسلها ونسخها. ربما يمكن للزنك ان يحمل في الميثالونين عند الكائنات الدقيقة أو في الخلايا المعوية أو الكبد للحيوانات ’ الميثالوثين في الخلايا المعوية قادر على ضبط امتصاص الزنك من 15-40%’لذلك يمكن الإفراط في الزنك ان يكون ضار.

مرجع اختبارات الدم يبين الزنك في اللون الارجواني في يمين الوسط

النقص[عدل]

نقص الزنك عند الإنسان يرجع عادة إلى عدم التغذية الكافية أو لسوء هضمه و امتصاصه مما يسبب أمراضا كالتهاب الجلد، أمراض الأمعاء، فقر الدم و ضعف الشهية، وكذلك بعض الأمراض الخارجية مثل الاكتئاب العجز والخمول. الفئات المُعرَّضة أكثر للأمراض الناتجة عن نقص الزنك هم المسنون والأطفال.

نقص الزنك له عواقب وخيمة على نمو الأطفال، بحيث يؤدي إلى نقص في الطول و الإصابة بالتأخر النمو البنيوي، فقد أظهرت دراسات للتدخلات التي أجريت في عدة بلدان وجود علاقة إيجابية بين توفير جرع الزنك المكملة والنمو الخطي لدى الأطفال[9]. ويسبب نقصه أيضا مرض الإسهال و التهابات الجهاز التنفسي[10][11].

و تشير التقديرات إلى ما يقارب 2 مليار في العالم المتقدم يعانون من نقص الزنك.

سمية الزنك[عدل]

على الرغم من ان الزنك هو شرط اساسي لصحة جيدة، يمكن أن يكون ضارا وهذا ما يمنع امتصاص الحديد والنحاس. أيون الزنك الحر في المحاليل أكثر خطورة فهو يسبب تسمم النباتات واللافقاريات وحتى الأسماك الفقارية وايون حر هو نموذج نشيط قادر على قتل بعض الأعضاء. المعدة تحتوي على حمض الهيدروكلوريك ’حيث يمكن لمعدن الزنك ان يتحلل ليعطي كلوريد الزنك مما يسبب اضرار على بطانية المعدة بسبب ارتفاع درجة الحموضة ’ اما مستويات الزنك التي تزيد على 500 جزء من المليون في التربة تسبب تداخل في قدرة النباتات على امتصاص المعادن الأساسية الأخرى مثل الحديد والمغنيسيوم.

في عام 1982الولايات المتحدة زرعت مجموعة نباتات بالاعتماد على الزنك لكن كان تركيزه كبير مما سبب تسممها ،ومن بين الحالات المزمنة التي كان ناتجها الموت هي 425حالة امتصتها البكتريا والفطريات، وكثير من الحالات التي تم دراستها أثبتت معاناة الإنسان من التسمم بواسطة الزنك من جراء ابتلاع قطع معدنية تحتوي عليه الذي يكون قاتلا في بعض الأحيان أو يسبب فقر الدم الشديد أو أمراض الكبد أو القصور الكلوي القيء ،الإسهال وهذه الأعراض هي نتيجة التسمم بواسطة الزنك

التوصيات اليومية[عدل]

التوصيات اليومية في الولايات المتحدة هي 8 مغ يومياً للنساء و11 مغ يومياً للرجال. إن متوسط الاستهلاك في الولايات المتحدة حوالي العام 2000 كان 9 مغ يومياً للنساء و14مغ يومياً للرجال.[12][13]

استخدامات الزنك[عدل]

  • عمل جلفنة الحديد
  • صناعة البطاريات المختلفة بالإضافة لصناعة العلبة الخارجية للبطاريات الجافة.
  • صناعة سبائك تستخدم في عمليات اللحام والطلاء

يستعمل الزنك في غلفنة الحديد وصناعة البطاريات المختلفة بالاضافة إلى صناعة العلبة الخارجية للبطاريات الجافة وصناعة سبائك تستخدم في عمليات اللحام والطلاء التسمية والدراسات القديمة الزنك عرف قديما من بين العناصر في الطب عند الهنود كتب عنها عند الملك الهندي مادونالا في1374 وقد دخل الزنك في تركيب الكثير من المواد العضوية عند الهنود في القرن 13 اما الصينيون فلم يدرسوا هذه التقنية إلى غاية القرن 17

مختلف الرموز الكيميائية التي تمثل عنصر الزنك 

احرق الكيميائيون هذا باكسيد الزنك سمي هذا المعدن ربما من قبل مقالة ل paracelsus اولا وهو كيميائي ألماني سويسري الاصل والذي اطلق عليه zencuimاوzenken في كتابة المعادن 2الحرة في القرن 16 وصل الكثير من الكيميائيين إلى عزل معدن الزنك في دول الغرب والقاموس العالمي postlewayهو مصدر علمي وتكنولوجي عند الاروبيين لم يشر إلى الزنك قبل 1751 ورغم ذلك قد تم دراسته قبل ذلك في عام 1738,وليام شامبيوا من بريطانيا درس استخراج الزنك من الكلامين وتكنولوجيته كانت مشابهة إلى التقنيات المستعملة في" زاوارا" منجم الزنك في راجستان، ولكن ليس هناك دليل على أنه زار المشرق، وتقنيته استعملت خلال عام1851. الكيميائي الألماني اندرياس مغراف منح منحة من أجل اكتشاف الزنك النقي من خلال دراسات الكيميائي السويدي انطون فون سواب الذي استخلص الزنك من الكلامين 4 سنوات من قبله في تجارب عام 1746’ماغراف اخلط الكلامين والكحول في وعاء مغلق من دون النحاس للحصول على المخدن، وهذه الطريقة أصبحت كيميائيا مستعملة عام1752 الأعمال الأخيرة الغلفنة سميت نسبة للوجي غالفاني أخو ويليام المسمى جون اخترع في عام 1758طريقة التكليس كبريت الزنك إلى أكسيد قابل للاستخدام. حيث يمكن استعمال الكالمين فقط لإنتاج الزنك في 1798جوهان كريستان برهن طريقة بناء الانصهار الأولي استحدم الزنك في الغلفنة الأول مرو من قبل غالفاني، وحاول صديقه اليساندرو مواصلة أبحاثه وتم اكتسلف البطارية الفولطية 1800 يرجع عدم تمغنط الزنك إلى عدم تلونه في المحاليل ومنه اكتشف اهميته الكيميائي والغذائية.

التطبيقات[عدل]

تطبيقات الزنك تشمل ما يلي :الغلفنة 59%,النحاس والبرونز 10%, المواد الكيمائية 6.0%متفرقات 2.5% مكافحة التآكل والبطاريات

مكافحة وتآكل البطاريات.
Hot-dip handrail كلفنة crystalline surface

غالبا ما يستعمل الزنك لمكافحة التأكل وهو طلاء على معدن الحديد يحارب التاكل على المعدن الزنك أكثر تفاعلا من الحديد أو الصلب وبالتالي هذا ما يسمح بالاكسدة المحلية حتى يتاكسد ويفسد تماما و يستعمل الزنك في المعادن التي لها غلاقة بمياه البحر مثل السفن مما يمنع تاكل الحديد يستعمل الزنك كقطب معدني في البطاريات (بطاريات الليتيوم 3.04vوالبطاريات الالكيلية.....الخ)

السبائك[عدل]

أكثر السبائك المستعملة التي تحتوي على الزنك هي سبائك النحاس وهذه السبائك عموما أقوى وأكثر مقاومة للتاكل وهذه الخصائص تجعلها أكثر استعمالا في أجهزة كثيرة

سبائك

A mosaica pattern composed of components having various shapes and shades of brown .
Cast القاء مجهرية النحاس في تكبير 400x

استخدامات صناعية اخرى[عدل]

White powder on a glass plate
أكسيد الزنك يستعمل كخضاب أبيض في الطلاء

ما يقارب ربع الزنك يستعمل في الولايات المتحدة 2006 ويستهلك على شكل زنك مركب وفي مختلف النشاطات الصناعية أكسيد الزنك يستعمل كصباغة بيضاء في الطلاء

أكسيد الزنك يستعمل كصباغة بيضاء في الطلاءغالبا ما يضاف كلوريد الزنك إلى الاخشاب كمثبط للنار، كما يمكن استخدامه كمادة حافظة للخشب، كما يستعمل لتركيب مواد كيمياءية أخرى كما اقترح استعمال الزنك كمادة معدنية لصناعة الأسلحة النووية والكوبالت هو مادة أخرى معروفة للتصليح المعدني

المراجع[عدل]

  1. ^ البيروني. الجماهر في معرفة الجواهر.
  2. ^ الخوارزمي. مفاتيح العلوم. الفصل الثاني ص 279.
  3. ^ 1892-، Weeks, Mary Elvira, ([2003]). The discovery of the elements. [Whitefish, Mont.]: Kessinger Pub. ISBN 0766138720. OCLC 71322678. 
  4. ^ BBC Four - Atom, The Key to the Cosmos نسخة محفوظة 05 يونيو 2010 على موقع واي باك مشين.
  5. ^ Foods & nutrition encyclopedia (الطبعة 2nd ed). Boca Raton: CRC Press. 1994. ISBN 0849389801. OCLC 28963802. 
  6. ^ "Food Composition Databases Show Foods List 12036". ndb.nal.usda.gov (باللغة الإنجليزية). اطلع عليه بتاريخ 24 ديسمبر 2017. 
  7. ^ 1904-1992.، Souci, S. Walter (Siegfried Walter), (2008). Food composition and nutrition tables : on behalf of the Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (الطبعة 7., revidierte und erg. Aufl.). Stuttgart: MedPharm Scientific Publishers. ISBN 9783804750388. OCLC 233572857. 
  8. ^  [pmid:11586012 www.ncbi.nlm.nih.gov]
  9. ^ -منظمة الصحة العالمية. [1] نسخة محفوظة 14 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  10. ^ (en) Bhandari N et al. « Effectiveness of Zinc Supplementation Plus Oral Rehydration Salts Compared With Oral Rehydration Salts Alone as a Treatment for Acute Diarrhea in a Primary Care Setting: A Cluster Randomized Trial » Pediatrics 2008;121;e1279-e1285
  11. ^ (en) Aggarwal R et al. « Role of Zinc Administration in Prevention of Childhood Diarrhea and Respiratory Illnesses: A Meta-Analysis » Pediatrics 2007;119;1120-1130 نسخة محفوظة 17 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.
  12. ^ Book sources - Wikipedia, the free encyclopedia
  13. ^ Zinc - Wikipedia, the free encyclopedia