روی (Zn): همه چیز در مورد عنصر شیمیایی و نقش آن در زندگی انسان. خواص فیزیکی و شیمیایی روی روی چه خواصی دارد؟

بدون "حفاظت" آنها توسط خوردگی خورده می شوند. صرفه جویی می کند روی. فلز سفید-آبی با یک فیلم نازک روی پایه اعمال می شود.

من صفت را می شنوم " گالوانیزه" اغلب با کلمات جایگزین می شود: - سطل، پوشش سقف، سیم. در جدول عناصر شیمیایی روی قبل قرار دارد.

این بدان معنی است که فعال تر است، یعنی اولین کسی است که با هوا واکنش می دهد.

همانطور که مشخص است خوردگی دقیقاً در اثر تماس رطوبت جو با فلز ایجاد می شود.

فلز رویاولین ضربه را می گیرد و فلز زیر را نجات می دهد. بنابراین سطل ها گالوانیزه هستند و روکش یا روکش ندارند.

این عناصر بعد از آهن قرار دارند. آنها منتظر خواهند ماند تا این فلز فرو بریزد و تنها پس از آن شروع به متلاشی شدن خود می کنند.

عدد اتمی روی 30 است. این عدد گروه دوم از دوره چهارم جدول مواد شیمیایی است. نام فلز - Zn.

این جزء کانی های سنگی، مواد معدنی است، توسط آب حمل می شود و حتی در بافت های زنده یافت می شود.

بنابراین، به عنوان مثال، برخی از انواع بنفشه به طور فعال فلز را جمع می کنند. اما، برجسته کنید روی خالصتنها در قرن 18 موفق شد.

این کار توسط آندریاس زیگیزموند مارگراف آلمانی انجام شد. او مخلوط را کلسینه کرد اکسید رویبا .

این آزمایش موفقیت آمیز بود زیرا بدون دسترسی به هوا، یعنی اکسیژن انجام شد. مخزن واکنش یک ظرف نسوز بود که از آن ساخته شده بود.

شیمیدان بخارهای فلزی حاصل را در یخچال قرار داد. تحت تأثیر دمای پایین ذرات رویروی دیوارهایش نشست

ذخایر روی و استخراج معادن

اکنون سالانه حدود 10 میلیون تن فلز مایل به آبی به شکل خالص آن در جهان استخراج می شود. محتوای آن در پوسته زمین 6-9٪ است.

این درصدها بین 50 کشور توزیع شد. رهبران پرو، ایالات متحده آمریکا، کانادا، ازبکستان هستند، اما بیشتر از همه رسوبات رویدر استرالیا و.

هر یک از این کشورها تقریباً 3 ده میلیون تن فلز با شماره سریال 30 دارند.

با این حال، در آینده ممکن است اقیانوس مقام اول را در رتبه بندی کسب کند. اساسی ذخایر رویدر آبهای آن، در کف آن متمرکز شده است.

با این حال، آنها هنوز یاد نگرفته اند که چگونه یک سپرده دریایی توسعه دهند. فناوری هایی وجود دارد، اما بسیار گران هستند.

بنابراین، تقریباً 3 میلیون تن روی هنوز در ته دریای سرخ نهفته است، به جز ذخایر کارائیب و خط الراس میانی آتلانتیک.

کاربردهای روی

شما به روی نیاز دارید. فلز به پایه اضافه می شود. حداقل دوز رویآنها را انعطاف پذیر، آسان برای تسلیم شدن، مطیع در دستان یک استاد.

عنصر 30 نیز محصول را روشن می کند، بنابراین اغلب برای ایجاد به اصطلاح استفاده می شود.

با این حال، نکته اصلی این است که در مصرف روی زیاده روی نکنید. حتی 3 دهم محتوای فلز آن را ضعیف و شکننده می کند.

فلز و نقطه ذوب آلیاژ را کاهش می دهد. از ترکیبات مس و روی که در مصر باستان کشف شده است در تولید استفاده می شود. این آلیاژ ارزان است، پردازش آن آسان است و جذاب به نظر می رسد.

روی به دلیل نقطه ذوب پایین خود به "قهرمان" ریز مدارها و انواع دستگاه ها تبدیل شده است.

مانند قلع قطعات کوچک را به راحتی و محکم به یکدیگر متصل می کند. در دماهای پایین، فلز شکننده است، اما در حال حاضر در دمای 100-150 درجه، شکل پذیر و چکش خوار می شود.

این فیزیکی خاصیت رویو مورد استفاده صنعتگران و صنعتگران قرار می گیرد.

جالب است که با گرمای بیشتر، به عنوان مثال، تا 500 درجه، عنصر دوباره به شکننده و غیرقابل اعتماد تبدیل می شود.

نقطه ذوب پایین از نظر مالی برای صنعت گران مفید است. شما به سوخت کمتری نیاز دارید و نیازی به پرداخت هزینه اضافی برای تجهیزات گران قیمت نیست.

آنها همچنین در پردازش "ریخته گری" روی حاصل صرفه جویی می کنند. سطح آنها اغلب حتی نیازی به پرداخت اضافی ندارد.

این فلز به طور فعال در صنعت خودرو استفاده می شود. آلیاژهای مبتنی بر روی برای دستگیره‌های در، براکت‌ها، دکور داخلی، قفل‌ها، طرح‌های آینه‌ها و محفظه‌های برف پاک کن استفاده می‌شوند.

در ماشین آلیاژ رویدرصد بالا دومی باعث می شود اتصال مقاوم در برابر سایش و بادوام تر باشد.

اکسید روی به لاستیک خودرو اضافه می شود. بدون آن، لاستیک بی کیفیت است.

چدن و ​​آهن نقش پیشرو در اقتصاد بسیاری از کشورها دارند. تولید آنها بدون روی غیرقابل تصور است. در برنج از 30 تا 50 درصد (بسته به نوع آلیاژ) است.

برنج فقط برای دستگیره درها نیست. ظروف، میکسر و تجهیزات پیشرفته برای کارخانه های پروفیل های مختلف نیز از آن ساخته می شود.

به طور گسترده استفاده می شود و ورق های روی. اساس فرم های چاپی در چاپ هستند.

از ورق ها برای ساخت منابع برق، لوله ها، پوشش سقف و ناودان فاضلاب استفاده می شود.

روی جزء جدایی ناپذیر بسیاری از رنگ ها است. بنابراین، اکسید روی به عنوان رنگ سفید استفاده می شود. به هر حال، این دقیقاً همان پوششی است که در فضانوردی استفاده می شود.

برای موشک ها و ماهواره ها رنگ هایی که نور را منعکس می کنند مورد نیاز است و این کار به بهترین وجه توسط ترکیبات مبتنی بر روی انجام می شود.

همچنین در مبارزه با تشعشعات ضروری است. در زیر پرتوهای آن، سولفید فلزی شعله ور می شود که نشان دهنده وجود ذرات خطرناک است.

آرزو بر عنصر رویو داروسازان روی یک ضد عفونی کننده است. به پمادهای مخصوص نوزادان و ترکیبات شفابخش اضافه می شود.

علاوه بر این، برخی از پزشکان مطمئن هستند که روی، یا بهتر است بگوییم کمبود آن، باعث اسکیزوفرنی می شود.

بنابراین، پزشکان دوست دارند، مصرف غذاهای حاوی فلز ضروری است.

غذاهای دریایی حاوی بیشترین روی هستند. بیهوده نیست که ذخایر فلزی در اعماق اقیانوس ذخیره می شود.

عنصر روی (Zn) در جدول تناوبی دارای شماره سریال 30 است که در دوره چهارم از گروه دوم قرار دارد. وزن اتمی - 65.37. توزیع الکترون ها بر روی لایه های 2-8-18-2

منشأ نام عنصر نامشخص است، اما به نظر می رسد که به دلیل ظاهر فلز، از Zinke (در آلمانی به معنای "نقطه" یا "دندان") مشتق شده باشد.

روی فلزی به رنگ آبی مایل به سفید است که در دمای 419 درجه سانتیگراد ذوب می شود و در دمای 913 درجه سانتیگراد به بخار تبدیل می شود. چگالی آن 7.14 گرم بر سانتی متر مکعب است. در دماهای معمولی، روی کاملا شکننده است، اما در دمای 100-110 درجه سانتیگراد به خوبی خم می شود و به صورت ورقه ها در می آید. روی در هوا با لایه نازکی از اکسید یا کربنات پایه پوشانده شده است که از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند.

آب تقریباً هیچ تأثیری بر روی ندارد، اگرچه در سری ولتاژ به طور قابل توجهی در سمت چپ هیدروژن قرار دارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که هیدروکسید تشکیل شده روی سطح روی هنگام تعامل با آب عملاً نامحلول است و از ادامه واکنش جلوگیری می کند. در اسیدهای رقیق، روی به راحتی حل می شود و نمک های مربوطه را تشکیل می دهد.

علاوه بر این، روی، مانند بریلیم و سایر فلزاتی که هیدروکسیدهای آمفوتریک را تشکیل می دهند، در قلیاها حل می شود. اگر روی در هوا تا نقطه جوش گرم شود، بخار آن مشتعل می شود و با شعله ای به رنگ سفید متمایل به سبز می سوزد و اکسید روی را تشکیل می دهد.

روی با حرارت دادن با غیر فلزات (به جز هیدروژن، کربن و نیتروژن) واکنش نشان می دهد. به طور فعال با اسیدها واکنش نشان می دهد:

Zn + H2SO4 (رقیق شده) = ZnSO4 + H2

روی تنها عنصری از گروه است که در محلول های آبی قلیاها حل می شود و یون ها (هیدروکسی سینات ها) را تشکیل می دهد:

Zn + 2OH + 2H2O = + H2

خواص فیزیکی روی روی فلزی با سختی متوسط ​​است. هنگامی که سرد است شکننده است، اما در دمای 100-150 درجه سانتیگراد بسیار پلاستیکی است و به راحتی به صورت ورقه ها و فویل هایی با ضخامت حدود صدم میلی متر در می آید. در دمای 250 درجه سانتیگراد دوباره شکننده می شود. هیچ تغییر چند شکلی ندارد. در یک شبکه شش ضلعی با پارامترهای a = 2.6594Å، c = 4.9370Å متبلور می شود. شعاع اتمی 1.37Å; یونی Zn2+ -0.83Å. چگالی روی جامد 7.133 گرم بر سانتی متر مکعب (20 درجه سانتی گراد)، مایع 6.66 گرم بر سانتی متر مکعب (419.5 درجه سانتی گراد) است. نقطه ذوب 419.5 درجه سانتی گراد; نقطه جوش 906 درجه سانتی گراد ضریب دمای انبساط خطی 39.7 10-3 (20-250 درجه سانتیگراد)، ضریب هدایت حرارتی 110.950 W/(m K) 0.265 کالری در سانتی متر در ثانیه درجه سانتی گراد (20 درجه سانتی گراد)، مقاومت الکتریکی 5.9 10-6 اهم سانتی متر (20) درجه سانتیگراد)، گرمای ویژه روی 25.433 kJ/(kg K.). استحکام کششی 200-250 MN/m2 (2000-2500 kgf/cm2)، ازدیاد طول نسبی 40-50٪، سختی برینل 400-500 MN/m2 (4000-5000 kgf/cm2). روی دیامغناطیس است، حساسیت مغناطیسی خاص آن -0.175·10-6 است.

خواص شیمیایی روی پیکربندی الکترونیکی خارجی اتم روی 3d104s2 است. حالت اکسیداسیون در ترکیبات +2 است. پتانسیل استاندارد الکترود 0.76- ولت روی را به عنوان یک فلز فعال و یک عامل کاهنده انرژی مشخص می کند. در هوای تا دمای 100 درجه سانتی گراد، روی به سرعت کدر می شود و با لایه ای از کربنات های اساسی پوشیده می شود. در هوای مرطوب، به ویژه در حضور CO2، تخریب فلزات حتی در دمای معمولی رخ می دهد. هنگامی که روی به شدت در هوا یا اکسیژن گرم می شود، روی به شدت با شعله ای مایل به آبی می سوزد و دود سفید اکسید روی ZnO تولید می کند. فلوئور، کلر و برم خشک با روی در سرما واکنش نمی دهند، اما در حضور بخار آب، فلز می تواند مشتعل شود و مثلاً ZnCl2 را تشکیل دهد. مخلوط گرم شده پودر روی و گوگرد، سولفید روی ZnS می دهد. سولفید روی زمانی رسوب می‌کند که سولفید هیدروژن روی محلول‌های آبی اسیدی ضعیف یا آمونیاکی نمک‌های روی عمل کند. هیدرید ZnH2 با واکنش LiAlH4 با Zn(CH3)2 و سایر ترکیبات روی به دست می آید. ماده ای فلز مانند که با حرارت دادن به عناصر تجزیه می شود. نیترید Zn3N2 یک پودر سیاه است که وقتی تا دمای 600 درجه سانتیگراد در جریانی از آمونیاک گرم می شود تشکیل می شود. پایدار در هوا تا 750 درجه سانتیگراد، آب آن را تجزیه می کند. کاربید روی ZnC2 از حرارت دادن روی در جریانی از استیلن به دست می آید. اسیدهای معدنی قوی به شدت روی را حل می کنند، مخصوصاً هنگامی که حرارت داده می شود تا نمک های مربوطه را تشکیل دهند. هنگام تعامل با HCl رقیق و H2SO4، H2 آزاد می شود، و با HNO3، علاوه بر این، NO، NO2، NH3. روی با HCl غلیظ، H2SO4 و HNO3 واکنش می دهد و به ترتیب H2، SO2، NO و NO2 آزاد می کند. محلول‌ها و ذوب‌های قلیایی، روی را اکسید می‌کنند، H2 آزاد می‌کنند و زینسیت‌های محلول در آب تشکیل می‌دهند. شدت اثر اسیدها و قلیاها بر روی به وجود ناخالصی در آن بستگی دارد. روی خالص به دلیل اضافه ولتاژ هیدروژن بالا نسبت به این معرف ها واکنش کمتری دارد. در آب، نمک‌های روی هنگام گرم شدن، هیدرولیز می‌شوند و یک رسوب سفید هیدروکسید آزاد می‌کنند.

الف) برهمکنش روی با اسیدهای رقیق

Zn(OH)2. H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2

روی به عنوان یک فلز فعال می تواند دی اکسید گوگرد، گوگرد عنصری و حتی سولفید هیدروژن را با اسید سولفوریک غلیظ تشکیل دهد.

2H2SO4 + Zn = SO2 + ZnSO4 + 2H2O

هنگامی که روی با اسید نیتریک بسیار رقیق واکنش می دهد، آمونیاک آزاد می شود که با اسید اضافی واکنش داده و نیترات آمونیوم را تشکیل می دهد.

روی در طبیعت به عنوان یک فلز بومی ظاهر نمی شود. روی به دو روش استخراج می شود:

1) روش پیرومتالورژی

2) روش هیدرومتالورژی از سنگ معدن چند فلزی حاوی 1-4 درصد روی به شکل سولفید و همچنین مس، سرب، نقره، طلا، کادمیوم، بی. سنگ معدن با فلوتاسیون انتخابی، به دست آوردن کنسانتره روی (50-60٪ روی) و در عین حال کنسانتره سرب، مس و گاهی پیریت نیز غنی می شود. کنسانتره روی در کوره ها در یک بستر سیال پخته می شود و سولفید روی را به اکسید روی تبدیل می کند. دی اکسید گوگرد حاصل از SO2 برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. دو مسیر از ZnO به Zn وجود دارد.

1) با توجه به روش پیرومتالورژیکی (تقطیر) که برای مدت طولانی وجود داشته است، کنسانتره کلسینه شده برای ایجاد دانه بندی و نفوذپذیری گاز در معرض پخت قرار می گیرد و سپس با زغال سنگ یا کک در دمای 1200 - 1300 درجه سانتیگراد کاهش می یابد:

ZnO + C = روی + CO.

بخارات فلزی به دست آمده متراکم شده و در قالب ها ریخته می شود. در ابتدا ، کاهش فقط در مخازن ساخته شده از خاک رس پخته انجام شد ، که به صورت دستی کار می کردند ، بعداً آنها شروع به استفاده از قاب های مکانیزه عمودی ساخته شده از کربوراندوم کردند ، سپس - کوره های الکتریکی شفت و قوس. روی از کنسانتره سرب و روی در کوره بلند به دست می آید. بهره وری به تدریج افزایش یافت، اما روی حاوی 3 درصد ناخالصی از جمله کادمیوم ارزشمند بود. روی تقطیر با جداسازی (یعنی با ته نشینی فلز مایع از آهن و بخشی از سرب در دمای 500 درجه سانتیگراد) خالص می شود و خلوص 98.7 درصد به دست می آید. گاهی اوقات استفاده می شود، تصفیه پیچیده تر و گران تر توسط یکسوسازی به فلز خلوص 99.995٪ می دهد و امکان بازیابی کادمیوم را فراهم می کند.

روش اصلی بدست آوردن روی، الکترولیتی (هیدرومتالورژیکی) است. کنسانتره های برشته شده با اسید سولفوریک درمان می شوند. محلول سولفات حاصل از ناخالصی ها (با رسوب دادن آنها با گرد و غبار روی) تمیز می شود و در حمام هایی که داخل آن محکم با پلاستیک سرب یا وینیل پوشانده شده اند، تحت الکترولیز قرار می گیرد. روی بر روی کاتدهای آلومینیوم رسوب می‌کند و روزانه از آن جدا می‌شود و در کوره‌های القایی ذوب می‌شود. به طور معمول، خلوص روی الکترولیتی 99.95٪ است، کامل بودن استخراج آن از کنسانتره (با در نظر گرفتن پردازش زباله) 93-94٪ است. سولفات روی، سرب، مس، کادمیوم، طلا، نقره از ضایعات تولید به دست می آید. گاهی اوقات نیز In، Ga، Ge، Tl.

2) روش هیدرومتالورژیکی برای پردازش کنسانتره روی بوداده شامل حل کردن اکسید روی با محلول آبی اسید سولفوریک و رسوب بعدی روی توسط الکترولیز است. بنابراین، روش هیدرومتالورژی را گاهی اوقات الکترولیتی می نامند. هنگام تولید روی توسط الکترولیز، کنسانتره روی ابتدا در معرض بو دادن اکسیداتیو قرار می گیرد.

ZnSO4 → Zn 2 + + SO4 2-

2+ (–) کاتد Zn، Н2О (+) آند: SO42–، Н2О

Zn + 2e Zn 2H2O – 4e O2 + 4H+

2H2O + 2eH2 + 2HO

معادله خلاصه

ZnSO4 + 2H2O روی + H2 + O2 + H2SO4.

خاکستر حاصل با یک الکترولیت مصرف شده حاوی اسید سولفوریک شسته می شود. محلول حاصل از سولفات روی از ناخالصی های مضر خالص شده و برای الکترولیز فرستاده می شود. در این حالت روی روی کاتد رسوب می‌کند و اسید سولفوریک در محلول بازسازی می‌شود که دوباره برای شستشو برگردانده می‌شود.

اگر بو دادن کنسانتره روی قبل از شستشو باشد، هدف آن تبدیل کامل ترین سولفید روی به اکسید روی است که در محلول های رقیق اسید سولفوریک محلول است.

شستشوی خاکستر با یک الکترولیت مصرف شده حاوی اسید سولفوریک انجام می شود و با الکترولیز محلول روی به دست می آید. در طی فرآیند فرآوری، تلفات اسید سولفوریک اجتناب ناپذیر است (هم مکانیکی، که به دلیل از بین رفتن محلول رخ می دهد و هم شیمیایی، که ناشی از این واقعیت است که اسید سولفوریک به طور غیرمولد برای حل کردن ناخالصی ها صرف می شود). این تلفات با بدست آوردن مقدار معینی سولفات روی در خاکستر که به راحتی در آب حل می شود، جبران می شود. برای این منظور کافی است در کنسانتره کلسینه شده حدود ۲ تا ۴ درصد گوگرد سولفات وجود داشته باشد.

حدود 70 درصد از تولید روی در جهان از این طریق به دست می آید. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که روش الکترولیتی، با مکانیزاسیون خوب فرآیندهای کار فشرده و درصد بالایی از استخراج، روی خالص تری نسبت به تقطیر تولید می کند. علاوه بر این، امکان استفاده پیچیده از اجزای ارزشمند کنسانتره تسهیل می شود. برای جداسازی روی، کنسانتره ZnS که پس از غنی‌سازی به دست می‌آید، پخته می‌شود:

2ZnS+3O2→ 2ZnO+2SO2

به طور کلی:

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

Zn + HNO3 = Zn(NO3)2 +NO +H2O

ب) برهمکنش نمک های محلول روی با قلیاها:

ZnCl2 +2NaOH= ZnOH2↓+2NaCl

Zn(NO3)2+2KOH = ZnOH2↓ +2KNO3

روی فلزی است که در جدول تناوبی شماره 30 است و نام آن Zn است. در دمای 419 درجه سانتی گراد ذوب می شود، اما اگر نقطه جوش 913 درجه سانتی گراد باشد، شروع به تبدیل شدن به بخار می کند. در دمای معمولی، شرایط شکننده است، اما در صد درجه شروع به خم شدن می کند.

رنگ روی آبی-سفید است. هنگامی که در معرض اکسیژن قرار می گیرد، اکسیداسیون رخ می دهد، و همچنین یک پوشش کربنات، که فلز را از واکنش های اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. ظهور هیدروکسید روی روی به این معنی است که آب روی عنصر شیمیایی اثری ندارد.

روی یک عنصر شیمیایی است که خواص متمایز، مزایا و معایب خاص خود را دارد. به طور گسترده ای در زندگی روزمره انسان، در داروسازی و متالورژی استفاده می شود.

ویژگی های روی

فلز تقریباً در تمام زمینه های زندگی روزمره انسان ضروری است و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

استخراج معادن عمدتاً در ایران، قزاقستان، استرالیا و بولیوی انجام می شود. در روسیه، سازنده OJSC GMK Dalpolimetal است.

این یک فلز واسطه است، دارای حالت اکسیداسیون 2+، ایزوتوپ رادیواکتیو و نیمه عمر آن 244 روز است.

این عنصر به شکل خالص آن استخراج نمی شود. موجود در سنگ معدن و مواد معدنی: کلیوفان، مارماتیت، وورتزیت، زینسیت. این لزوماً در آلیاژی با آلومینیوم، مس، قلع و نیکل وجود دارد.

خواص شیمیایی، فیزیکی و خصوصیات روی

روی فلزی است که دارای تعدادی ویژگی و ویژگی است که آن را از سایر عناصر جدول تناوبی متمایز می کند.

خواص فیزیکی روی شامل حالت آن است. عامل اصلی دما است. اگر در دمای اتاق یک ماده شکننده باشد، چگالی روی 7130 کیلوگرم بر متر مکعب (˃ چگالی فولاد) است که عملاً خم نمی شود، سپس وقتی بلند می شود به راحتی خم می شود و در کارخانه ها به صورت ورق نورد می شود. اگر رژیم دمای بالاتری داشته باشید، ماده حالت مایع پیدا می کند و اگر دما را 400-450 درجه سانتیگراد افزایش دهید، به سادگی تبخیر می شود. این منحصر به فرد است - تغییر وضعیت شما. اگر در معرض اسیدها و قلیاها قرار گیرد، می تواند خرد شود، منفجر شود یا ذوب شود.

فرمول روی Zn – Zinc است. جرم اتمی روی 65.382 amu است.

فرمول الکترونیکی: هسته یک اتم فلز شامل 30 پروتون، 35 نوترون است. در یک اتم 4 سطح انرژی وجود دارد - 30 الکترون. (شکل ساختار اتم روی) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2.

شبکه کریستالی روی یک سیستم کریستالی شش ضلعی با اتم های فشرده فشرده است. داده های شبکه: A=2.66U، C=4.94.

ساختار و ترکیب روی

مواد استخراج شده و فرآوری نشده دارای ایزوتوپ های 64، 66، 67، الکترون های 2-8-18-2 هستند.

از نظر کاربرد، در بین تمامی عناصر جدول تناوبی، فلز در رتبه 23 قرار دارد. در طبیعت، این عنصر به شکل سولفید با ناخالصی های سرب سرب، کادمیوم کادمیوم، آهن آهن، مس مس، نقره نقره ظاهر می شود.

بسته به میزان ناخالصی ها، فلز مشخص می شود.

تولید روی

همانطور که در بالا ذکر شد، هیچ شکل خالصی از این عنصر در طبیعت وجود ندارد. از سنگ های دیگر مانند سنگ معدن - کادمیوم، گالیم، مواد معدنی - اسفالریت استخراج می شود.

این فلز در کارخانه به دست می آید. هر کارخانه ویژگی های تولید متمایز خود را دارد، بنابراین تجهیزات برای به دست آوردن مواد خالص متفاوت است. می تواند اینگونه باشد:

• روتورها که به صورت عمودی قرار دارند، الکترولیتی هستند.
• کوره های مخصوص با دمای کافی برای پخت و همچنین کوره های الکتریکی مخصوص.
• نوار نقاله و حمام برای الکترولیز.

بسته به روش استخراج فلزات اتخاذ شده، از تجهیزات مناسب استفاده می شود.

به دست آوردن روی خالص

همانطور که در بالا ذکر شد، هیچ گونه خالص در طبیعت وجود ندارد. عمدتاً از سنگ معدنهایی استخراج می شود که در آن عناصر مختلفی وجود دارد.

برای به دست آوردن مواد خالص، از فرآیند شناورسازی ویژه با انتخاب پذیری استفاده می شود. پس از فرآیند، سنگ معدن به عناصر: روی، سرب، مس و غیره تجزیه می شود.

فلز خالص استخراج شده با این روش در کوره مخصوص پخته می شود. در آنجا در دماهای معین حالت سولفیدی ماده به اکسید تبدیل می شود. هنگام برشته کردن، گاز حاوی گوگرد آزاد می شود که برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود.

2 راه برای بدست آوردن فلز وجود دارد:

1. Pyrometallurgical - فرآیند سوزاندن انجام می شود، پس از آن جرم حاصل با کمک زغال سنگ سیاه و کک بازسازی می شود. روند نهایی در حال حل شدن است.
2. الکترولیتی - توده استخراج شده با اسید سولفوریک تصفیه می شود. محلول به دست آمده تحت الکترولیز قرار می گیرد و در طی آن فلز ته نشین می شود و در کوره ها ذوب می شود.

ذوب روی در کوره

دمای ذوب روی در یک کوره 419-480 درجه سانتیگراد است. اگر دما بیش از حد باشد، مواد شروع به تبخیر می کنند. در این دما، مخلوط 0.05٪ آهن مجاز است.

با نرخ بهره آهن 0.2، ورق را نمی توان رول کرد.

برای ذوب فلز خالص از روش های مختلفی استفاده می شود تا اینکه بخار روی تولید می شود که به مخازن مخصوص فرستاده می شود و در آنجا ماده می ریزد.

کاربرد فلز

خواص روی امکان استفاده از آن را در بسیاری از زمینه ها فراهم می کند. به صورت درصد:

1. گالوانیزه - تا 60٪.
2. دارو - 10٪.
3. آلیاژهای مختلف حاوی این فلز 10٪.
4. تولید تایر 10 درصد
5. تولید رنگ - 10٪.

استفاده از روی برای بازسازی فلزاتی مانند طلا، نقره و پلاتین نیز ضروری است.

روی در متالورژی

صنعت متالورژی از این عنصر جدول تناوبی به عنوان عنصر اصلی برای دستیابی به اهداف معین استفاده می کند. ذوب چدن و ​​فولاد اصلی ترین ذوب در کل متالورژی کشور است. اما این فلزات مستعد تأثیرات منفی محیطی هستند. بدون درمان خاصی، فلزات به سرعت اکسید می شوند که منجر به خراب شدن آنها می شود. بهترین محافظ گالوانیزه است.

استفاده از یک لایه محافظ روی چدن و ​​فولاد بهترین راه حل در برابر خوردگی است. حدود 40 درصد از کل تولید مواد خالص صرف گالوانیزه می شود.

روش های گالوانیزه کردن

کارخانه های متالورژی نه تنها با تجهیزات آنها، بلکه با روش های تولید مورد استفاده نیز متمایز می شوند. این بستگی به سیاست قیمت گذاری، و مکان (منابع طبیعی مورد استفاده برای صنعت متالورژی) دارد. چندین روش گالوانیزه وجود دارد که در زیر به آنها پرداخته می شود.

روش گالوانیزه گرم

این روش شامل فرو بردن یک قطعه فلزی در محلول مایع است. اینطوری میشه:

1. قطعه یا محصول چربی زدایی، تمیز، شسته و خشک می شود.
2. سپس روی در دمای تا 480 درجه سانتی گراد به حالت مایع ذوب می شود.
3. محصول آماده شده در محلول مایع پایین می آید. در عین حال در محلول به خوبی خیس می شود و پوششی تا ضخامت 450 میکرون تشکیل می شود. این محافظت 100٪ در برابر اثرات عوامل خارجی بر روی محصول (رطوبت، نور مستقیم خورشید، آب با ناخالصی های شیمیایی) است.

اما این روش یکسری معایب دارد:

• لایه روی روی محصول باعث ایجاد یک لایه ناهموار می شود.
• این روش را نمی توان برای قطعاتی که مطابق با استانداردهای دقیق مطابق با GOST هستند استفاده کرد. جایی که هر میلی متر عیب محسوب می شود.
• پس از گالوانیزه گرم، هر قطعه محکم و مقاوم در برابر سایش باقی نمی ماند، زیرا شکنندگی پس از عبور از دمای بالا ظاهر می شود.

این روش همچنین برای محصولات پوشش داده شده با رنگ و لاک مناسب نیست.

گالوانیزه سرد

این روش دارای 2 نام است: گالوانیکی و الکترولیتی. روش پوشش دهی محصول با محافظ در برابر خوردگی به شرح زیر است:

1. قسمت فلزی، محصول آماده شده است (چربی زدایی، تمیز شده).
2. پس از این، "روش رنگ آمیزی" انجام می شود - از ترکیب خاصی استفاده می شود که دارای جزء اصلی - روی است.
3. قسمت با این ترکیب با اسپری پوشانده می شود.

به لطف این روش، قطعات با تلرانس دقیق و محصولات پوشش داده شده با رنگ و لاک محافظت می شوند. افزایش مقاومت در برابر عوامل خارجی که منجر به خوردگی می شود.

معایب این روش: لایه محافظ نازک - تا 35 میکرون. این باعث محافظت کمتر و دوره حفاظت کوتاه تر می شود.

روش انتشار حرارتی

این روش پوششی را ایجاد می کند که یک الکترود با قطب مثبت است، در حالی که فلز محصول (فولاد) قطبیت منفی می شود. یک لایه محافظ الکتروشیمیایی ظاهر می شود.

این روش فقط در صورتی قابل اجرا است که قطعات از فولاد کربن، چدن یا فولاد با ناخالصی ساخته شده باشند. روی به روش های زیر استفاده می شود:

1. در دمای 290 درجه سانتی گراد تا 450 درجه سانتی گراد در محیط پودری، سطح قطعه با روی اشباع می شود. در اینجا، علامت گذاری فولاد، و همچنین نوع محصول، اهمیت دارد - دمای مناسب انتخاب می شود.
2. ضخامت لایه محافظ به 110 میکرون می رسد.
3. یک محصول ساخته شده از فولاد یا چدن در یک مخزن بسته قرار می گیرد.
4. مخلوط خاصی در آنجا اضافه می شود.
5. آخرین مرحله درمان ویژه محصول برای جلوگیری از ظهور شکوفه سفید از آب نمک است.

این روش عمدتاً در مواقعی استفاده می شود که لازم است قسمت هایی که شکل پیچیده ای دارند پوشانده شوند: نخ ها، ضربه های کوچک. تشکیل یک لایه محافظ یکنواخت مهم است، زیرا این قطعات در معرض چندین محیط تهاجمی خارجی (رطوبت ثابت) قرار می گیرند.

این روش بالاترین درصد محافظت محصول در برابر خوردگی را فراهم می کند. پوشش گالوانیزه مقاوم در برابر سایش و عملاً تخریب ناپذیر است که برای قطعاتی که در طول زمان چرخانده و جدا می شوند بسیار مهم است.

سایر کاربردهای روی

این فلز علاوه بر گالوانیزه در صنایع دیگر نیز کاربرد دارد.

1. ورق های روی. برای تولید ورق، نورد انجام می شود که شکل پذیری در آن مهم است. بستگی به دما دارد. دمای 25 درجه سانتیگراد فقط در یک صفحه انعطاف پذیری می دهد که خواص خاصی را برای فلز ایجاد می کند. نکته اصلی در اینجا این است که چرا ورق ساخته شده است. هر چه دما بالاتر باشد، فلز نازک تر می شود. بسته به این، محصول دارای علامت Ts1، Ts2، Ts3 است. پس از این، محصولات مختلفی برای خودرو، پروفیل برای ساخت و تعمیر، برای چاپ و ... از ورق ها ایجاد می شود.
2. آلیاژهای روی. برای بهبود خواص محصولات فلزی، روی اضافه می شود. این آلیاژها در دمای بالا در کوره های مخصوص ایجاد می شوند. متداول ترین آلیاژهای تولید شده مس و آلومینیوم هستند. از این آلیاژها برای تولید بلبرینگ و بوشینگ های مختلف استفاده می شود که در مهندسی مکانیک، کشتی سازی و هوانوردی کاربرد دارند.

در مصارف خانگی، سطل گالوانیزه، فرورفتگی و ورق‌های روی سقف معمول است. روی استفاده می شود نه کروم یا نیکل. و فقط این نیست که گالوانیزه ارزانتر از پوشش با مواد دیگر است. این ماده محافظ قابل اعتمادترین و بادوام ترین نسبت به کروم یا سایر مواد مورد استفاده است.

در نتیجه، روی رایج ترین فلزی است که به طور گسترده در متالورژی استفاده می شود. در مهندسی مکانیک، ساخت و ساز، پزشکی، این ماده نه تنها به عنوان محافظت در برابر خوردگی، بلکه برای افزایش استحکام و عمر طولانی استفاده می شود. در خانه های خصوصی، ورق های گالوانیزه از سقف در برابر بارش محافظت می کنند، دیوارها و سقف ها با ورق های گچ بر اساس پروفیل های گالوانیزه پوشانده می شوند.

تقریباً هر خانم خانه‌داری یک سطل یا سطل گالوانیزه در خانه خود دارد که مدت زیادی از آن استفاده می‌کند.

موسسه آموزشی دولتی

آموزش متوسطه حرفه ای در منطقه لنینگراد کالج پلی تکنیک Podporozhye

کار تحقیقاتی در شیمی

موضوع:

روی و خواص آن

تکمیل شده توسط: دانشجوی گروه شماره 89

نام خانوادگی، نام، نام خانوادگی: یوریکوف الکسی الکساندرویچ

بررسی شده توسط معلم: یادیکینا لیودمیلا آلکسیونا

پودپوروژیه

1. موقعیت در جدول تناوبی و ساختار اتمی

2. تاریخچه کشف

3. بودن در طبیعت

4. خواص فیزیکی

5. خواص شیمیایی

6. بدست آوردن فلز روی

7. کاربرد و اهمیت برای سلامت انسان

8. تحقیق من

9. ادبیات

موقعیت در جدول تناوبی

و ساختار اتمی

عنصر روی (روی)در جدول تناوبی دارای شماره سریال است 30.

او در دوره چهارم گروه دوم حضور دارد.

وزن اتمی = 65.37

ظرفیت II

روی طبیعی از مخلوطی از پنج هسته پایدار تشکیل شده است: 64 روی (6/48 درصد وزنی)، 66 روی (9/27 درصد)، روی 67 (1/4 درصد)، روی 68 (8/18 درصد) و روی 70 روی (6/0 درصد).

پیکربندی دو لایه الکترونیکی بیرونی 3 س 2 ص 6 د 10 4 س 2 .

تاریخچه کشف

آلیاژهای روی و مس - برنج - برای یونانیان و مصریان باستان شناخته شده بود. روی در قرن پنجم به دست آمد. قبل از میلاد ه. در هند استرابون مورخ رومی در 60-20 ق.م. ه. در مورد بدست آوردن روی فلزی یا "نقره تقلبی" نوشت. پس از آن، راز به دست آوردن روی در اروپا از بین رفت، زیرا روی تشکیل شده در طی احیای حرارتی سنگ معدن روی در دمای 900 درجه سانتیگراد به بخار تبدیل می شود. بخار روی با اکسیژن موجود در هوا واکنش می دهد و اکسید روی شل را تشکیل می دهد که کیمیاگران آن را "پشم سفید" می نامند.

فلز روی

در قرن شانزدهم، اولین تلاش ها برای ذوب روی در کارخانه ها انجام شد. اما تولید به خوبی پیش نرفت. آنها سعی کردند روی را مانند سایر فلزات بدست آورند. سنگ معدن بو داده شد و روی به اکسید تبدیل شد سپس این اکسید با زغال سنگ احیا شد...

روی، به طور طبیعی، با برهمکنش با زغال سنگ کاهش یافت، اما... ذوب نشد. ذوب نشد زیرا این فلز قبلاً در کوره ذوب تبخیر شده بود - نقطه جوش آن فقط 906 درجه سانتیگراد بود. و هوا در کوره وجود داشت. هنگامی که آنها آن را ملاقات کردند، بخارات فعال روی با اکسیژن واکنش دادند و محصول اصلی، اکسید روی، دوباره تشکیل شد.

تولید روی در اروپا تنها پس از شروع به کاهش سنگ معدن در مخازن بسته بدون دسترسی به هوا امکان پذیر شد. روی «خشن» امروزه تقریباً به همین روش به دست می‌آید و با پالایش خالص می‌شود. در حال حاضر حدود نیمی از روی جهان با روش های پیرومتالورژیکی و نیمی دیگر به روش های هیدرومتالورژیکی تولید می شود.

باید در نظر داشت که سنگ معدن روی خالص تقریباً هرگز در طبیعت یافت نمی شود. ترکیبات روی (معمولاً 1-5٪ از نظر فلز) بخشی از سنگ معدن چند فلزی است. کنسانتره روی به‌دست‌آمده در زمان غنی‌سازی سنگ معدن حاوی 48 تا 65 درصد روی، تا 2 درصد مس، تا 2 درصد سرب و تا 12 درصد آهن است. و به علاوه کسری از درصد فلزات کمیاب و کمیاب...

ترکیب شیمیایی و کانی‌شناسی پیچیده سنگ‌های حاوی روی یکی از دلایلی بود که تولید روی زایش طولانی و دشواری داشت. هنوز مشکلات حل نشده ای در فرآوری سنگ معدن چند فلزی وجود دارد ... اما اجازه دهید به پیرومتالورژی روی برگردیم - در این فرآیند ویژگی های صرفاً فردی این عنصر آشکار می شود.

با خنک شدن ناگهانی، بخار روی بلافاصله، با دور زدن حالت مایع، به گرد و غبار جامد تبدیل می شود. این امر تا حدودی تولید را پیچیده می کند، اگرچه روی عنصری غیر سمی در نظر گرفته می شود. اغلب لازم است روی به شکل گرد و غبار حفظ شود، نه ذوب آن به شمش.

در پیروتکنیک از گرد و غبار روی برای تولید شعله آبی استفاده می شود. از گرد و غبار روی در تولید فلزات کمیاب و گرانبها استفاده می شود. به ویژه، چنین روی، طلا و نقره را از محلول های سیانید جابجا می کند. به طور متناقض، هنگام به دست آوردن روی (و کادمیوم) خود با روش هیدرومتالورژیکی، از گرد و غبار روی برای تصفیه محلول مس و سولفات کادمیوم استفاده می شود. اما این همه ماجرا نیست. آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا پل های فلزی، دهانه های کف کارخانه و سایر محصولات فلزی بزرگ اغلب به رنگ خاکستری رنگ می شوند؟

جزء اصلی رنگ مورد استفاده در تمام این موارد همان گرد و غبار روی است. مخلوط با اکسید روی و روغن بذر کتان، به رنگی تبدیل می شود که محافظت عالی در برابر خوردگی ایجاد می کند. این رنگ همچنین ارزان، انعطاف پذیر است، به خوبی به سطح فلز می چسبد و در اثر تغییرات دما پوسته نمی شود. رنگ ماوس بیشتر یک مزیت است تا یک نقطه ضعف. محصولاتی که با چنین رنگی پوشیده شده اند باید بدون علامت و در عین حال تمیز باشند.

خواص روی به شدت تحت تأثیر درجه خلوص آن است. روی در خلوص 99.9 و 99.99 درصد بسیار محلول در اسیدها است. اما ارزش "اضافه کردن" 9 مورد دیگر (99.999٪) را دارد و روی حتی با گرم شدن قوی در اسیدها نامحلول می شود. روی با چنین خلوصی نیز با خاصیت شکل پذیری زیاد آن قابل کشیدن به رشته های نازک است. اما روی معمولی را می توان تنها با گرم کردن آن در دمای 100-150 درجه سانتیگراد به ورقه های نازک تبدیل کرد. با حرارت دادن به 250 درجه سانتیگراد و بالاتر، تا نقطه ذوب، روی دوباره شکننده می شود - ساختار کریستالی آن بازسازی می شود.

ورق های روی به طور گسترده ای در تولید سلول های گالوانیکی استفاده می شود. اولین "ستون ولتایی" شامل دایره هایی از روی و مس بود. و در منابع جریان شیمیایی مدرن، الکترود منفی اغلب از روی ساخته شده است.

نقش این عنصر در چاپ قابل توجه است. از روی برای ساختن کلیشه هایی استفاده می شود که امکان تکثیر نقاشی ها و عکس ها را در چاپ می دهد. روی چاپ مخصوص تهیه و پردازش شده یک تصویر عکاسی را درک می کند. این تصویر با رنگ در مکان های مناسب محافظت می شود و کلیشه آینده با اسید حک شده است. تصویر تسکین می یابد، حکاکی های باتجربه آن را تمیز می کنند، آثاری ایجاد می کنند و سپس این کلیشه ها به ماشین های چاپ می روند.

برای چاپ روی الزامات خاصی وجود دارد: اول از همه، باید ساختار بلوری ریز داشته باشد، به خصوص در سطح شمش. بنابراین روی در نظر گرفته شده برای چاپ همیشه در قالب های بسته ریخته می شود. برای "تراز کردن" ساختار، از بازپخت در دمای 375 درجه سانتیگراد و به دنبال آن خنک شدن آهسته و نورد گرم استفاده می شود. وجود ناخالصی ها در چنین فلزی به ویژه سرب نیز به شدت محدود است. اگر مقدار زیادی از آن وجود داشته باشد، پاک کردن کلیشه ها در صورت لزوم غیرممکن خواهد بود. اگر میزان سرب کمتر از 0.4 درصد باشد، دستیابی به ساختار ریز کریستالی مورد نظر دشوار است. در امتداد این لبه است که متالورژی ها "راه می روند" و سعی می کنند نیازهای صنعت چاپ را برآورده کنند.

بودن در طبیعت

روی در طبیعت فقط به صورت ترکیبات یافت می شود.

اسفالریت(مخلوط روی، ZnS) ظاهر کریستال های زرد یا قهوه ای مکعبی دارد. چگالی 3.9-4.2 g/cm 3، سختی 3-4 در مقیاس Mohs. حاوی کادمیوم، ایندیم، گالیم، منگنز، جیوه، ژرمانیوم، آهن، مس، قلع و سرب به عنوان ناخالصی است.

در شبکه کریستالی اسفالریت، اتم های روی با اتم های گوگرد متناوب می شوند و بالعکس. اتم های گوگرد در شبکه یک بسته بندی مکعبی را تشکیل می دهند. اتم روی در این حفره های چهار وجهی قرار دارد.

WURTZITE(ZnS) یک بلور شش ضلعی قهوه ای-سیاه با چگالی 3.98 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی 3.5-4 در مقیاس Mohs است. معمولا حاوی روی بیشتر از اسفالریت است. در شبکه wurtzite، هر اتم روی به صورت چهار وجهی توسط چهار اتم گوگرد احاطه شده است و بالعکس. آرایش لایه‌های wurtzite با آرایش لایه‌های اسفالریت متفاوت است.

اسمیتسونایت(اسپار روی، ZnCO 3) به شکل کریستال های سه ضلعی سفید (سبز، خاکستری، قهوه ای بسته به ناخالصی ها) با چگالی 4.3-4.5 g/cm 3 و سختی 5 در مقیاس Mohs وجود دارد.

کالامینا(Zn 2 SiO 4 * H 2 O * ZnCO 3 یا Zn 4 (OH) 4 * H 2 O * ZnCO 3) مخلوطی از کربنات روی و سیلیکات است. بلورهای لوزی شکل سفید (سبز، آبی، زرد، قهوه ای بسته به ناخالصی ها) را با چگالی 3.4-3.5 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی 4.5-5 در مقیاس Mohs تشکیل می دهد.

ویلمیث(Zn 2 SiO 4) به شکل بلورهای لوزی بی رنگ یا زرد مایل به قهوه ای با چگالی 3.89-4.18 g/cm3 و سختی 5-5.5 در مقیاس Mohs وجود دارد.

زینسیت(ZnO) - کریستال های شش ضلعی به رنگ زرد، نارنجی یا قرمز با شبکه ای از نوع wurtzite و سختی 4-4.5 در مقیاس Mohs.

GANIT(روی) به شکل بلورهای سبز تیره با چگالی 4-4.6 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی 7.5-8 در مقیاس Mohs است.

علاوه بر موارد فوق، سایر مواد معدنی روی نیز شناخته شده است:

مونهایمیت (روی، آهن) CO 3

هیدروسیت ZnCO 3 * 2Zn(OH) 2

تراستیت (روی، منگنز) SiO 4

هترولیت روی

فرانکلینیت (روی، منگنز)

کالکوفانیت (Mn، Zn) Mn 2 O 5 * 2H 2 O

گوسلاریت ZnSO 4 * 7H 2 O

روی کالکانیت (روی، مس) SO 4 * 5H 2 O

آدامین Zn 2 (AsO 4)OH

تاربوتیت Zn 2 (PO 4)OH

دکلوزیت (Zn، Cu)Pb(VO4)OH

لگراندیت Zn 3 (AsO 4) 2 * 3H 2 O

امید روی 3 (PO 4)*4H 2 O

خواص فیزیکی

روی یک فلز سفید مایل به آبی با سختی متوسط ​​است که در دمای 419 درجه سانتیگراد ذوب می شود و در دمای 913 درجه سانتیگراد به بخار تبدیل می شود. چگالی آن 7.14 گرم بر سانتی متر مکعب است. در دمای معمولی، روی کاملا شکننده است، اما در دمای 100-110 درجه سانتیگراد به خوبی خم می شود و در هوا با یک لایه اکسید محافظ پوشیده می شود.

خواص شیمیایی

در هوای تا دمای 100 درجه سانتیگراد، روی به سرعت کدر می شود و با لایه ای از کربنات های اساسی پوشیده می شود. در هوای مرطوب، به ویژه در حضور CO 2، تخریب فلز حتی در دمای معمولی رخ می دهد. هنگامی که روی به شدت در هوا یا اکسیژن گرم می شود، روی به شدت با شعله ای مایل به آبی می سوزد و دود سفید اکسید روی ZnO تولید می کند. فلوئور، کلر و برم خشک با روی در سرما واکنش نمی دهند، اما در حضور بخار آب، فلز می تواند مشتعل شود و مثلاً ZnCl 2 را تشکیل دهد. مخلوط گرم شده از پودر روی با گوگرد به سولفید روی می دهد. هنگام تعامل با HCl رقیق و H2SO4، H2 آزاد می شود، و با HNO3، علاوه بر این، NO، NO 2، NH 3. روی با HCl غلیظ، H 2 SO 4 و HNO 3 واکنش می دهد و به ترتیب H 2، SO 2، NO و NO 2 آزاد می کند. محلول‌ها و ذوب‌های قلیایی، روی را اکسید می‌کنند و H2 آزاد می‌کنند و زینسیت‌های محلول در آب تشکیل می‌دهند. شدت اثر اسیدها و قلیاها بر روی به وجود ناخالصی در آن بستگی دارد. روی خالص به دلیل اضافه ولتاژ هیدروژن بالا نسبت به این معرف ها واکنش کمتری دارد. در آب، نمک‌های روی هنگام گرم شدن، هیدرولیز می‌شوند و رسوب سفیدی از هیدروکسید روی (OH) 2 آزاد می‌کنند. ترکیبات پیچیده حاوی روی شناخته شده است، به عنوان مثال SO 4 و دیگران.

روی یک نماینده معمولی از گروه عناصر فلزی است و طیف کاملی از ویژگی های آنها را دارد: درخشش فلزی، شکل پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی. با این حال، خواص شیمیایی روی تا حدودی با واکنش های اساسی ذاتی بیشتر فلزات متفاوت است. یک عنصر می تواند تحت شرایط خاصی مانند یک نافلز رفتار کند، مثلاً با مواد قلیایی واکنش نشان دهد. به این پدیده آمفوتریسیته می گویند. در مقاله ما خواص فیزیکی روی را مطالعه می کنیم و همچنین واکنش های معمولی مشخصه فلز و ترکیبات آن را در نظر خواهیم گرفت.

موقعیت عنصر در جدول تناوبی و توزیع در طبیعت

این فلز در یک زیر گروه ثانویه از گروه دوم جدول تناوبی قرار دارد. علاوه بر روی، حاوی کادمیوم و جیوه است. روی متعلق به عناصر d است و در دوره چهارم قرار دارد. در واکنش های شیمیایی، اتم های آن همیشه الکترون های آخرین سطح انرژی را از دست می دهند، بنابراین، در ترکیباتی از عنصر مانند اکسید، نمک های واسطه و هیدروکسید، فلز حالت اکسیداسیون 2+ را نشان می دهد. ساختار اتم تمام خواص فیزیکی و شیمیایی روی و ترکیبات آن را توضیح می دهد. مقدار کل فلز در خاک تقریباً 0.01 وزن است. ٪. این ماده در مواد معدنی مانند galmea و زینک مخلوط یافت می شود. از آنجایی که میزان روی در آنها کم است، ابتدا سنگ ها در معرض غنی سازی قرار می گیرند که در کوره های شفتی انجام می شود. بیشتر مواد معدنی حاوی روی سولفید، کربنات و سولفات هستند. این‌ها نمک‌های روی هستند که ویژگی‌های شیمیایی آن‌ها زیربنای فرآیندهای فرآوری آنها مانند برشته کردن است.

تولید فلز

واکنش شدید اکسیداسیون کربنات یا سولفید روی باعث تولید اکسید آن می شود. این فرآیند در یک بستر سیال انجام می شود. این یک روش خاص بر اساس تماس نزدیک مواد معدنی ریز آسیاب شده و جریان هوای گرم است که با سرعت بالا حرکت می کند. سپس اکسید روی ZnO با کک احیا می شود و بخارات فلزی حاصل از کره واکنش حذف می شود. روش دیگر تولید فلز بر اساس خواص شیمیایی روی و ترکیبات آن، الکترولیز محلول سولفات روی است. این یک واکنش ردوکس است که تحت تأثیر جریان الکتریکی رخ می دهد. فلز با خلوص بالا روی الکترود رسوب می کند.

مشخصات فیزیکی

فلزی به رنگ آبی مایل به نقره ای و شکننده در شرایط عادی. در محدوده دمایی از 100 تا 150 درجه، روی انعطاف پذیر می شود و می توان آن را به صورت ورقه درآورد. وقتی فلز در دمای بالای 200 درجه حرارت داده می شود، به طور غیرعادی شکننده می شود. تحت تأثیر اکسیژن اتمسفر، قطعات روی با لایه نازکی از اکسید پوشانده می شود و پس از اکسیداسیون بیشتر به هیدروکسی کربنات تبدیل می شود که نقش محافظ را بازی می کند و از تعامل بیشتر فلز با اکسیژن اتمسفر جلوگیری می کند. خواص فیزیکی و شیمیایی روی به هم مرتبط هستند. بیایید این را با استفاده از مثال برهمکنش یک فلز با آب و اکسیژن در نظر بگیریم.

اکسیداسیون شدید و واکنش با آب

هنگامی که براده های روی در هوا به شدت گرم می شوند، با شعله آبی می سوزند و اکسید روی را تشکیل می دهند.

خاصیت آمفوتریک از خود نشان می دهد. در بخار آب گرم شده تا دمای قرمز داغ، فلز هیدروژن را از مولکول های H2O جابجا می کند و اکسید روی تشکیل می شود. خواص شیمیایی این ماده توانایی آن را در تعامل با اسیدها و قلیاها ثابت می کند.

واکنش های ردوکس شامل روی

از آنجایی که این عنصر در سری فعالیت فلزات قبل از هیدروژن قرار می گیرد، می تواند آن را از مولکول های اسید جابجا کند.

محصولات واکنش بین روی و اسیدها به دو عامل بستگی دارد:

• نوع اسید
• غلظت آن

اکسید روی

یک پودر متخلخل سفید که با حرارت دادن زرد می شود و با سرد شدن به رنگ اصلی خود باز می گردد، یک اکسید فلزی است. خواص شیمیایی اکسید روی و معادلات واکنش برای برهمکنش آن با اسیدها و قلیاها ماهیت آمفوتریک این ترکیب را تایید می کند. بنابراین، این ماده نمی تواند با آب واکنش نشان دهد، اما با اسیدها و قلیاها تعامل دارد. محصولات واکنش نمک های متوسط ​​(در صورت برهمکنش با اسیدها) یا ترکیبات پیچیده - تتراهیدروکسوسینات ها خواهند بود.

در تولید رنگ سفید از اکسید روی استفاده می شود که به آن سفید روی می گویند. در درماتولوژی این ماده در پمادها، پودرها و خمیرهایی که اثر ضدالتهابی و خشکی روی پوست دارند گنجانده شده است. بیشتر اکسید روی تولید شده به عنوان پرکننده لاستیک استفاده می شود. در ادامه بررسی خواص شیمیایی روی و ترکیبات آن، بیایید هیدروکسید Zn(OH) 2 را در نظر بگیریم.

ماهیت آمفوتریک هیدروکسید روی

رسوب سفیدی که تحت تأثیر قلیایی بر روی محلول‌های نمک‌های فلزی می‌ریزد، پایه روی است. این ترکیب زمانی که در معرض اسیدها یا قلیاها قرار می گیرد به سرعت حل می شود. نوع اول واکنش با تشکیل نمک های متوسط، دوم - زینکات ها به پایان می رسد. نمک های پیچیده - هیدروکسی سینات ها - به شکل جامد جدا می شوند. ویژگی خاص هیدروکسید روی توانایی آن در حل شدن در محلول آبی آمونیاک برای تشکیل هیدروکسید روی تترا آمینیم و آب است. پایه روی یک الکترولیت ضعیف است، بنابراین نمک های متوسط ​​و روی آن در محلول های آبی قابل هیدرولیز هستند، یعنی یون های آن با آب واکنش داده و مولکول های هیدروکسید روی را تشکیل می دهند. محلول های نمک های فلزی مانند کلرید یا نیترات به دلیل تجمع یون های هیدروژن اضافی اسیدی خواهند بود.

ویژگی های سولفات روی

خواص شیمیایی روی که قبلا بررسی کردیم، به ویژه واکنش های آن با اسید سولفات رقیق، تشکیل یک نمک متوسط ​​- سولفات روی را تایید می کند. اینها کریستال های بی رنگی هستند که وقتی تا دمای 600 درجه و بالاتر گرم شوند، می توانند اکسسولفات و تری اکسید گوگرد تولید کنند. با حرارت بیشتر، سولفات روی به اکسید روی تبدیل می شود. نمک در آب و گلیسیرین محلول است. این ماده در دمای تا 39 درجه سانتیگراد به شکل هیدرات کریستالی از محلول جدا می شود که فرمول آن ZnSO 4 × 7H 2 O است و به این شکل سولفات روی نامیده می شود.

در محدوده دمایی 39-70 درجه، نمک هگزا هیدرات به دست می آید و بالای 70 درجه تنها یک مولکول آب در هیدرات کریستالی باقی می ماند. خواص فیزیکوشیمیایی سولفات روی امکان استفاده از آن را به عنوان سفید کننده در تولید کاغذ، به عنوان کود معدنی در تولید محصولات زراعی و به عنوان کود در رژیم غذایی حیوانات اهلی و طیور می دهد. در صنعت نساجی، از این ترکیب در تولید پارچه ویسکوز و در رنگرزی چینتز استفاده می شود.

سولفات روی نیز در محلول الکترولیت مورد استفاده در فرآیند پوشش گالوانیکی فرآورده های آهنی یا فولادی با لایه ای از روی به روش انتشار یا روش گالوانیزه گرم وجود دارد. یک لایه روی از چنین ساختارهایی در برابر خوردگی برای مدت طولانی محافظت می کند. با توجه به خواص شیمیایی روی باید توجه داشت که در شرایط شوری زیاد آب، نوسانات قابل توجه دما و رطوبت هوا، گالوانیزه شدن اثر مطلوبی را نمی دهد. بنابراین آلیاژهای فلزی با مس، منیزیم و آلومینیوم به طور گسترده ای در صنعت استفاده می شود.

استفاده از آلیاژهای حاوی روی

حمل و نقل بسیاری از مواد شیمیایی مانند آمونیاک از طریق خطوط لوله نیازمند الزامات خاصی برای ترکیب فلزی است که لوله ها از آن ساخته شده اند. آنها بر اساس آلیاژهای آهن با منیزیم، آلومینیوم و روی ساخته شده اند و در برابر محیط های شیمیایی تهاجمی مقاومت ضد خوردگی بالایی دارند. علاوه بر این، روی خواص مکانیکی آلیاژها را بهبود می بخشد و اثرات مضر ناخالصی هایی مانند نیکل و مس را خنثی می کند. آلیاژهای مس و روی به طور گسترده در فرآیندهای الکترولیز صنعتی استفاده می شوند. تانکرها برای حمل فرآورده های نفتی استفاده می شوند. آنها از آلیاژهای آلومینیوم ساخته شده اند که علاوه بر منیزیم، کروم و منگنز حاوی مقدار زیادی روی هستند. مواد این ترکیب نه تنها دارای خواص ضد خوردگی بالا و افزایش استحکام هستند، بلکه دارای مقاومت برودتی نیز هستند.

نقش روی در بدن انسان

محتوای روی در سلول ها 0.0003٪ است، بنابراین به عنوان یک عنصر کوچک طبقه بندی می شود. خواص شیمیایی و واکنش های روی و ترکیبات آن نقش مهمی در متابولیسم و ​​حفظ سطح طبیعی هموستاز، هم در سطح سلول و هم در کل ارگانیسم دارد. یون های فلزی بخشی از آنزیم های مهم و سایر مواد فعال بیولوژیکی هستند. به عنوان مثال، مشخص است که روی تأثیر جدی بر شکل گیری و عملکرد دستگاه تناسلی مردانه دارد. این بخشی از کوآنزیم هورمون تستوسترون است که مسئول باروری مایع منی و تشکیل خصوصیات جنسی ثانویه است. بخش غیر پروتئینی هورمون مهم دیگر، انسولین، که توسط سلول های بتا جزایر لانگرهانس در لوزالمعده تولید می شود، نیز حاوی یک عنصر کمیاب است. وضعیت ایمنی بدن نیز مستقیماً با غلظت یونهای Zn + 2 در سلولها مرتبط است که در هورمون تیموس - تیمولین و تیموپویتین یافت می شود. غلظت بالایی از روی در ساختارهای هسته ای ثبت می شود - کروموزوم های حاوی دئوکسی ریبونوکلئیک اسید و شرکت در انتقال اطلاعات ارثی سلول.

در مقاله خود به بررسی عملکردهای شیمیایی روی و ترکیبات آن پرداختیم و همچنین نقش آن را در زندگی بدن انسان مشخص کردیم.