锌是什么?解析这一化学元素的含义与重要性

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锌是一种化学性质活泼的金属元素,主要用于镀锌、制造干电池和合金等。

锌是一种化学元素,符号为Zn,原子序数是30,它在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族,属于过渡金属,锌是一种浅灰色的过渡金属,也是第四"常见"的金属,仅次于铁、铝及铜,一般情况下,锌的外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位,为一相当重要的金属,以下是对锌的具体介绍:

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1、基本性质

物理性质:锌是一种蓝白色的金属,具有较低的熔点和沸点(分别为419.53℃和907℃),其密度为7.14g/cm³,硬度较低,约为2.5,锌具有良好的延展性和导电性,但加热至一定温度时会失去延展性并变得脆弱。

化学性质:锌的化学性质活泼,容易与酸反应生成氢气,也能与碱反应形成锌酸盐,锌在空气中表面会生成一层致密的氧化膜,保护内部金属免受进一步氧化。

2、历史背景

发现与命名:锌最早由印度人在13世纪通过还原菱锌矿得到,明朝末年的《天工开物》一书中有明确记载的冶锌场面,欧洲则普遍认为锌是由德国化学家Andreas Marggraf于1746年发现的。

早期应用:早在公元前1500年,人们就开始用含锌的矿物治疗皮肤病,1800年,意大利科学家亚历山德罗·伏打以多层锌环和银环叠放,其间用浸湿食盐水的纸片隔开,制造了世界上最早的电池——伏打电池。

3、主要分类

无机锌:包括硫酸锌、氧化锌和硝酸锌等,这些锌化合物结构简单,价格低廉,但吸收率较低,且易刺激肠道。

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有机酸锌:如葡萄糖酸锌、草酸锌、柠檬酸锌等,这类锌化合物吸收率较高,对胃肠道刺激较小。

生物锌:通过生物技术转化得到的锌,吸收利用率高,但生产成本较高。

蛋白锌:与蛋白质结合形成的锌,吸收率高,但生产工艺复杂。

氨基酸螯合锌:锌与氨基酸螯合形成的化合物,吸收利用率高,稳定性好。

4、生理作用

促进生长发育:锌是合成DNA的必要物质,对儿童和青少年的生长发育至关重要,缺锌会导致生长发育不良、智力发育受阻等问题。

维持正常食欲:锌缺乏常导致味觉下降,引起厌食、偏食等问题。

增强免疫力:锌对免疫器官胸腺的发育具有重要意义,有助于提升T淋巴细胞攻击力,增强机体抵抗力。

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促进伤口愈合:补锌剂最早被应用于临床治疗皮肤病,有助于皮肤创伤的愈合。

维护视神经功能:锌能促进维生素A的吸收利用,维护正常视神经功能。

维持男性生精功能:锌在精子生成、成熟和获能过程中发挥重要作用,缺锌会导致男性不育。

5、应用领域

工业用途:锌广泛应用于镀锌、精密铸造、电池制造等领域,锌的氧化物还用于颜料工业和橡胶工业;氯化锌可用作木材防腐剂;硫酸锌可用于制革、纺织和医药等工业。

医疗用途:锌作为人体必需的微量元素之一,参与多种酶的合成和代谢过程,对人体健康维护具有极其重要的生理作用。

食品添加剂:锌常作为营养强化剂添加到食品中,特别是在婴幼儿配方奶粉和孕妇食品中。

6、制备方法

火法炼锌:将硫化锌矿高温煅烧成氧化锌,再用焦炭还原得到单质锌,这种方法需要精妙的技术以确保产品中不含有其他氧化物杂质。

电解法:把粗制氧化锌溶于硫酸中,生成硫酸锌溶液,通过电解得到纯锌。

7、市场状况

供需情况:锌是有色金属中消费量仅次于铜和铝的金属,是国家经济和社会发展的重要物质基础。

资源分布:锌矿资源主要分布在中国、澳大利亚、秘鲁和墨西哥等国家。

8、安全措施

管制信息:锌粉属于易制爆物品,根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制。

安全储存:锌应储存在干燥、通风良好的地方,避免与强氧化剂、酸类等混储混运。

锌是一种具有重要工业和生理功能的金属元素,在工业生产中,它被广泛用于镀锌、电池制造等领域;在医学上,它是人体必需的微量元素之一,对生长发育、免疫功能等方面具有重要作用,了解锌的基本性质、历史背景、分类、生理作用、应用领域、制备方法和市场状况,有助于更好地认识和应用这一重要的金属元素。

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