Zinek – stříbrno-šedý kov. Čerstvý řez na kovu se vyznačuje namodralým nádechem, v důsledku oxidace se barva povrchu zinkového kovu mění. Fyzikální vlastnosti zinku:
Bod tání – 419,58°С.
Bod varu – 906,2°C.
Změna teplotního režimu aktivně ovlivňuje změnu fyzikálních vlastností kovu zinek:
- pokojová teplota (20 °C) – zinek není plastický, křehký,
- v rozsahu od 100°C do 150 se zlepšují fyzikální vlastnosti, ze zinku se stává plast, který se aktivně používá při válcování zinkových plechů a drátů,
- se zvýšením teploty z 200 na 250 °C se fyzikální vlastnosti zinku mění k horšímu (stává se křehkým a křehkým).
Hustota zinku
tekutý zinek (419,5 °C) – 6,66 g/cm 3
Zinková mřížková struktura
Zinek nemá polymorfismus. Zinek má strukturu hexagonální krystalové mřížky.
Parametry mřížky
| а | 2,6594 Á |
| с | 4,9370 Á |
| Atomový poloměr zinku | 1,37 Á |
| Iontový Zn 2+ | 0,83 Á |
| Postoj c/a | 1,856 |
|---|---|
| Debyeho teplota | 234 K |
Termodynamické vlastnosti zinku
Teplotní koeficient lineární roztažnosti
Molární hmotnost ekvivalentu zinku a sloučenin zinku
Molární hmotnost ekvivalentu zinku (a dalších prvků) se určuje na základě jejich molární hmotnosti a náboje. Tato číselná hodnota neovlivňuje chemické chování samotného zinku. Ekvivalent molární hmotnosti se používá ke snížení množství látky v reakci na ekvivalentní množství specifického prvku (v tomto případě zinku), takže výpočty jsou pohodlnější v chemických reakcích zahrnujících ekvivalenty.
Molární hmotnost ekvivalentu zinku (Molární ekvivalentní hmotnost zinku) je hmotnost zinku, která je ekvivalentní jednomu molu nabitých částic v chemických reakcích. Tato veličina se používá pro zjednodušení výpočtů v chemii, zejména v rámci elektrochemických reakcí a výpočtů podle zákona zachování hmoty.
Molární hmotnost ekvivalentu zinku rovná molární hmotnosti zinku dělené jeho nábojem (v jednotkách náboje). Molární hmotnost zinku g mol (Zn) je přibližně 65.38 g/mol a typicky má náboj +2 (Zn^2+).
Pro výpočet molární hmotnosti ekvivalentu zinku (M_eq(Zn)) je tedy nutné vydělit molární hmotnost zinku jeho nábojem:
M_eq(Zn) = M(Zn) / náboj (Zn)
M_eq(Zn) = 65.38 g/mol / 2 = 32.69 g/ekv.
Molární hmotnost ekvivalentu zinku je přibližně 32.69 g/ekv. Tato hodnota se používá ve výpočtech zahrnujících ekvivalentní hmotnosti a ekvivalenty v chemických reakcích.
Molární hmotnost chloridu zinečnatého
Molární hmotnost chloridu zinečnatého (ZnCl2) se vypočítá sečtením hmotností atomů zinku a dvou atomů chloru, vynásobených jejich příslušnými koeficienty v molekulárním vzorci:
Molární hmotnost ZnCl2 = hmotnost (Zn) + 2 * hmotnost (Cl)
Hmotnost (Zn) je hmotnost atomu zinku, která je přibližně 65.38 g/mol. Hmotnost (Cl) je hmotnost atomu chloru, která je přibližně 35.45 g/mol.
Molární hmotnost chloridu zinečnatého se vypočte:
Molární hmotnost ZnCl2 = 65.38 g/mol + 2 * 35.45 g/mol ≈ 136.28 g/mol
Molární hmotnost chloridu zinečnatého (ZnCl2) je tedy přibližně 136.28 g/mol.
Molární hmotnost dusičnanu zinečnatého
Molární hmotnost dusičnanu zinečnatého (Zn(NO3)2) se vypočítá sečtením hmotnosti atomu zinku, dvou atomů dusíku a šesti atomů kyslíku, vynásobené jejich příslušnými koeficienty v molekulárním vzorci:
Molární hmotnost Zn(NO3)2 = hmotnost (Zn) + 2 * hmotnost (N) + 6 * hmotnost (O)
Hmotnost (Zn) je hmotnost atomu zinku, která je přibližně 65.38 g/mol. Hmotnost (N) je hmotnost atomu dusíku, která je přibližně 14.01 g/mol. Hmotnost (O) je hmotnost atomu kyslíku, která je přibližně 16.00 g/mol.
Molární hmotnost dusičnanu zinečnatého se vypočítá takto:
Molární hmotnost Zn(NO3)2 = 65.38 g/mol + 2 * 14.01 g/mol + 6 * 16.00 g/mol ≈ 189.40 g/mol
Další fyzikální vlastnosti zinku
Zinek má diamagnetické vlastnosti.
Poloměr atomu Zn je 0,139 nm, poloměr iontu Zn 2+ je 0,060 nm (koordinační číslo 4), 0,0740 nm (koordinační číslo 6) a 0,090 nm (koordinační číslo 8). Energie postupné ionizace atomu odpovídají 9,394, 17,964, 39,7, 61,6 a 86,3 eV. Elektronegativita podle Paulinga je 1,66.
Jaký kov je zinek? Zinek je světle šedý kov s vysokou reaktivitou a relativně nízkými body tání a varu. zinek (Zn) má relativně nízkou hustotu a tvrdost, ale je poměrně pevný a odolný vůči korozi.Zinek není alkalický kov. Patří do skupiny přechodných kovů a je ve skupině 12 periodické tabulky prvků.
Zinek patří mezi neželezné kovy. Železné kovy jsou obvykle spojovány s kovovým železem, jako je litina, ocel a další slitiny železa. Na druhou stranu neželezné kovy zahrnují kovy, které mají odlišnou barvu, jako je měď, cín, olovo, nikl, hliník a zinek.
Zinek je reaktivní kov. V tabulce elektrochemické aktivity kovů (také známé jako řada elektrodových napětí) je zinek na prvním místě, což znamená, že má větší tendenci oxidovat (ztrácet elektrony) a je reaktivnější než mnoho jiných kovů.
Zinek je amfoterní kov, což znamená, že může vykazovat buď kyselé nebo zásadité vlastnosti v závislosti na podmínkách. Zejména zinek oxiduje v kyselém prostředí a tvoří ionty zinku (Zn2+), které mohou reagovat s bázemi, jako jsou hydroxidy, za vzniku solí, jako je Zn(OH)2. Současně může zinek vykazovat alkalické vlastnosti v přítomnosti kyslíku nebo vody a tvořit báze, například ZnO nebo Zn(OH)2.
Význam zinku v průmyslu a lidském životě
- Výroba pozinkované oceli – Zinek se používá k ochraně oceli před korozí, zvýšení její pevnosti a odolnosti proti opotřebení.
- Výroba slévárenských slitin – Zinek se ve slévárnách používá k výrobě slitin s jinými kovy, jako je měď, hliník a hořčík.
- Výroba baterií a jiných elektronických zařízení.
- Zinek, přídatná látka v potravinách, lécích a kosmetice, hraje důležitou roli při regulaci imunitního systému, udržení zdravé pokožky a vlasů a zlepšení celkového zdraví.
- Výroba pryžových výrobků – zinek se používá jako přísada do pryže pro zvýšení její pevnosti a odolnosti proti opotřebení.
- Výroba barev a pigmentů – pigment pro výrobu lesklých barev a barviv.
Vlastnosti zinku pro vysvětlení významu – jaký kov je zinek
Fyzikální vlastnosti zinku
- Hustota zinku je asi 7,13 g/cm³ při pokojové teplotě. To znamená, že hmotnost zinku je 7,13 gramů na centimetr krychlový.
- Teplota tání zinku je asi 419,5 stupňů Celsia. To znamená, že při této teplotě se pevný zinek začíná měnit na kapalné skupenství.
- Bod varu zinku je asi 907 stupňů Celsia. To znamená, že při této teplotě se kapalný zinek začne přeměňovat na plynné skupenství.
- Zinek má stříbřitě bílou barvu a lesklý povrch.
- Zinek je poměrně měkký kov a má tvrdost asi 2,5 na Mohsově stupnici.
- Zinek je výborný vodič elektřiny a tepla.
- Zinek není při pokojové teplotě magnetický.
- Zinek je rozpustný v kyselinách a zásadách, ale špatně rozpustný ve vodě.
- Zinek se při zahřívání rozpíná a při ochlazení smršťuje.
- Zinek je vysoce odolný proti korozi a používá se jako ochranný povlak na kovy.
Chemické vlastnosti zinku
- Reakce s kyslíkem: zinek může reagovat s kyslíkem ze vzduchu tvoří oxid zinečnatý (ZnO). K reakci dochází při zahřívání kovu a také při kontaktu s kyslíkem ve vlhkých podmínkách.
- Reakce s kyselinami: zinek reaguje s různými kyselinami, tvoří zinečnaté soli a uvolňuje vodík. Například, když zinek reaguje s kyselinou chlorovodíkovou, vzniká chlorid zinečnatý (ZnCl2) a uvolňuje se vodík (H2).
- Reakce s alkáliemi: zinek je nerozpustný ve vodě a za normálních podmínek nereaguje s alkáliemi. Při zahřátí se však zinek může rozpustit v horkém alkalickém prostředí.
- Reakce se solemi: zinek může reagovat s roztoky solí kovů a vytvářet pevné sraženiny. Například, když zinek reaguje s roztokem kyseliny sírové a síranu měďnatého, vytvoří se sraženina síranu zinečnatého (ZnSO4) a mědi (Cu).
- Koroze: Zinek je vysoce odolný vůči korozi a používá se jako ochranný povlak pro jiné kovy. Například výrobky z pozinkovaného železa nepodléhají korozi.
- Reakce s amoniakem: zinek může reagovat s amoniakem, tvořící komplexní sloučeniny. Například reakce zinku s amoniakem může vést ke vzniku modrého zinku (Zn(NH3)42+).
- Reakce se rtutí: Když se zinek dostane do kontaktu se rtutí, dochází k amalgamaci – tvorba slitiny zinku a rtuti.
Jaký kov je zinek? Vytěsňování kovů zinkem
Jaké kovy vytěsňuje zinek z roztoků jejich solí?
Seznam kovů, které mohou být z jejich roztoků vytěsněny zinkem:
- Rtuť (Hg)
- Stříbro (Ag)
- Olovo (Pb)
- Měď (Cu)
- Nikl (Ni)
- Kobalt (Co)
- Železo (Fe)
- kadmium (Cd)
Pokud je kov v nejvyšším oxidačním stavu, pak ho zinek nebude schopen vytěsnit z roztoku. Například železo v roztoku FeCl3 nemůže být vytěsněno zinkem, protože je již v nejvyšším oxidačním stavu.
Zinek je aktivnější kovnež mnoho jiných kovů, takže může vytlačit mnoho kovů z jejich solných roztoků. Tento proces se nazývá substituce kovů.
- Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
- Zn + Pb(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Pb
- Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag
- Zn + NiCl2 → ZnCl2 + Ni
- Zn + CoSO4 → ZnSO4 + Co
- Zn + Cd(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cd
Při těchto reakcích zinek nahradí odpovídající kov, vytvoří zinečnatou sůl a vysráží základní kov (ve volné formě).
Jaké kovy vytěsňuje zinek z roztoků solí?
Zn (zinek) je reaktivnější kov než některé jiné kovy, takže může vytlačit méně reaktivní kovy z jejich solí.
Zinek může vytěsnit měď ze svých solí:
Zn(s) + CuSO4 (aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
Zinek může také vytěsnit železo ze svých solí:
Zn(s) + FeSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Fe(s)
Zinek však nedokáže z jejich solí vytěsnit aktivnější kovy, jako je hořčík nebo hliník.
Kovy, které mohou být vytěsněny zinkem ze svých solí, mají nižší standardní elektrodový potenciálový rozdíl (EP) než zinek.
Jaké kovy nahrazuje zinek?
Zinek vytěsňuje měď z jejích solí, jako je chlorid měďnatý (CuCl2) nebo síran měďnatý (CuSO4), protože je to aktivnější kov v řadě elektrochemických aktivit.
Chemická reakce nahrazení mědi zinkem:
Zn(s) + CuSO4 (aq) → Cu(s) + ZnSO4 (aq)
Při této reakci zinek (Zn) reaguje s roztokem síranu měďnatého (CuSO4) a vytěsňuje ionty mědi (Cu2+) z roztoku za vzniku sraženiny mědi (Cu) a síranu zinečnatého (ZnSO4).
Při přidání zinku do roztoku sloučeniny mědi se měď vytěsní a vysráží. Tato reakce může být použita pro různé praktické účely, jako je elektrolytická výroba mědi z jejích solí nebo pro ochranu kovových povrchů před korozí jejich potažením zinkem (zinkování).
Měď, zinek, stříbro: které kovy lze vzájemně nahradit
Měď, zinek a stříbro jsou kovy, které se mohou vzájemně vytěsňovat z roztoků a sloučenin. Je to kvůli rozdílům v jejich oxidačních potenciálech.
Oxidační potenciál je tendence kovu ztrácet elektrony, tzn. k oxidaci. Kovy s vyšším oxidačním potenciálem mohou ze svých sloučenin vytěsnit kovy s nižším oxidačním potenciálem.
Podle řady aktivit kovů je měď mezi zinkem a stříbrem, což znamená, že měď může vytěsnit zinek ze svých sloučenin a stříbro může vytěsnit měď ze svých sloučenin.
Měď dokáže vytěsnit zinek ze svých solí:
Cu + ZnSO4 → Zn + CuSO4
Měď nahrazuje zinek v síranu zinečnatém, uvolňuje kovový zinek a tvoří síran měďnatý.
Zinek nemůže vytěsnit měď ze svých solí, protože měď má vyšší oxidační potenciál.
Stříbro může vytěsnit měď ze svých solí:
Ag + CuSO4 → Cu + Ag2SO4
Stříbro nahrazuje měď v síranu měďnatém, vytváří síran stříbrný a sráží měď.
Měď nemůže vytěsnit stříbro ze svých solí, protože stříbro má vyšší oxidační potenciál.
Tyto reakce mohou být užitečné při získávání kovů z rud a při výrobě různých kovových výrobků.
Olovo, zinek: které kovy lze vzájemně nahradit
Olovo a zinek patří do skupiny kovů, které mohou vykazovat vlastnosti vzájemného vytěsňování v řadě chemických reakcí. Tento proces je způsoben tím, že jeden kov může z roztoku své soli vytlačit jiný.
Reakce vytěsňování zinku z roztoku olovnaté soli:
Pb(NO3)2 + Zn → Zn(NO3)2 + Pb
V tomto procesu jsou olovo (Pb) a zinek (Zn) kovy a Pb(NO3)2 a Zn(NO3)2 jsou jejich dusičnanové soli.
Na začátku reakce roztok obsahuje olovnatou sůl Pb(NO3)2 a zinek Zn. Když se do roztoku přidá zinek, vytěsní olovo ze své soli, vytvoří se odpovídající zinečnatá sůl Zn(NO3)2 a olovo se vysráží jako tmavá sraženina.
Při této reakci zinek vytěsňuje olovo ze své soli, protože zinek je reaktivnější kov než olovo. To znamená, že zinek má větší sklon k oxidaci než olovo a může se snáze vzdávat elektronů.
Vlastnosti zinku ovlivňující přemístění kovů
Jaký kov je zinek? Schopnost zinku reagovat
Zinek je kov, který je vysoce reaktivní díky své schopnosti snadno darovat elektrony.
- Reakce zinku s kyselinami:
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Zinek reaguje s kyselinami, jako je kyselina chlorovodíková (HCl) a kyselina sírová (H2SO4), vytváří odpovídající soli zinku a uvolňuje vodík.
- Reakce zinku s oxidy:
Zinek může reagovat s kyslíkem za vzniku oxidu zinečnatého (ZnO).
- Reakce zinku se solemi:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Zinek může ze své soli vytěsnit méně aktivní kov, jako je měď (Cu), vytvořit odpovídající sůl zinku (ZnSO4) a vysrážet měď.
- Reakce zinku s halogeny:
Zinek může reagovat s halogeny, jako je chlor (Cl2) a brom (Br2), za vzniku odpovídajících halogenidů zinku.
Reaktivita zinku se tedy projevuje v jeho schopnosti reagovat s kyselinami, oxidy, solemi a halogeny. Tyto reakce mohou být použity v různých průmyslových a laboratorních procesech, jako je syntéza a analýza chemických sloučenin.
Elektrochemická řada kovů
Elektrochemická řada kovů je tabulka, ve které jsou kovy seřazeny v sestupném pořadí podle jejich standardního redukčního potenciálu. Tato řada ukazuje, které kovy mohou vytěsnit jiné kovy ze svých solí v substitučních reakcích.
Zinek má relativně vysoký redukční potenciál a řadí se nad řadu jiných kovů v elektrochemické řadě kovů. Zinek tedy může z jejich solí vytlačit kovy s nižším redukčním potenciálem.
Vlastnosti zinku, které ovlivňují jeho schopnost vytěsňovat kovy, zahrnují jeho elektrickou vodivost, reaktivitu a schopnost tvořit sloučeniny s jinými kovy.
- Reakce zinku se síranem měďnatým (CuSO4):
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Při této reakci zinek vytěsňuje měď ze své soli, vytváří síran zinečnatý a sráží měď jako kov mědi.
- Reakce zinku s dusičnanem stříbrným (AgNO3):
Zn + 2 AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2 Ag
Při této reakci zinek vytěsňuje stříbro ze své soli, vytváří dusičnan zinečnatý a vysráží stříbro jako stříbrný kov.
- Reakce zinku se síranem železnatým (FeSO4):
Zn + FeSO4 → ZnSO4 + Fe
Při této reakci zinek vytěsňuje železo ze své soli, vytváří síran zinečnatý a sráží železo jako železný kov.
Vlastnosti zinku, jako je vysoký redukční potenciál, elektrická vodivost, reaktivita a schopnost tvořit sloučeniny s jinými kovy, mu umožňují vytěsňovat kovy s nižším redukčním potenciálem z jejich solí.
Který kov může vytěsnit zinek ze solného roztoku?
Zinek může vytěsnit kov ze solného roztokupokud je jeho oxidační potenciál vyšší než oxidační potenciál kovu, který má být vytěsněn.
Chceme-li například vytěsnit měď z roztoku jejího síranu CuSO4 roztokem zinku, bude reakce vypadat takto:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
V tomto případě zinek (Zn) reaguje s ionty mědi (Cu2+) a vytěsňuje jej z roztoku, tvoří jeho síran (ZnSO4) a sráží se měď (Cu).
Důležitým faktorem je stupeň rozpustnosti solí kovů. Čím nižší je stupeň rozpustnosti kovu v roztoku, tím obtížnější je jeho nahrazení zinkem.
Zinek má tu vlastnost, že je amfoterní, tzn. může reagovat s kyselinami i zásadami. Podle toho se v závislosti na prostředí roztoku, ve kterém se kovové soli nacházejí, bude měnit i jeho oxidační potenciál.
Pokud například roztok obsahuje iont mědi (Cu2+), který vznikl v důsledku rozpuštění jeho síranu v kyselině sírové (H2SO4), pak reakce vypadá takto:
Zn + CuSO4 + H2SO4 → ZnSO4 + Cu + 2H2O
Zde zinek vytlačuje měď, ale také reaguje s kyselinou za vzniku síranu zinečnatého (ZnSO4) a uvolňování vodíku (H2).
Pro určení, který kov zinek může vytěsnit z roztoku soli, je nutné znát jeho oxidační potenciál a stupeň rozpustnosti a také vzít v úvahu reakční prostředí a vlastnosti zinku, jako je amfoterita.
Který kov nedokáže vytěsnit zinek ze solného roztoku?
Zinek není schopen vytěsnit kov, jehož oxidační potenciál je vyšší než oxidační potenciál samotného zinku. Například zinek nebude schopen vytěsnit měď z roztoku svého dusičnanu, protože oxidační potenciál mědi je vyšší než oxidační potenciál zinku.
Cu(NO3)2 + Zn → žádná reakce
Při této reakci nebude zinek schopen vytěsnit měď z jejího dusičnanového roztoku, protože oxidační potenciál mědi (+0,34 V) je vyšší než oxidační potenciál zinku (-0,76 V).
Zinek (Zn) nemůže vytěsnit kovy, jejichž oxidační potenciál je vyšší než u zinku, jako je železo (Fe), mangan (Mn), nikl (Ni) atd.
FeSO4 + Zn → žádná reakce
V tomto případě má železo vyšší oxidační potenciál (+0,44 V) ve srovnání se zinkem (-0,76 V) a nemůže být z jeho síranového roztoku vytěsněno zinkem.
K určení, zda zinek dokáže vytěsnit kov z roztoku jeho soli, je nutné porovnat oxidační potenciály těchto kovů a zajistit, aby oxidační potenciál zinku byl vyšší.
