Ψευδάργυρος (Zn)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

zinc

zinc

Zinc

zinco

cinc

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

420

907

7,13

76

0,005

 

Γενικά για τον Zn

Μια συνηθισμένη χρήση του ψευδαργύρου είναι κάλυψη στεγών κατοικιών. Πρόχειρα κατασκευασμένοι χώροι καλύπτονται με τις γνωστές "τσιγκολαμαρίνες".

• Σχετικά εύθρυπτο μέταλλο με ελαφριά κυανή απόχρωση. Οξειδώνεται επιφανειακά στον αέρα. Αρκετά δραστικό μέταλλο, προσβάλλεται από όλα τα οξέα και τις ισχυρές βάσεις. Γνωστό στην Ινδία και στην Κίνα πριν από τον 15ο αιώνα. Oνομασία γερμανικής προέλευσης: "zink" ("τσίγκος", υποδηλώνει συγγένεια με το "zinn": κασσίτερος). Ο ορείχαλκος (ή μπρούντζος ψευδαργύρου) είναι κράμα χαλκού-ψευδαργύρου γνωστό από την αρχαιότητα. Με τον ορείχαλκο κατασκευάζονταν σκληρότερα και ανθεκτικότερα εργαλεία και όπλα σε σχέση με εκείνα από καθαρό χαλκό.

• Η τοξικότητα του μετάλλου και των ανόργανων ενώσεών του είναι σχετικά μικρή, ωστόσο μερικές από τις ενώσεις του απεδείχθησαν πειραματικά καρκινογόνες.

• Τα πλέον κοινά ορυκτά του είναι ο σφαλερίτης, Zn(Fe)S [F01] και ο σμιθσονίτης (ή καλαμίνα), ZnCO3 [F02], πιο σπάνιο ορυκτό του ψευδαργύρου είναι ο βιλλεμίτης, Zn2SiO4 [F03].

• Το 2021 εξορύχθηκε παγκοσμίως ποσότητα μεταλλεύματος, η οποία αντιστοιχεί σε 13 εκατομ. τόνους ψευδαργύρου. Κυριότερες παραγωγοί χώρες: ΗΠΑ, Καναδάς, Αυστραλία, Αυστρία, Ρωσία.

• Η μεγαλύτερη ποσότητα του Zn χρησιμοποιείται για την κατασκευή συσκευών, δοχείων και σωλήνων που έρχονται σε επαφή με το ύδωρ ή εκτίθενται στον αέρα και για την επιψευδαργύρωση ελασμάτων σιδήρου (γαλβανισμένη λαμαρίνα). Μεγάλες ποσότητες χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κραμάτων ως ο ορείχαλκος (μπρούντζος ψευδαργύρου) καθώς επίσης και στην κατασκευή μπαταριών (Zn-C). Ως ZnO χρησιμοποιείται στα ελαστικά, φαρμακευτικά, ως χρώμα και ως σταθεροποιητής πολυμερών.

F01. Σφαλερίτης, Zn(Fe)S

F02. Σμιθσονίτης ή καλαμίνα, ZnCO3

F03. Βιλλεμίτης, Zn2SiO4

 

Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Zn

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• Η μόνη σταθερή οξειδωτική κατάσταση του Zn είναι η Zn(II).
 

Διαλυτοποίηση του μετάλλου

• Ο Zn, ως δραστικό μέταλλο, διαλύεται σε όλα τα αραιά ισχυρά οξέα καθώς επίσης και στο οξικό οξύ με έκλυση Η2:

Zn + 2H+    Zn2+ + H2 

Video 01: Διαλυτοποίηση Zn με HCl

 

• Διαλύεται και σε οξειδωτικά οξέα, όπως το πυκνό-θερμό H2SO4:

Zn + 3H2SO4    Zn2+ + 2ΗSO4− + SO2 + 2H2O

• Διαλύεται στο ΗΝΟ3 και όσο αραιότερο είναι το HNO3, τόσο χαμηλότερο αριθμό οξείδωσης έχει το προϊόν αναγωγής του. ‘Ετσι, με πολύ αραιό HNO3 παράγονται ιόντα NH4+, ενώ με πυκνότερα διαλύματα παράγονται NO και ΝΟ2:

4Zn + 10H+ + NO3−    4Zn2+ + NH4+ + 3H2O

3Zn + 8H+ + 2NO3−    3Zn2+ + 2NO + 4H2O

Zn + 4H+ + 2NO3−    Zn2+ + 2NO2 + 2H2O 

 

• Διαλυτοποιείται εύκολα σε διαλύματα ισχυρών βάσεων, με έκλυση Η2:

Zn + 2 OH− + 2H2O    [Zn(OH)4]2− + H2

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα ιόντα Zn2+ είναι σταθερά, αλλά είναι απαραίτητη η ελαφριά οξίνιση των διαλυμάτων τους για να περιοριστεί η έστω και σε μικρό βαθμό υδρόλυσή τους.

• Σε αλκαλικά διαλύματα σχηματίζεται λευκό, ζελατινώδες ίζημα Zn(OH)2, το οποίο, ως επαμφοτερίζον υδροξείδιο, διαλύεται εύκολα σε περίσσεια βάσης σχηματίζοντας σειρά υδροξυσυμπλόκων και άλλων ανιοντικών σωματιδίων όπως: [Zn(OH)4]2−, [Zn(OH)3]−, ΗZnO2−, ZnO22− (ψευδαργυρικά ανιόντα)

Zn2+ + 2 OH−     Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2 OH−     [Zn(OH)4]2−

[Zn(OH)4]2−     ZnO22− + 2H2O [V03]

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• Τα ιόντα Zn2+ σε υδατικά διαλύματα υφίστανται ως άχρωμα εφυδατωμένα σύμπλοκα του τύπου [Zn(H2O)6]2+.

• Ο Zn(II) σχηματίζει σύμπλοκα με την NH3 (χαρακτηριστική διαφορά από τα Al, Mn, Fe, Cr):

Zn2+ + 2NH3 + 2H2O    Zn(OH)2 + 2NH4+

Zn(OH)2 + 4NH3    [Zn(NH3)4]2+ + 2 OH−

 

Ειδικά χαρακτηριστικά

• Σχηματίζει θειούχο άλας σε υδατικά διαλύματα. Ο ZnS είναι το μόνο λευκό και πλέον δυσδιάλυτο θειούχο άλας της ΙΙΙης κατιόντων και για το λόγο αυτό μέρος του Zn μπορεί να συγκαθιζάνει με τα θειούχα άλατα της ΙΙης κατιόντων. O ZnS είναι αδιάλυτος σε περίσσεια S2−, σε ισχυρές βάσεις, σε οξικό οξύ, αλλά διαλύεται εύκολα σε αραιά ισχυρά οξέα:

Zn2+ + S2−   ZnS   [V02]

ZnS + 2H+    Zn2+ + H2S

• Με σιδηρικυανιούχα ανιόντα (εξακυανοσύμπλοκο του Fe(III)) παρέχει καστανοκίτρινο ίζημα σιδηρικυανιούχου άλατος:

3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]3−   Zn3[Fe(CN)6]2   [V06]

• Εάν η προηγούμενη αντίδραση πραγματοποιηθεί παρουσία Ν,Ν-διαιθυλανιλίνης, C6H5N(C2H5)2, τότε μέρος της οργανικής ένωσης οξειδώνεται από τα σιδηρικυανιούχα ιόντα προς έγχρωμα προϊόντα. Τα σιδηροκυανιούχα ιόντα (εξακυανοσύμπλοκο του Fe(II)), που παράγονται από την αντίδραση αυτή, αντιδρούν με τα ιόντα Zn2+ και καθιζάνει λευκό ίζημα σιδηροκυανιούχου ψευδαργύρου, το οποίο όμως προσροφά τα έγχρωμα προϊόντα της προηγούμενης αντίδρασης και χρωματίζεται έντονα ερυθρό:

[Fe(CN)6]3− + N,N-διαιθυλανιλίνη    [Fe(CN)6]4− + έγχρωμα προϊόντα

2Zn2+ + [Fe(CN)6]4−     Zn2[Fe(CN)6]

Zn2[Fe(CN)6] (λευκό) + έγχρωμα προϊόντα    Zn2[Fe(CN)6]·έγχρωμα προϊόντα (ερυθρό)  [V07]

 

Τυπικές αντιδράσεις Zn2+

 

1. Ιόντα S2−

Zn2+ + S2−   ZnS  /  Tα ιόντα Zn2+ με ιόντα S2− παρέχουν λευκό ίζημα ZnS (το μόνο λευκό θειούχο άλας της ΙΙΙης ομάδας), που είναι αδιάλυτο σε περίσσεια ιόνταν S2−, σε ισχυρές βάσεις, σε οξικό οξύ,...

ZnS + 2H+    Zn2+ + H2S  /  ...διαλυτό όμως σε αραιά ισχυρά οξέα.

 

2. Iόντα OH−

Zn2+ + 2 OH−     Zn(OH)2  /  Tα ιόντα Zn2+ με διαλύματα ισχυρών βάσεων παρέχουν δυσδιάλυτο λευκό ζελατινώδες ίζημα από Zn(OH)2, ...

Zn(OH)2 + 2 OH−     [Zn(OH)4]2−  /  ... διαλυτό σε περίσσεια βάσης με σχηματισμό υδροξυσυμπλόκων και άλλων ανιοντικών σωματιδίων (ψευδαργυρικά ανιόντα).

[Zn(OH)4]2−     ZnO22− + 2H2O

Video 03: Αντίδραση Zn2+ με ΟΗ−

 

3. Αμμωνία

Zn2+ + 2NH3 + 2H2O    Zn(OH)2 + 2NH4+  /  Tα ιόντα Zn2+ με ΝΗ3 παρέχουν δυσδιάλυτο λευκό ζελατινώδες ίζημα από Zn(OH)2, ...

Zn(OH)2 + 4NH3    [Zn(NH3)4]2+ + 2 OH−  /  ... διαλυτό σε περίσσεια ΝΗ3 παρέχοντας αμμωνιοσύμπλοκο (χαρακτηριστική διαφορά από τα Al, Mn, Fe, Cr).

Video 04: Αντίδραση Zn2+ με NΗ3

 

4. Σιδηροκυανιούχα ιόντα

2Zn2+ + [Fe(CN)6]4−     Zn2[Fe(CN)6]  /  Τα ιόντα Zn2+ με σιδηροκυανιούχα ιόντα (εξακυανοσύμπλοκο του Fe(II)) παρέχουν λευκό ίζημα Zn2[Fe(CN)6].

Video 05: Αντίδραση Zn2+ με [Fe(CN)6]4−

 

5. Σιδηρικυανιούχα ιόντα

3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]3−    Zn3[Fe(CN)6]2  /  Τα ιόντα Zn2+ με σιδηρικυανιούχα ιόντα (εξακυανοσύμπλοκο του Fe(IIΙ)) παρέχουν καστανοκίτρινο ίζημα Zn3[Fe(CN)6]2.

Video 06: Αντίδραση Zn2+ με [Fe(CΝ)6]3−

 

6. Σιδηρικυανιούχα και Ν,Ν-διαιθυλανιλίνη

[Fe(CN)6]3− + N,N-διαιθυλανιλίνη    [Fe(CN)6]4− + έγχρωμα προϊόντα οξείδωσης  /  Εάν η αντίδραση Zn2+ - σιδηρικυανιούχων πραγματοποιηθεί παρουσία Ν,Ν-διαιθυλανιλίνης, C6H5Ν(C2H5)2, τότε μέρος της οργανικής ένωσης οξειδώνεται προς έγχρωμα προϊόντα από τα σιδηρικυανιούχα ιόντα.

2Zn2+ + [Fe(CN)6]4−     Zn2[Fe(CN)6]  /  Τα σιδηροκυανιούχα ιόντα που παράγονται από την προηγούμενη αντίδραση αυτή, αντιδρούν με τα ιόντα Zn2+ και καθιζάνει λευκό ίζημα Zn2[Fe(CN)6], ...

Zn2[Fe(CN)6] (λευκό) + έγχρωμα προϊόντα    Zn2[Fe(CN)6]·+ έγχρωμα προϊόντα (ερυθρό)  /  ...το οποίο προσροφά τα έγχρωμα προϊόντα της προηγούμενης αντίδρασης και χρωματίζεται έντονα ερυθρό.

Video 07: Αντίδραση Zn2+ με [Fe(CN)6]3− παρουσία N,N-διαιθυλανιλίνης

 

Επιστροφή στον πίνακα επιλογών