الزنك Zinc – الخواص الفيزيائية والكيميائية للزنك

ما هو عنصر الزنك Zinc؟

– الزنك أو الخارصين أو التوتياء هو عنصر من عناصر الجدول الدوري: العدد الذري = 30 ، العدد الكتلي = 65

– الرمز الكيميائي لعنصر الزنـك يرمز له بالرمز: ⁶⁵Zn₃₀

– التوزيع الإلكتروني له: Ar]₁₈ 4s² 3d¹⁰]

– هو فلز انتقالي رمادي فضي صلب، ولكنه في درجات تتراوح من 100- 150 م^o يصبح قابلاً للطرق والسحب، ومقاوم للصدأ.

– يشتعل عند حوالي 1000م^o معطياً لهباً أبيض.

– هو معدن ضعيف النفاذية المغناطيسية.

– كما أنه أكثر هشاشة فيمكن سحقه بالضرب.

– الزنك معدن موصل للكهرباء ولديه درجة انصهار منخفضة.

– الجدول التالي يوضح الخواص العامة لعنصر الزنـك كما يلي:

اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Zinc

– اكتشف معدن الزنك منذ القدم، ويقال بأن اسمه اشتق من الألمانية Zink بمعنى قمم مسننة (نتوه).

– ويرجع ذلك إلى شكل الراسب المتكون أثناء تحضير الزنك لحظة خروجه من الأفران.

– كما يوجد الزنـك بنسبة 0.02% من وزن القشرة الأرضية.

طرق تحضير الزنك Preparation of Zinc

– يُحضر معدن الزنك غالباً من مركباته الكبريتية.

– ويتم ذلك بطريقتين حسب تركيزه في الصخر، وذلك إما بالترسيب أو الصهر والحرق باستخدام غاز ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن صناعة حمض الكبريتيك.

– ثم يعالج أكسيد الزنـك الناتج ZnO بواسطة حمض الكبريتيك المخفف.

– وبعدها يتم تحليل كبريتات الزنـك ZnSO₄ المتشكلة كهربائياً على مهبط من الألومنيوم فنحصل على معدن الزنـك النقي الذي تبلغ نقاوته 99.95%.

ZnO + C→ Zn + CO

كما يحضر حسب التفاعلات الآتية كما يلي:

 ZnS + 3/2O₂ → ZnO + SO₂

 ZnCO₃ → ZnO + CO₂

ZnO + C → Zn + CO

الخواص الكيميائية للزنك Chemical properties of Zinc

يحتل الزنـك مكاناً بين المعادن الفعالة كيميائياً ومن أهم التفاعلات تذكر التفاعلات الآتية كما يلي:

(1) التفاعل مع الأكسجين

يتفاعل الأكسجين مع الزنـك وذلك بالتسخين حيث يتشكل أكسيد الزنـك كما بالمعادلة الآتية:

 Zn + 1/2O₂ → ZnO 

(2) التفاعل مع الماء

يتفاعل الزنك مع الماء مشكلاً هيدروكسيد الزنـك وانطلاق غاز الهيدروجين كما بالمعادلة الآتية:

Zn +2H₂O → Zn(OH)₂ + H₂

(3) التفاعل مع الأحماض

ينحل الزنك بسهولة في الأحماض، فيرجع HNO₃ الممدد إلى شاردة الأمونيوم كما بالمعادلة الآتية:

4Zn +10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

(4) التفاعل مع القواعد

يتفاعل الزنك مع القواعد المركزة فيعطي أملاح الزنكات كما بالمعادلة الآتية:

 Zn + 4NaOH → Na₂ (Zn(OH)₄) + 2Na

(5) التفاعل مع الهاليدات

يتفاعل الزنك مع الهاليدات مشكلاً هاليد الزنـك وذلك كما بالمعادلة الآتية:

Zn + 2HX → ZnX₂ + H₂

في حالة تفاعل كلور الهيدروجين مع الزنـك ينتج كلوريد الزنـك كما بالمعادلة الآتية:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

استخدامات الزنك Uses of Zinc

– يستخدم معدن الزنـك لأغراض عدة منها تكوين طبقة على سطوح المعادن بنسبة 40% وتتم عملية تكوين هذه الطبقة بعدة طرق منها غمس المعادن في مصهور الزنـك أو الرش بالزنـك السائل.

– كما أن كمية كبيرة من معدن الزنـك تستخدم في صناعة البطاريات الجافة.

– يستخدم كبريتيد الزنـك في دهن لعب الأطفال، فهو أقل ضرر عند استنشاقه.

المراجع:

•  دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
• العناصر الانتقالية – كتاب الصف الثالث الثانوي – جمهورية مصر العربية 2021