Цайр гэж юу вэ. Цайрын химийн шинж чанарыг ашиглах

Цайр(лат. Zincum), Zn, Менделеевийн үечилсэн системийн II бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 30, атомын масс 65.38, цэнхэр цагаан металл. 64, 66, 67, 68, 70 масстай 5 тогтвортой изотопууд мэдэгдэж байна; хамгийн түгээмэл нь 64 Zn (48.89%). Олон тооны цацраг идэвхт изотопуудыг зохиомлоор олж авсан бөгөөд тэдгээрийн хамгийн урт наслалт нь 65 Zn, хагас задралын хугацаа T ½ = 245 хоног; изотопын үзүүлэлт болгон ашигладаг.

Түүхэн мэдээлэл.Цайр ба зэсийн хайлш - гууль нь эртний Грекчүүд болон Египетчүүдэд мэдэгдэж байсан. Удаан хугацааны туршид цэвэр цайрыг тусгаарлах боломжгүй байсан. 1746 онд А.С.Маргграф түүний исэл ба нүүрсний холимгийг агааргүй шаварт галд тэсвэртэй ретортоор шохойж, дараа нь хөргөгчинд цайрын уурыг конденсацлах замаар металл үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан. Цайр хайлуулах нь 17-р зуунаас үйлдвэрлэлийн хэмжээнд эхэлсэн.

Байгаль дахь цайрын тархалт.Дэлхийн царцдас дахь цайрын дундаж агууламж (кларк) 8.3 10 -3%, үндсэн магмын чулуулагт хүчиллэг чулуулгаас (6 10 -3%) арай өндөр (1.3 10 -2%) байна. Цайрын 66 эрдсүүд мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь цинцит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, Франк-линит ZnFe 2 O 4 юм. Цайр бол эрч хүчтэй усан цагаач юм; Түүний Pb-тэй хамт дулааны усанд шилжих нь онцгой шинж чанартай байдаг; Эдгээр уснаас үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой цайрын сульфид тунадасждаг. Цайр нь мөн гадаргын болон гүний усанд хүчтэй шилждэг; Үүний гол тунадас үүсгэгч нь H 2 S, шавар болон бусад процессоор шингээх нь бага үүрэг гүйцэтгэдэг. Цайр бол биогенийн чухал элемент юм; амьд бодис нь дунджаар 5·10 -4% цайр агуулдаг боловч төвлөрсөн организмууд (жишээ нь, зарим нил) байдаг.

Цайрын физик шинж чанар.Цайр бол дунд зэргийн хатуулагтай металл юм. Хүйтэн үед энэ нь эмзэг, гэхдээ 100-150 ° C-д маш хуванцар бөгөөд миллиметрийн зуу орчим зузаантай хуудас, тугалган цаасанд амархан өнхрүүлдэг. 250 ° C-т энэ нь дахин хэврэг болдог. Энэ нь полиморф өөрчлөлтгүй. a = 2.6594Å, c = 4.9370Å параметр бүхий зургаан өнцөгт торонд талстждаг. Атомын радиус 1.37Å; ионы Zn 2+ -0.83Å. Хатуу цайрын нягт нь 7.133 г / см 3 (20 ° C), шингэн 6.66 г / см 3 (419.5 ° C); t pl 419.5 ° C; буцлах цэг 906 ° C. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 39.7 10 -3 (20-250 ° C), дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 110.950 Вт/(м К) 0.265 кал/см сек °C (20 °C), цахилгаан эсэргүүцэл 5.9 10 -6 ом см (20) °C), цайрын хувийн дулаан 25.433 кЖ/(кг К.). Суналтын бат бэх 200-250 МН/м2 (2000-2500 кгс/см2), харьцангуй суналт 40-50%, Бринеллийн хатуулаг 400-500 МН/м2 (4000-5000 кгс/см2). Цайр нь диамагнит шинж чанартай, түүний өвөрмөц соронзон мэдрэмж -0.175·10 -6.

Цайрын химийн шинж чанар. Zn атомын гадаад электрон тохиргоо нь 3d 10 4s 2 байна. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. 0.76 В-ийн хэвийн исэлдэлтийн потенциал нь цайрыг идэвхтэй металл, энергийг бууруулдаг бодис гэж тодорхойлдог. 100 ° C хүртэл температурт агаарт цайр хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Чийглэг агаарт, ялангуяа CO 2 байгаа тохиолдолд металын эвдрэл хэвийн температурт ч тохиолддог. Агаар эсвэл хүчилтөрөгчөөр хүчтэй халах үед цайр нь шаргал өнгөтэй дөлөөр шатаж, цайрын оксидын ZnO цагаан утаа үүсгэдэг. Хуурай фтор, хлор, бром нь хүйтэнд цайртай урвалд ордоггүй боловч усны ууртай үед метал гал авалцаж, жишээлбэл, ZnCl 2 үүсгэдэг. Цайрын нунтаг ба хүхрийн халаасан хольц нь цайрын сульфид ZnS-ийг өгдөг. Хүхэрт устөрөгч нь Zn давсны сул хүчиллэг эсвэл аммиакийн усан уусмалтай урвалд ороход цайрын сульфид тунадас үүснэ. ZnH 2 гидридийг LiAlH 4-ийг Zn(CH 3) 2 болон бусад цайрын нэгдлүүдтэй урвалд оруулах замаар олж авдаг; халах үед элемент болж задардаг металл төст бодис. Nitride Zn 3 N 2 - хар нунтаг, аммиакийн урсгалд 600 ° C хүртэл халаахад үүсдэг; 750 ° C хүртэл агаарт тогтвортой, ус түүнийг задалдаг. Цайрын карбид ZnC 2 нь цайрыг ацетилений урсгалд халааж авсан. Хүчтэй эрдэс хүчлүүд нь цайрыг хүчтэй уусгаж, ялангуяа халах үед харгалзах давс үүсгэдэг. Шингэрүүлсэн HCl ба H 2 SO 4-тэй харилцан үйлчлэхэд H 2, HNO 3-тай NO, NO 2, NH 3 ялгардаг. Цайр нь төвлөрсөн HCl, H 2 SO 4 ба HNO 3-тай урвалд орж H 2, SO 2, NO, NO 2-ыг ялгаруулдаг. Шүлтлэгийн уусмал ба хайлмал нь цайрыг исэлдүүлж, H2 ялгаруулж, усанд уусдаг цинцит үүсгэдэг. Цайр дахь хүчил ба шүлтийн үйл ажиллагааны эрч хүч нь түүний доторх хольц байгаа эсэхээс хамаарна. Цэвэр цайр нь устөрөгчийн хэт хүчдэлийн улмаас эдгээр урвалжуудад бага хариу үйлдэл үзүүлдэг. Усанд цайрын давс халах үед гидролиз болж, Zn(OH) 2 гидроксидын цагаан тунадас ялгардаг. Цайр агуулсан нийлмэл нэгдлүүдийг мэддэг, жишээ нь SO 4 болон бусад.

Цайр авах.Цайрыг сульфид хэлбэрээр 1-4% Zn агуулсан полиметалл хүдрээс, мөн Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi . Хүдрийг сонгомол флотацийн аргаар баяжуулж, цайрын баяжмал (50-60% Zn), хар тугалга, зэс, заримдаа пиритийн баяжмалыг олж авдаг. Цайрын баяжмалыг шингэрүүлсэн давхаргад зууханд шатааж, цайрын сульфидыг ZnO исэл болгон хувиргадаг; үүссэн хүхрийн давхар исэл SO 2 нь хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд зарцуулагддаг. ZnO-аас Zn хүртэл хоёр зам байдаг. Удаан хугацаанд оршин тогтнож ирсэн пирометаллургийн (нэрэх) аргын дагуу шохойжуулсан баяжмалыг нунтаглах, хийн нэвчилтийг өгөх ба дараа нь нүүрс эсвэл коксоор 1200-1300 ° C-т бууруулж: ZnO + C = Zn. + CO. Үүссэн металлын уурыг өтгөрүүлж, хэвэнд хийнэ. Эхлээд бууруулалтыг зөвхөн шатаасан шавараар хийсэн, гараар ажиллуулж, дараа нь карборундаар хийсэн босоо механикжсан ретортуудыг ашиглаж эхэлсэн бөгөөд дараа нь босоо ам, нуман цахилгаан зуух; Хар тугалга-цайрын баяжмалаас цайрыг тэсэлгээний зууханд авдаг. Бүтээмж аажмаар нэмэгдсэн боловч цайр нь үнэ цэнэтэй кадми зэрэг 3% хүртэл хольц агуулдаг. Нэрэх Цайр нь ялгах замаар цэвэршдэг (өөрөөр хэлбэл төмрөөс шингэн металл болон хар тугалганы нэг хэсгийг 500 ° C-т тунаснаар) 98.7% цэвэршилтэнд хүрдэг. Заримдаа илүү төвөгтэй, үнэтэй цэвэршүүлэх замаар цэвэршүүлэх замаар 99.995% -ийн цэвэршилттэй металлыг гаргаж, кадмийг нөхөн сэргээх боломжийг олгодог.

Цайр авах гол арга бол электролит (гидрометаллургийн) юм. Шарсан баяжмалыг хүхрийн хүчилээр эмчилдэг; үүссэн сульфатын уусмалыг бохирдлоос (цайрын тоосоор тунадас) цэвэрлэж, дотор нь хар тугалга эсвэл винил хуванцараар сайтар бүрсэн ваннд электролиз хийнэ. Цайр нь хөнгөн цагааны катодууд дээр хуримтлагддаг бөгөөд үүнээс өдөр бүр салгаж, индукцийн зууханд хайлуулдаг. Ихэвчлэн электролитийн цайрын цэвэршилт 99.95%, баяжмалаас гаргаж авах бүрэн байдал (хаягдал боловсруулалтыг харгалзан үзэхэд) 93-94% байдаг. Үйлдвэрлэлийн хаягдлаас цайрын сульфат, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; заримдаа бас In, Ga, Ge, Tl.

Цайрын хэрэглээ.Үйлдвэрлэсэн цайрын бараг тал хувь нь ганг зэврэлтээс хамгаалахад зарцуулагддаг (цайрдсан). Стрессийн цувралд цайр нь төмрийн өмнө эрэмбэлэгддэг тул цайрдсан төмрийг идэмхий орчинд ороход цайр нь устаж үгүй болдог. Цутгах шинж чанар сайтай, хайлах температур багатай тул цайрыг онгоц болон бусад машинуудын янз бүрийн жижиг хэсгүүдийг шахах хэвэнд ашигладаг. Зэс, цайрын хайлш - гууль, никель мөнгө, түүнчлэн хар тугалга болон бусад металл бүхий цайрыг технологид өргөн ашигладаг. Цайр нь алт, мөнгөтэй (шингэн хар тугалгад уусдаггүй) хоорондын металлын нэгдлүүдийг өгдөг тул цайрыг үнэт металлаас хар тугалга цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Нунтаг хэлбэрээр цайр нь хэд хэдэн химийн болон технологийн процессуудад бууруулагч үүрэг гүйцэтгэдэг: гидросульфит үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэлийн цианидын уусмалаас алтыг тунадасжуулах, цайрын сульфатын уусмалыг цэвэрлэх явцад зэс, кадми гэх мэт. Олон цайрын нэгдлүүд нь фосфор, жишээлбэл, зургийн хоолойн дэлгэц дээрх гурван үндсэн өнгө нь ZnS Ag (цэнхэр), ZnSe Ag (ногоон), Zn 3 (PO 4) 2 Mn (улаан) -аас хамаардаг. Хагас дамжуулагч чухал материалууд нь A II B VI төрлийн цайрын нэгдлүүд юм - ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO. Хамгийн түгээмэл химийн гүйдлийн эх үүсвэрүүд нь сөрөг электрод болох цайртай байдаг.

Бие дэх цайр.Биоген элементүүдийн нэг болох цайр нь ургамал, амьтны эд эсэд байнга оршдог. Ихэнх хуурай газрын болон далайн амьтдын цайрын дундаж агууламж мянган хувь байдаг. Мөөг, ялангуяа хортой нь цайр, хаг, шилмүүст ургамал, далайн хясаа (хуурай жингийн 0.4%) зэрэг зарим сээр нуруугүй амьтадаар баялаг. Чулуулагт цайрын агууламж өндөртэй бүс нутагт цайр баяжуулах галмайн ургамал олддог. Цайр нь ургамлын биед хөрс, уснаас, амьтны биед хоол хүнсээр ордог. Хүний өдөр тутмын цайрын хэрэгцээг (5-20 мг) гурилан бүтээгдэхүүн, мах, сүү, хүнсний ногоогоор хангадаг; Нярайд цайрын хэрэгцээг (4-6 мг) эхийн сүүгээр хангадаг.

Цайрын биологийн үүрэг нь эсэд тохиолддог ферментийн урвалд оролцдогтой холбоотой юм. Энэ нь хамгийн чухал ферментүүдийн нэг хэсэг юм: нүүрстөрөгчийн ангидраз, янз бүрийн дегидрогеназууд, амьсгалын болон бусад физиологийн процессуудтай холбоотой фосфатазууд, уургийн солилцоонд оролцдог протеиназа ба пептидаза, нуклейн хүчлийн метаболизмын ферментүүд (РНХ ба ДНХ полимеразууд) болон бусад. Цайр нь ДНХ-ийн холбогдох хэсгүүдийн элч РНХ молекулуудын нийлэгжилт (транскрипт), рибосом ба биополимер (РНХ, ДНХ, зарим уураг) тогтворжуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ургамлын хувьд амьсгалах, уураг, нуклейн хүчлийн солилцоонд оролцохын зэрэгцээ цайр нь өсөлтийг зохицуулж, триптофан амин хүчил үүсэхэд нөлөөлж, гиббереллины агууламжийг нэмэгдүүлдэг. Цайр нь янз бүрийн биологийн мембрануудын макромолекулуудыг тогтворжуулж, тэдгээрийн салшгүй хэсэг болж, ионы тээвэрлэлтэд нөлөөлж, эсийн органеллуудын молекулын дээд зохион байгуулалтад оролцдог. Ustilago sphaerogena-ийн өсгөвөрт цайр байгаа тохиолдолд Euglena gracilis-д цайр дутагдсанаас илүү олон тооны митохондри үүсдэг, рибосомууд алга болдог. Цайр нь өндөг, үр хөврөлийг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай (байхгүй бол үр үүсдэггүй). Энэ нь ургамлын ган, дулаан, хүйтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Цайрын дутагдал нь эсийн хуваагдал, янз бүрийн функциональ өвчинд хүргэдэг - эрдэнэ шишийн дээд хэсгийг цайруулж, ургамлын сарнай болон бусад. Амьтанд амьсгалах, нуклейн хүчлийн солилцоонд оролцохоос гадна цайр нь бэлгийн булчирхайн үйл ажиллагааг нэмэгдүүлж, ургийн араг яс үүсэхэд нөлөөлдөг. Сувилахуйн харханд цайрын дутагдал нь тархинд РНХ-ийн агууламж, уургийн нийлэгжилтийг бууруулж, тархины хөгжлийг удаашруулдаг нь батлагдсан. Хүний паротид булчирхайн шүлснээс цайр агуулсан уураг ялгаж авсан; Энэ нь хэлний амт нахиа эсийн нөхөн төлжилтийг идэвхжүүлж, амтлах үйл ажиллагааг дэмждэг гэж үздэг. Цайр нь хүрээлэн буй орчныг кадмигаар бохирдуулах үед биед хамгаалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг.

Бие дэх цайрын дутагдал нь одой болж, бэлгийн хөгжил удаашрахад хүргэдэг; Энэ нь бие махбодид хэт их нэвтэрсэн тохиолдолд зүрх, цус, бэлгийн булчирхай зэрэгт хорт хавдар үүсгэх, хорт нөлөө үзүүлэх боломжтой (туршилтын өгөгдлийн дагуу мэргэжлийн аюул нь металл цайр болон түүний нэгдлүүдийн аль алинд нь сөрөг нөлөө үзүүлдэг). . Цайр агуулсан хайлшийг хайлуулах үед цутгах үйлдвэрийн халууралт үүсэх боломжтой. Уусмал хэлбэрээр (Цайрын сульфат) цайрын бэлдмэлийг нунтаг, оо, тос, лаа (Цайрын исэл) -ийн нэг хэсэг болгон анагаах ухаанд astringent болон ариутгагч бодис болгон ашигладаг.

) нь нээсэн огноо нь олон зууны туршид алдагдсан эртний металлуудыг хэлдэг.

Нүүрстэй цайрын ислийг багасгахын тулд хамгийн багадаа 1000 ° С-ийн температурыг шаарддаг. Энэ температурт метал нь уурын төлөвт байгаа бөгөөд амархан исэлддэг тул цайрыг салгах нь металлын уурыг конденсацлах чадварыг шаарддаг бөгөөд үүнийг хийх ёстой. агаар байхгүй, эс тэгвээс метал нь исэл болж хувирна.

Холимог хүдрээс цайрын хайлш үйлдвэрлэх нь цайрыг өөрөө тусгаарлах шаардлагагүй бөгөөд хүрэхэд хялбар байдаг. Эртний Египетийн зэсийн дээжинд агуулагдах бага хэмжээний цайр нь нутгийн хүдрийн найрлагыг илэрхийлдэг боловч МЭӨ 1400-1000 онд Палестины гуулийг хайлуулахад зориулагдсан. мөн 23% орчим цайр агуулсан зэсийн хүдрийг зориудаар цайрын хүдэртэй хольсон байх ёстой. Гуулиныг мөн Кипрт, дараа нь Кельн мужаас (Герман) олж авсан. Хятадын гар урчууд дундад зууны үед цайр хайлуулах урлагийг эзэмшсэн. Цайрын зоосыг Мин гүрний үед (1368-1644) ашиглаж байжээ.

Дундад зууны Европт цайрын тусгай үйлдвэрлэл байдаггүй байсан ч хар тугалга, мөнгө, гууль үйлдвэрлэхэд бага хэмжээгээр авдаг байв. 1605 оноос эхлэн Зүүн Энэтхэгийн компани Хятадаас импортолжээ. Английн цайрын үйлдвэр 18-р зууны эхээр Бристолын бүсэд үүсч, бүтээгдэхүүн нь Силези, Бельгид хурдан тархав.

Элементийн нэрний гарал үүсэл нь тодорхойгүй байгаа ч металлын гадаад үзэмжээс шалтгаалж Зинке (германаар "цэг" эсвэл "шүд" гэсэн утгатай) үгнээс гаралтай нь үнэмшилтэй мэт санагдаж байна.

Цайрын байгальд тархалт, үйлдвэрлэлийн олборлолт. Дэлхийн царцдас дахь цайрын агууламж 7.6 10 -3%, энэ нь рубидитэй ойролцоо (7.8 10 -3%), зэсээс (6.8 10 -3%) арай илүү байдаг.

Цайрын гол ашигт малтмал нь цайрын сульфид ZnS (цинкбленд эсвэл сфалерит гэгддэг) ба цайрын карбонат ZnCO 3 (Европт каламин, АНУ-д смитсонит) юм. Энэ ашигт малтмал нь Вашингтон дахь Смитсоны институтыг үүсгэн байгуулагч Жеймс Смитсоны нэрэмжит нэрээр нэрлэгдсэн. Ач холбогдол багатай эрдэс нь гемиморфит Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O ба франклинит (Zn,Fe)O·Fe 2 O 3 юм.

Канад улс нь цайрын олборлолт (дэлхийн үйлдвэрлэлийн 16.5%, 1113 мянган тонн, 1995) болон цайрын нөөцөөрөө дэлхийд нэгдүгээрт ордог. Үүнээс гадна цайрын баялаг ордууд Хятад (13.5%), Австрали (13%), Перу (10%), АНУ (10%), Ирландад (ойролцоогоор 3%) төвлөрдөг.

Цайр олборлолт дэлхийн 50 оронд . ОХУ-д цайрыг Уралын зэсийн пиритын ордуудаас, мөн Өмнөд Сибирь, Приморийн уулс дахь полиметалл ордуудаас гаргаж авдаг. Цайрын томоохон нөөц нь ТУХН-ийн орнуудын цайрын үйлдвэрлэлийн 50 гаруй хувийг бүрдүүлдэг Рудный Алтайд (Зүүн Казахстан) төвлөрдөг. Мөн Азербайжан, Узбекистан (Алмалык орд), Тажикистан зэрэг улсад цайр олборлодог.

Металл цайрын энгийн бодис, үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийн шинж чанар. Металл цайр нь шинэхэн гадаргуу дээр цэнхэр өнгөтэй гялалздаг бөгөөд чийглэг агаарт хурдан алддаг. Хайлах цэг 419.58° С, буцлах температур 906.2° С, нягт 7.133 г/см 3 . Өрөөний температурт цайр хэврэг, 100-150 хэмд уян хатан болж, нимгэн хуудас, утас руу амархан өнхөрч, 200-250 хэмд дахин маш хэврэг болж, нунтаг болж бутлах боломжтой.

Халах үед цайр нь метал бус (устөрөгч, нүүрстөрөгч, азотоос бусад) урвалд ордог. Хүчилтэй идэвхтэй урвалд ордог:

Zn + H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) = ZnSO 4 + H 2

Цайр бол шүлтийн усан уусмалд уусдаг бүлгийн цорын ганц элемент бөгөөд 2-ион (гидроксицинат) үүсгэдэг.

Zn + 2OH – + 2H 2 O = 2– + H 2

Металл цайрыг аммиакийн уусмалд уусгахад аммиакийн цогцолбор үүснэ.

Zn + 4NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 2H 2 O + H 2

Металл цайр үйлдвэрлэх анхны түүхий эд нь цайрын сульфид ба полиметалл хүдэр юм. Цайрыг тусгаарлах нь тунадасжуулах эсвэл флотацийн аргыг ашиглан хүдрийн концентрациас эхэлдэг бөгөөд дараа нь исэлдүүлэхийн тулд шарж:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + SO 2

Үүссэн хүхрийн давхар ислийг хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд цайрын ислийг электролитийн аргаар боловсруулж эсвэл коксоор хайлуулдаг.

Эхний тохиолдолд цайрыг хүхрийн хүчлийн шингэрүүлсэн уусмалаар түүхий исэлээс уусгана. Энэ тохиолдолд кадми нь цайрын тоосонд хуримтлагддаг.

Zn + Cd 2+ = Zn 2+ + Cd

Дараа нь цайрын сульфатын уусмалыг электролизд оруулна. 99.95% цэвэршилттэй металыг хөнгөн цагааны катод дээр хадгалдаг.

Цайрын ислийг коксоор бууруулахыг тэгшитгэлээр тодорхойлно.

2ZnO + C = 2Zn + CO 2

Цайр хайлуулахдаа өмнө нь өндөр халдаг хэвтээ ретортуудыг үе үе ашигладаг байсан бол тэдгээрийг тасралтгүй ажиллаж байгаа босоо ретортоор (зарим тохиолдолд цахилгаанаар халаадаг) сольсон. Эдгээр процессууд нь халаах түлшийг исэлдүүлэхтэй ижил камерт хийдэг тэсэлгээний процесс шиг дулааны үр ашигтай биш байсан ч цайрын хувьд зайлшгүй асуудал бол цайрын ислийг бууруулах явдал юм. Нүүрстөрөгчөөр цайрын буцалгах цэгээс доош ордоггүй (Төмөр, зэс, хар тугалгад энэ асуудал байхгүй) уурыг конденсацлахын тулд дараагийн хөргөлт шаардлагатай. Үүнээс гадна шаталтын бүтээгдэхүүн байгаа тохиолдолд метал дахин исэлддэг.

Зуухнаас гарч буй цайрын уурыг хайлсан хар тугалгатай шүрших замаар энэ асуудлыг шийдэж болно. Энэ нь цайрыг хурдан хөргөж, уусгахад хүргэдэг бөгөөд ингэснээр цайрын дахин исэлдэлтийг багасгадаг. Дараа нь бараг 99% цэвэр цайрыг шингэн хэлбэрээр ялгаж, вакуум нэрэх замаар 99.99% цэвэр болтол нь цэвэрлэнэ. Бүх кадми нь нэрэх явцад сэргээгддэг. Домен зуухны давуу тал нь цэнэгийн найрлага нь чухал биш тул цайр, хар тугалганы холимог хүдрийг (ZnS ба PbS ихэвчлэн хамт олдог) хоёр металлыг тасралтгүй үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Зуухны ёроолоос хар тугалга гардаг.

Шинжээчдийн үзэж байгаагаар 2004 онд цайрын үйлдвэрлэл 9.9 сая тонн, хэрэглээ нь 10.2 сая тонн орчим байжээ. Тэгэхээр дэлхийн зах зээл дээр цайрын алдагдал 250-300 мянган тонн байна.

2004 онд Хятадад цэвэршүүлсэн цайрын үйлдвэрлэл 2.46 сая тоннд хүрч, Канад, Австралид тус бүр нэг сая тонныг үйлдвэрлэжээ. Цайрын үнэ 2004 оны эцэст тонн тутамдаа 1100 гаруй ам.доллар байсан.

Зэврэлтээс хамгаалах бүрхүүл үйлдвэрлэх хурдацтай өсөлтийн ачаар металлын эрэлт өндөр хэвээр байна. Ийм бүрээсийг олж авахын тулд янз бүрийн аргыг ашигладаг: хайлсан цайрт дүрэх (халуун цайржуулах), электролитийн тунадасжилт, шингэн металлыг шүрших, цайрын нунтагаар халаах, цайрын нунтаг агуулсан будаг хэрэглэх. Цайрдсан хуудас нь дээврийн материал болгон өргөн хэрэглэгддэг. Далайн устай харьцах ган бүтээгдэхүүнийг зэврэлтээс хамгаалахын тулд баар хэлбэртэй металл цайрыг ашигладаг. Цайрын хайлш - гууль (зэс нэмэх 20-50% цайр) нь практик ач холбогдолтой. Гуулин цутгахад гуулинаас гадна хурдацтай өсөн нэмэгдэж буй тусгай цайрын хайлшийг ашигладаг. Өөр нэг хэрэглээ бол хуурай эсийн батерей үйлдвэрлэх явдал боловч сүүлийн жилүүдэд энэ нь мэдэгдэхүйц буурсан байна.

Үйлдвэрлэсэн нийт цайрын бараг тал хувь нь цайрдсан ган үйлдвэрлэхэд, гуравны нэг нь бэлэн бүтээгдэхүүнийг халуунаар цайрлахад, үлдсэн хэсэг нь тууз, утас үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Сүүлийн 20 жилийн хугацаанд эдгээр бүтээгдэхүүний дэлхийн зах зээл хоёр дахин нэмэгдэж, жилд дунджаар 3.7%-иар, барууны орнуудад металлын үйлдвэрлэл жил бүр 4.8%-иар нэмэгдэж байна. Одоогоор 1 тонн ган хуудсыг цайрлахад дунджаар 35 кг цайр шаардлагатай.

Урьдчилсан тооцоогоор 2005 онд ОХУ-д цайрын хэрэглээ жилд 168.5 мянган тонн байж магадгүй бөгөөд үүний 90 мянган тонн нь цайрдсан, 24 мянган тонн нь хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн (гууль, цувисан цайр гэх мэт) болно. , 29 мянган тонн - химийн үйлдвэрт (будаг, лак, резинэн бүтээгдэхүүн), 24.2 мянган тонн - цайрын хайлш цутгахад зориулагдсан.

Цайрын нэгдлүүд.

Цайр нь металл бус олон тооны хоёртын нэгдлүүдийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн зарим нь хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг.

Цайрын давс нь өнгөгүй (өнгөт анион агуулаагүй бол), тэдгээрийн уусмал нь гидролизийн улмаас хүчиллэг орчинтой байдаг. Шүлт ба аммиакийн уусмалын нөлөөн дор (рН ~ 5-аас эхлэн) үндсэн давсууд тунадасжиж, тунадасжилтын илүүдэлд уусдаг гидроксид болж хувирдаг.

Цайрын оксид ZnO бол үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал цайр агуулсан нэгдэл юм. Гуулин үйлдвэрлэлийн дайвар бүтээгдэхүүн болохын хувьд энэ нь металаас өмнө алдартай болсон. Цайрын оксидыг хүдэр хайлуулах явцад үүссэн цайрын уурыг агаарт шатаах замаар гаргаж авдаг. Урьдчилан цэвэршүүлсэн цайраас гаргаж авсан уурыг шатаах замаар илүү цэвэр, цагаан бүтээгдэхүүн гарна.

Ерөнхийдөө цайрын исэл нь цагаан, нарийн ширхэгтэй нунтаг юм. Халах үед болор торноос хүчилтөрөгч ялгарч, стехиометрийн бус Zn 1+ фаз үүссэний үр дүнд түүний өнгө шар болж өөрчлөгддөг. xО( x J 7.10–5). Хэт их хэмжээний цайрын атомууд нь электронуудыг барьж авдаг торны согогийг үүсгэдэг бөгөөд дараа нь харагдах гэрлийг шингээх үед өдөөгддөг. Цайрын исэлд 0.02-0.03% илүүдэл металл цайр нэмснээр та шар, ногоон, хүрэн, улаан гэсэн бүхэл бүтэн өнгө авах боломжтой, гэхдээ цайрын ислийн байгалийн хэлбэр болох цинцитийн улаавтар сүүдэр нь өөр шалтгаанаар гарч ирдэг. манган эсвэл төмөр байгаатай холбоотой. Цайрын оксид ZnO нь амфотер шинж чанартай; хүчилд уусч цайрын давс, шүлтлэгт уусч гидроксицинат үүсгэдэг, тухайлбал – ба 2–:

ZnO + 2OH – + H 2 O = 2–

Цайрын оксидын үйлдвэрлэлийн гол хэрэглээ нь резин үйлдвэрлэхэд зориулагдсан бөгөөд энэ нь анхны резинийг вулканжуулах хугацааг бууруулдаг.

Будгийн үйлдвэрлэлд пигмент болохын хувьд цайрын исэл нь хүхрийн нэгдлүүдийн нөлөөн дор хоргүй, харанхуйлдаг тул уламжлалт цагаан тугалга (үндсэн хар тугалганы карбонат) -аас давуу талтай боловч хугарлын илтгэгч болон титаны исэлээс доогуур байдаг. хүчийг нуух.

Цайрын оксид нь шилний ашиглалтын хугацааг уртасгадаг тул тусгай шил, паалан, паалан үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хэрэглээний бас нэг чухал талбар бол гоо сайхны оо, эмийн бэлдмэлийг саармагжуулах явдал юм.

Химийн үйлдвэрт цайрын исэл нь ихэвчлэн бусад цайрын нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх эхлэлийн материал бөгөөд үүнд саван (жишээлбэл, стеарат, пальмитат болон бусад цайрын давс гэх мэт өөх тосны хүчлийн нэгдлүүд) хамгийн чухал байдаг. Эдгээрийг будаг хатууруулагч, хуванцар тогтворжуулагч, фунгицид болгон ашигладаг.

Цайрын оксидын жижиг боловч чухал хэрэглээ бол цайрын феррит үйлдвэрлэх явдал юм. Эдгээр нь Zn II төрлийн шпинель юм x M II 1– x Fe III 2 O 4 нь өөр давхар цэнэгтэй катион (ихэвчлэн Mn II эсвэл Ni II) агуулдаг. x = 0 үед тэдгээр нь урвуу хэлбэртэй шпинель бүтэцтэй байдаг. Хэрэв x = 1 бол бүтэц нь ердийн шпинельтэй тохирч байна. Тетраэдрийн байрлал дахь Fe III ионуудын тоо буурах нь Кюригийн температур буурахад хүргэдэг. Тиймээс цайрын агууламжийг өөрчилснөөр ферритүүдийн соронзон шинж чанарт нөлөөлөх боломжтой.

Цайрын гидроксидЦайрын давсны усан уусмалд шүлт нэмэхэд Zn(OH) 2 нь желатин цагаан тунадас хэлбэрээр үүсдэг. Цайрын гидроксид нь исэл шиг амфотер шинж чанартай:

Zn(OH) 2 + 2OH – = 2–

Төрөл бүрийн цайрын нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг.

Цайрын сульфидУсан уусмалд уусдаг сульфид болон цайрын давстай урвалд ороход ZnS цагаан тунадас хэлбэрээр ялгардаг. Хүчиллэг орчинд цайрын сульфидын тунадас нь хүчиллэг орчинд үүсдэггүй. Устөрөгчийн сульфидын ус нь цайрын сульфидыг зөвхөн сул хүчлийн анионууд, жишээлбэл, ацетат ионууд байгаа тохиолдолд тунадас үүсгэдэг бөгөөд энэ нь орчны хүчиллэгийг бууруулдаг бөгөөд энэ нь уусмал дахь сульфидын ионы концентрацийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Сфалерит ZnS нь хамгийн түгээмэл цайрын эрдэс бөгөөд металлын гол эх үүсвэр боловч өндөр температурт илүү тогтвортой байдаг вуртцитийн хоёр дахь байгалийн, гэхдээ маш ховор хэлбэр нь мэдэгдэж байна. Эдгээр ашигт малтмалын нэрийг бусад олон AB нэгдлүүдэд олддог чухал бүтцийн төрлүүд болох талст бүтэцтэй холбоход ашигладаг. Хоёр бүтцэд цайрын атом нь дөрвөн хүхрийн атомаар тетраэдр байдлаар зохицуулагддаг ба хүхрийн атом бүр дөрвөн цайрын атомаар тетраэдр байдлаар зохицуулагддаг. Бүтэц нь зөвхөн нягт савлагааны төрлөөр ихээхэн ялгаатай байдаг: вурцитэд куб, сфалеритэд зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдаг.

Цэвэр цайрын сульфид нь цагаан өнгөтэй бөгөөд цайрын оксидын нэгэн адил энэ зорилгоор ихэвчлэн цайрын сульфат, барийн сульфидын усан уусмалыг барийн сульфаттай хамт бэлтгэдэг.

Шинээр тунадасжсан цайрын сульфид нь хүхэрт устөрөгчийг ялгаруулж эрдэс хүчилд амархан уусдаг.

ZnS + 2H 3 O + = Zn 2+ + H 2 S + 2H 2 O

Гэсэн хэдий ч шохойжилт нь урвалд орох чадвар багатай байдаг тул залгихад хор хөнөөлгүй тул хүүхдийн тоглоомын будагд тохиромжтой пигмент болдог. Үүнээс гадна цайрын сульфид нь сонирхолтой оптик шинж чанартай байдаг. Хэт ягаан туяанд өртөх үед саарал өнгөтэй болдог (магадгүй задралын улмаас). Гэсэн хэдий ч, жишээлбэл, кобальтын давсны ул мөр нэмэх замаар энэ үйл явцыг удаашруулж болно. Катод, рентген туяа, цацраг идэвхт цацраг нь янз бүрийн өнгөт флюресценц эсвэл гэрэлтэлтийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг янз бүрийн металлын ул мөр нэмэх эсвэл цайрыг кадми, хүхрийг селенээр солих замаар сайжруулж болно. Энэ нь катодын цацрагийн хоолой, радарын дэлгэц үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг.

Цайрын селенид ZnSe нь нимбэгний шаргал өнгөтэй, шүүлтүүрт хэцүү тунадас хэлбэрээр уусмалаас тунадасж болно. Нойтон цайрын селенид нь агаарт маш мэдрэмтгий байдаг. Хатаасан эсвэл бэлтгэсэн хуурай, энэ нь агаарт тогтвортой байдаг.

Цайрын селенидын нэг талстыг даралтын дор хайлмал талстжуулах эсвэл уурын хуримтлуулах замаар ургуулдаг. Цайрын сульфидыг лазерын материал, фосфорын бүрэлдэхүүн хэсэг болгон (цайрын сульфидтэй хамт) ашигладаг.

Цайрын теллурид ZnTe нь үйлдвэрлэлийн аргаас хамааран үрэхэд улаан болж хувирдаг саарал нунтаг буюу улаан талст бөгөөд фоторезистор, хэт улаан туяа хүлээн авагч, дозиметр, цацрагийн тоолуурын материал болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад энэ нь фосфор, хагас дамжуулагч материал, түүний дотор лазерд үйлчилдэг.

Цайрын хлорид ZnCl 2 нь үйлдвэрлэлийн чухал цайрын нэгдлүүдийн нэг юм. Хоёрдогч түүхий эд эсвэл шарсан хүдэр дээр давсны хүчлийн үйлчлэлээр гаргаж авдаг.

Цайрын хлоридын төвлөрсөн усан уусмал нь цардуул, целлюлоз (тийм учраас цаасаар шүүж болохгүй), торго зэргийг уусгана. Энэ нь нэхмэл эдлэлийн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг бөгөөд үүнээс гадна модыг ариутгах бодис, илгэн цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Цайрын хлорид нь хайлмал дахь бусад металлын ислийг амархан уусгадаг тул үүнийг олон тооны металлургийн урсгалд ашигладаг. Цайрын хлоридын уусмалыг ашиглан металлыг гагнахын өмнө цэвэрлэнэ.

Цайрын хлорид нь магнийн цементэд шүдний ломбо, электролитийн бүрэлдэхүүн хэсэг болон хуурай эсүүдэд ашиглагддаг.

Цайрын ацетат Zn(CH 3 COO) 2 нь усанд (20°С-ийн жингийн 28.5%) болон олон органик уусгагчд маш сайн уусдаг. Энэ нь даавууг будахад бэхлэгч, мод хамгаалах бодис, анагаах ухаанд мөөгөнцрийн эсрэг бодис, органик нийлэгжилтэд катализатор болгон ашигладаг. Цайрын ацетат нь шүдний цементийн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд паалан, шаазан үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.

Цайрын ацетатыг бууруулсан даралтын дор нэрэх үед үндсэн ацетат үүсэх ба молекулын бүтцэд ацетат гүүрээр ирмэгээр холбогдсон цайрын атомын тетраэдрээр хүрээлэгдсэн хүчилтөрөгчийн атом орно. Энэ нь үндсэн бериллийн ацетатаас изоморф шинж чанартай боловч үүнээс ялгаатай нь усанд хурдан гидролиз болдог нь цайрын катион дөрвөөс дээш координацын дугаартай байх чадвартай холбоотой юм.

Органик цайрын нэгдлүүд. 1849 онд Английн органик химич Эдвард Франкланд (1825-1899) цайрын алкилийг анх нийлэгжүүлсэн металл органик нэгдлүүдийг (1827 онд Зейсийн давсыг олж авсан) нээсэн нь металл органик химийн эхлэл гэж үзэж болно. Франкландын судалгаагаар органик цайрын нэгдлүүдийг органик нийлэгжилтэнд завсрын бодис болгон ашиглах эхлэлийг тавьсан бөгөөд түүний уурын нягтын хэмжилтүүд нь түүнийг элемент бүр нь хязгаарлагдмал боловч тодорхой ойр дотно байдлын хүч чадалтай гэсэн саналд (валентын онолыг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой) хүргэсэн. 1900 онд нээгдсэн Григнардын урвалжууд нь органик нийлэгжилтэнд цайрын алкилийг ихээхэн орлуулсан боловч одоо ашиглаж буй олон урвалыг цайрын нэгдлүүдэд зориулж анх боловсруулсан.

RZnX ба ZnR 2 зэрэг алкилуудыг (х нь галоген, R нь алкил) цайрыг инертийн уур амьсгалд (нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл азот) буцалгаж RX-д халааж авч болно. Ковалент ZnR 2 нь туйлшралгүй шингэн буюу бага хайлдаг хатуу бодис юм. Тэд үргэлж уусмал дахь мономер шинж чанартай бөгөөд цайрын атомын шугаман зохицуулалтаар тодорхойлогддог

C-Zn-C. Органозикийн нэгдлүүд агаарт маш мэдрэмтгий байдаг. Бага молекул жинтэй нэгдлүүд нь аяндаа гал авалцаж, цайрын ислийн утаа үүсгэдэг. Тэдний ус, спирт, аммиак болон бусад бодисуудтай үзүүлэх урвал нь Гриннардын урвалтай төстэй боловч бага эрчимтэй явагддаг. Чухал ялгаа нь нүүрстөрөгчийн давхар исэлтэй урвалд ордоггүй явдал юм.

Цайрын биологийн үүрэг.

Цайр нь биологийн идэвхит хамгийн чухал элементүүдийн нэг бөгөөд амьдралын бүх хэлбэрт зайлшгүй шаардлагатай.

Насанд хүрсэн хүний биед 2 гр орчим цайр агуулагддаг. Хэдийгээр цайр агуулсан ферментүүд ихэнх эсэд байдаг ч түүний концентраци нь маш бага байдаг тул энэ элемент хэр чухал болох нь нэлээд хожуу тодорхой болсон. Хүний хувьд цайрын хэрэгцээ, зайлшгүй хэрэгцээ нь 100 жилийн өмнө үүссэн.

Биеийн амьдралд цайрын үүрэг нь голчлон 40 гаруй чухал ферментийн нэг хэсэг байдагтай холбоотой юм. Тэд пептид, уураг, зарим эфир, альдегидийн гидролизийг катализатор болгодог. Цайр агуулсан хоёр фермент хамгийн их анхаарал хандуулсан: карбоксипептидаза А ба нүүрстөрөгчийн ангидраз.

Карбоксипептидаза А нь хоол боловсруулах явцад уураг дахь эцсийн пептидийн бондын гидролизийг хурдасгадаг. Энэ нь 34,000 орчим харьцангуй молекул жинтэй бөгөөд глютаматын үлдэгдлийн карбоксил хүчилтөрөгчийн атом болох гистидиний азотын хоёр атомтай тетраэдрээр зохицуулагдсан цайрын атомыг агуулдаг. см. УУРАГ) ба усны молекул. Загварын системийг эрчимтэй судалж байгаа хэдий ч түүний үйл ажиллагааны яг механизм нь бүрэн тодорхойгүй байгаа боловч эхний шат нь эцсийн пептидийн цайрын атомыг зохицуулах явдал гэдгийг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг.

Нүүрстөрөгчийн ангидраз нь цайр агуулсан анхны фермент (1940) бөгөөд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нүүрстөрөгчийн хүчил болгон хувиргах урвуу урвалыг хурдасгадаг. Хөхтөн амьтдын цусны улаан эсэд нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь эдэд цусанд шингэх үед урагшлах урвал (шингэнжилт) үүсдэг ба уушгинд нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарах үед урвуу урвал (шингэн алдалт) үүсдэг. Фермент нь эдгээр урвалын хурдыг ойролцоогоор сая дахин нэмэгдүүлдэг.

Ферментийн харьцангуй молекул жин нь 30,000 орчим байдаг. Бараг бөмбөрцөг хэлбэртэй молекул нь уургийн гүн "халаасанд" байрладаг нэг цайрын атомыг агуулдаг бөгөөд энд мөн мөсөн дэхь ижил дарааллаар байрладаг хэд хэдэн усны молекулууд байдаг. Цайрын атом нь гурван имидазол азотын атом ба усны молекултай тетраэдр байдлаар зохицуулагддаг. Ферментийн үйл ажиллагааны нарийн ширийнийг тогтоогоогүй байгаа ч зохицуулалттай H2O молекул иончлон Zn–OH–, нуклеофил OH– нь CO2 дахь нүүрстөрөгчийн атомтай урвалд ордог (энэ нь зөв байх магадлалтай) юм. түүний хоёр хүчилтөрөгчийн атомын устөрөгчийн холбоогоор байрлаж ) NCO 3 – үүснэ.

Фермент байхгүй тохиолдолд энэ урвал нь өндөр рН шаарддаг. Ферментийн үүрэг бол уургийн халаасанд рН 7-д зохицуулалттай усны молекулыг задлахад тохиромжтой орчинг бүрдүүлэх явдал юм.

Хожим нь цайрын функц нь ДНХ-ийн суурийн дарааллыг таних, улмаар ДНХ-ийн хуулбарлах явцад генетикийн мэдээлэл дамжуулахыг зохицуулах үүрэгтэй уурагуудад тогтсон. "Цайрын хуруу" гэж нэрлэгддэг эдгээр уургууд нь 9 эсвэл 10 Zn 2+ ион агуулдаг бөгөөд тэдгээр нь уургийн цухуйсан нугалаа ("хуруу") тогтворжуулахын тулд 4 амин хүчлүүдтэй харилцан үйлчилдэг. Уураг нь ДНХ-ийн давхар мушгиа ороож, "хуруу" тус бүр нь ДНХ-тэй холбогддог. Тэдний байршил нь ДНХ-ийн суурийн дараалалтай таарч байгаа нь үнэн зөв таних боломжийг олгодог.

Цайр нь цайр агуулсан даавар инсулины тусламжтайгаар нүүрс усны солилцоонд оролцдог. А аминдэм нь зөвхөн цайрын дэргэд ажилладаг. Нэмж дурдахад энэ нь вирусын эсрэг болон хордлогын эсрэг нөлөө үзүүлдэг.

Цайр нь амт, үнэрт нөлөөлдөг. Ургийн бүрэн хөгжилд шаардлагатай цайрын дутагдлаас болж жирэмсний эхний 3 сард олон эмэгтэйчүүд амт, үнэрийн мэдрэмжийн талаар гомдоллодог.

Хүний сэтгэцийн болон бие бялдрын чадвар, түүний биед агуулагдах цайрын хооронд тодорхой холбоо байдаг гэж үздэг. Тиймээс сайн сурдаг оюутнуудын үсэнд цайр нь хоцрогдсон оюутнуудаас илүү байдаг. Ревматизм, үе мөчний үрэвсэлтэй өвчтөнд цусан дахь цайрын хэмжээ буурч байна.

Цайрын дутагдал нь бамбай булчирхайн үйл ажиллагааны алдагдал, элэгний өвчин, шингээлт муу, ус, хоолонд хангалттай цайр агуулаагүй, хоолонд хэт их фитин (фитин цайрыг холбож, шингээхэд хэцүү) зэргээс шалтгаалж болно. Мөн архи нь бие дэх цайрын хэмжээг бууруулдаг, ялангуяа булчин болон цусны сийвэн дэх цайрын хэмжээг бууруулдаг.

Бие махбодид өдөрт 10-20 мг цайр хэрэгтэй байдаг ч цайрын дутагдлыг эмээр нөхөх нь маш хэцүү байдаг. Байгалийн хослолд цайр нь зөвхөн хоолонд агуулагддаг бөгөөд энэ нь түүний шингэцийг тодорхойлдог. Цайраар баялаг хоол хүнс бол мах, элэг, сүү, өндөг юм.

Бие махбодид цайр, зэс, төмрийн хооронд өрсөлдөөн байдаг. Тиймээс цайраар баялаг хоол хүнс хэрэглэхийн зэрэгцээ зэс, төмрөөр баялаг хоол хүнсээр хооллох хэрэгтэй. Эдгээр хоёр элемент нь бие биентэйгээ харилцан үйлчилж, биеэс гадагшилдаг тул цайрыг селентэй хамт хэрэглэж болохгүй.

Елена Савинкина

Сайн бүтээлээ мэдлэгийн санд оруулах нь амархан. Доорх маягтыг ашиглана уу

Мэдлэгийн баазыг суралцаж, ажилдаа ашигладаг оюутнууд, аспирантууд, залуу эрдэмтэд танд маш их талархах болно.

http://www.allbest.ru/ сайтад нийтлэгдсэн.

Танилцуулга

Атомын дугаар 30

Атомын масс 65.409

Нягт, кг/м 7140

Хайлах цэг, °C 419.5

Буцлах цэг, ° C 906.2

Дулааны багтаамж, кЖ / (кг ° C) 0.383

Цахилгаан сөрөг чанар 1.6

Ковалентын радиус, E 1.25

1-р ионжуулалт потенциал, эВ 9.39

Цайр нь хоёрдугаар бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элемент, Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үелэх системийн дөрөв дэх үе бөгөөд атомын дугаар 30. Энэ нь Zn (лат. Zincum) тэмдэгээр тодорхойлогддог. Хэвийн нөхцөлд энэ нь хөхөвтөр цагаан өнгөтэй хэврэг шилжилтийн металл юм (агаарт уйтгартай болж, цайрын ислийн нимгэн давхаргаар хучигдсан байдаг). Талсжих үед энэ нь зургаан өнцөгт тортой байдаг. Элемент нь 64, 66, 67, 68, 70 масстай таван тогтвортой изотоптой. Хамгийн элбэг нь 64Zn (48.89%) юм.

Цайр бол үндэсний эдийн засаг, шинжлэх ухаан, технологи, анагаах ухааны олон салбарт өргөн хэрэглэгддэг металлын нэг юм.

Цайрын янз бүрийн хэрэглээнд дараахь зүйлс орно.

цайрдах -- 45-60%

эм (антисептикийн хувьд цайрын исэл) -- 10%

хайлш үйлдвэрлэл -- 10%

резинэн дугуй үйлдвэрлэл -- 10%

тосон будаг - 10%

Энэ нь зарим фермент, гормоны нэг хэсэг учраас ургамал, амьтан, хүний амьдралд зайлшгүй шаардлагатай.

1. Нээлтийн түүх

"Цайры" гэдэг үг нь 16-17-р зууны Парацельс болон бусад судлаачдын бүтээлүүдэд байдаг. Эртний Германы "цайры" - товруу, нүдний зовиур руу буцаж очдог. Энэ металлын нэр түүхэндээ хэд хэдэн удаа өөрчлөгдсөн. "Цайры" гэдэг үгийг 1742 онд М.В.Ломоносов Орост нэвтрүүлсэн.

Цайрын металлыг анх хэзээ хайлуулж байсныг нарийн тогтоогоогүй ч 5-р зууны эхэн үед Энэтхэгт үйлдвэрлэсэн болохыг түүхэн баримт бичгүүд харуулж байна. МЭӨ Цайр ба зэсийн хайлш - гууль нь Эртний Грек, Эртний Египет, Энэтхэг, Хятадад алдартай байсан.

16-р зуунд Үйлдвэрийн нөхцөлд хайлуулах анхны оролдлогуудыг хийсэн. Гэвч үйлдвэрлэл төдийлөн сайн болсонгүй. Технологийн бэрхшээлийг даван туулах боломжгүй болсон. Тэд бусад металлын нэгэн адил цайр авахыг оролдсон - тэд хүдрийг шатааж, цайрыг исэл болгон хувиргаж, дараа нь энэ ислийг нүүрсээр багасгасан. Мэдээжийн хэрэг, цайр нь нүүрстэй харилцан үйлчлэлцэж багассан боловч хайлуулах зууханд энэ металл аль хэдийн ууршсан байсан тул хайлуулаагүй - буцлах температур нь ердөө 906 ° C байв. Тэгээд зууханд агаар байсан. Үүнийг хүлээн авсны дараа идэвхтэй цайрын уур нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, анхны бүтээгдэхүүн дахин үүссэн - цайрын исэл.

Агааргүй битүү ретортод хүдрээ багасгаж эхэлсний дараа л Европт цайрын үйлдвэрлэлийг бий болгох боломжтой болсон. Өнөөдөр "барзгар" цайрыг ойролцоогоор ижил аргаар олж авдаг бөгөөд үүнийг цэвэршүүлэх замаар цэвэршүүлдэг.

Аж үйлдвэрийн хэмжээнд цайр хайлуулах ажил мөн 18-р зуунд эхэлсэн. 1743 онд Бристол хотод Уильям Чампионын үүсгэн байгуулсан анхны цайр хайлуулах үйлдвэр ашиглалтад орж, цайрыг нэрэх аргаар үйлдвэрлэж байжээ. Бүтээгдэхүүн нь Бельги, Силезид хурдан нэвтэрсэн. 1746 онд Германд А.С.Маргграф нэрэх аргыг шаварт галд тэсвэртэй реторт дотор агаар нэвтрэхгүйгээр исэл ба нүүрсний хольцыг шохойж, дараа нь хөргөгчинд цайрын уурыг конденсацлах замаар цэвэр цайр авах Чампоны аргатай төстэй нэрэх аргыг боловсруулжээ. Маргграф өөрийн арга барилыг маш нарийн тодорхойлсон бөгөөд үүгээрээ цайрын үйлдвэрлэлийн онолын үндэс суурийг тавьсан юм. Тиймээс түүнийг цайрын нээсэн хүн гэж нэрлэдэг.

2. Байгаль дахь цайрын ордууд

Цайр нь чулуулаг, хөрсөнд төдийгүй агаар, ус, шим мандалд байдаг. Дэлхийн царцдас дахь цайрын дундаж агууламж 8.3 10-3%, үндсэн магмын чулуулагт хүчиллэг чулуулгаас (6 10-3%) бага зэрэг өндөр (1.3 10-2%), Дэлхийн далайн усанд - 0.01 мг/л. Биоген элементүүдийн нэг болох цайр нь амьтан, ургамлын эд эсэд байнга оршдог. Манай гаригийн ихэнх амьд организмд энэ металлын агууламж дунджаар 5*10-4% байдаг.

Уугуул цайр байгальд байдаггүй. Цайр нь хүдэрт голчлон нэгдлийн хэлбэрээр агуулагддаг. Энэ металлын нэгдлүүд нь полиметалл хүдрийн нэг хэсэг юм. Зөвхөн баяжуулсны дараа цайрын баяжмал нь 48-65% цайр, 12% хүртэл төмөр, 2% хүртэл зэс, 2% хүртэл хар тугалга, үүнээс гадна ул мөр, ховор металлын багахан хувийг агуулдаг.

Цайрын гол ашигт малтмал:

ZnS - сфалерит (цайрын хольц), 67.1% цайр агуулсан, өнгө - шар, хүрэн, хар;

nZnS·mFeS - тарвага, 60% -иас дээш цайр агуулсан, хүрэн хар өнгөтэй;

ZnO - цинцит, 80.3% цайр агуулсан, хар улаан өнгөтэй;

ZnCO3 - smithsonite, 64.8% ZnO агуулсан, цагаан, саарал, ногоон өнгөтэй;

Zn2SiO4(2ZnO·SiO2) - виллемит, 73% ZnO агуулсан, цагаан, шар, ногоон өнгөтэй;

H2Zn2SiO5(2ZnO·SiO2·H2O) - каламин, 67.5% ZnO агуулсан, цагаан, шар, өнгө;

ZnSO4 - цинкозит, 50.3% ZnO агуулдаг, байгальд ховор байдаг;

ZnSO4·7H2O - госларит, 28.2% ZnO агуулсан, цагаан эсвэл улаавтар өнгөтэй.

Цайр нь усны урсгалаар идэвхтэй тээвэрлэгддэг; энэ металлын шилжилт нь цайрыг хар тугалгатай хамт тээвэрлэдэг дулааны усанд онцгой шинж чанартай байдаг. Дараа нь ийм урсгалаас аж үйлдвэрт чухал байр эзэлдэг цайрын сульфид тунадасждаг.

Цайрын хүдрийн ордууд дэлхий даяар өргөн тархсан. Цайрын хүдрийг 50 гаруй оронд олборлодог.

Хятад, Австрали, Перу, Европ, Канад зэрэг улсууд цайрын олборлолтоор дэлхийд тэргүүлдэг.

Хүдэрт цайр нь ихэвчлэн хар тугалга болон зэс, алт, мөнгө зэрэг бусад металлуудтай зэрэгцэн оршдог.

Хамгийн түгээмэл цайрын эрдэс бол цайрын сфалерит гэгддэг сфалерит (ZnS) бөгөөд одоогоор олборлож буй цайрын бүх ордод байдаг. Дэлхийн гадаргад ойрхон байрладаг цайрын хүдэр нь ихэвчлэн исэл ба карбонатууд байдаг.

Дэлхий дээрх цайрын нөөц 1900 сая тонн, нөөц (уул уурхайд ашиглах боломжтой) ойролцоогоор 250 сая тонн байна. Цайрын хамгийн том нөөц нь Австрали (нийт 22.4%), Хятад (17.2%) юм.

Цайрын ордын нөөц 2010 онд мянган тонн

ОХУ-ын түүхий эдийн нөөц

Дэлхийн цайрын нөөцийн Оросын эзлэх хувь 14% байгаа хэдий ч энэ металлын дэлхийн үйлдвэрлэлд эзлэх хувь харьцангуй бага бөгөөд ердөө 3% орчим байна. Энэ нь одоо байгаа орд газруудын ашиглалт хангалтгүй байгаатай холбоотой.

Нөөцийн ойролцоогоор 82% нь Зүүн Сибирь, Уралын бүс нутагт, үлдсэн 18% нь Баруун Сибирь, Алс Дорнод, Хойд Кавказын бүс нутагт байрладаг. ОХУ-ын хамгийн том цайрын ордууд нь Холоднинское, Озерное, Корбалихинское, Гайское, Узелгинское, Учалинское, Николаевское юм.

Цайрын ордын 80 орчим хувь нь далд, 8 хувь нь газрын гадарга дээр, үлдсэн нь хосолсон төрлийн орд юм. Харин үйлдвэрлэлийн хэмжээний хувьд ил уурхайгаас 15%, далд уурхайгаас хүдрийн 64%, нийт үйлдвэрлэлийн 21%-ийг хосолсон олборлолт эзэлж байна.

Одоогийн байдлаар дэлхийн хэмжээнд хэрэглэж буй цайрын дөнгөж 60 орчим хувийг олборлосон хүдрээс, үлдсэн 40 хувийг цайр агуулсан хаягдал, хаягдал төмрийн боловсруулалтаас гаргаж байна. Дэлхий дахинд дахин боловсруулалтын түвшин жил бүр нэмэгдэж байна. Өнөөдөр дэлхийн хэмжээнд цайр агуулсан хог хаягдлын 90 гаруй хувийг цуглуулж, боловсруулж байна. Ихэвчлэн эдгээр нь үйлдвэрлэлийн хог хаягдал, эсвэл хуучирсан бүтэц, бүтэц, машин, тоног төхөөрөмж, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл юм.

3. Физик шинж чанар

Цэвэр хэлбэрээрээ цайр нь нэлээд уян хатан мөнгөлөг цагаан металл юм. Энэ нь зургаан өнцөгт тортой. Өрөөний температурт энэ нь хэврэг, хавтан нугалахад талстуудын үрэлтээс хагарах чимээ сонсогддог, цутгамал төлөвт энэ нь уян хатан чанар багатай боловч аль хэдийн 100-150 ° C-д даралтаар амархан боловсруулдаг. , тамга, гүн зурах, нимгэн хуудас болгон өнхрүүлэн, миллиметрийн зуу орчим фракц зузаантай тугалган цаас, утас. Цаашид халаахад (200 хэмээс дээш) цайр нь нунтаг болж сийрэгжих хүртэл маш хэврэг болдог. Бохирдол, тэр ч байтугай бага зэрэг нь цайрын эмзэг байдлыг эрс нэмэгдүүлдэг.

Үл хөдлөх хөрөнгө:

энэ элементийн атомын радиус: -1.37E, ионы радиус - Zn2+ -0.83E;

дараах параметрүүдтэй зургаан өнцөгт тортой байна.

a = 0.26649 нм, в = 0.49468 нм;

нягт, г/см3: хатуу төлөвт 20°С - 7.1 - 7.2, шингэн төлөвт 450°С -6.6;

хайлах температур, ° C: - 419.4, буцалгах - 905.4;

дулаан, кЖ / кг: хайлах - 100.8, ууршилт - 1.75;

дулааны багтаамж, Ж/(кг.К): хатуу төлөвт 20°С -394, шингэн төлөвт 450°С -502;

дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, Вт/(м.К): хатуу төлөвт 20°С -111, шингэн төлөвт 450°С - 60;

тодорхой цахилгаан дамжуулах чанар, 20 ° C, (MSm/m) -15.9;

хувийн цахилгаан эсэргүүцэл, μΩ.m: хатуу төлөвт 20°С - 0.059, шингэн төлөвт 420°С - 0.354;

20-200°С температурын хязгаарт шугаман тэлэлтийн коэффициент, К-1 -29.8.10-6

дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн температурын коэффициент, K-1 - 0D5.10-3

цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент, K"1 - 4.17.10-3

соронзон шинж чанар - диамагнит;

4. Химийн шинж чанар

Zn атомын гадаад электрон тохиргоо нь 3d104s2. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. 0.76 В-ийн хэвийн исэлдэлтийн потенциал нь цайрыг идэвхтэй металл, энергийг бууруулдаг бодис гэж тодорхойлдог. 100 ° C хүртэл температурт агаарт цайр хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Чийглэг агаарт, ялангуяа CO2 байгаа тохиолдолд металл нь энгийн температурт ч үндсэн цайрын бикарбонат үүсэх замаар задардаг.

Улаан-халуун температурт энэ нь усны уураар исэлдэж, устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулж болно. Агаарт хангалттай халах үед энэ нь тод ногоон цэнхэр дөлөөр шатаж, цайрын исэл үүсгэдэг бөгөөд ихээхэн хэмжээний энерги ялгаруулдаг.

Цуврал стресст цайрын эзэлдэг газрын дагуу устөрөгч ялгаруулж шингэрүүлсэн хүчилд амархан уусдаг. Энэ тохиолдолд төвлөрсөн хүчил нь азотын исэл, шингэрүүлсэн хүчил нь аммиак болж буурдаг. Конц дахь уусгах. H3S04 нь устөрөгч биш харин хүхрийн давхар ислийг ялгаруулдаг.

Цайрын нунтаг ба хүхрийн холимог нь халах үед тэсрэх урвалд ордог.

Цайр нь ууранд ч азоттой харьцдаггүй, гэхдээ улаан халуунд аммиактай амархан урвалд орж цайрын нитрид - Zn3Na үүсгэдэг.

Цайрыг ацетилений урсгалд халаахад үүссэн цайрын карбид ZnC нь ус, шингэрүүлсэн хүчилтэй хамт задардаг.

Металл цайрыг фосфорын ууранд 440-780 ° C хүртэл халаахад фосфидууд үүсдэг - Zn3Ps ба ZnP2.

Хайлсан төлөвт цайр нь Cu, Ag, Au, Cd, Hg, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn зэрэг олон металлуудтай тодорхойгүй хугацаагаар холилддог.

Цайр нь олон металлтай нэгдлүүд үүсгэдэг, жишээлбэл: Cu, Ag, Au, Mn, Fe, Co, Ni, Pf, Pd, Rh, Sb, Mg, Ca, Li, Na, K.

Цайр нь шүлтлэг, түүнчлэн аммиак, аммонийн хлоридын усан уусмалд, ялангуяа халах үед амархан уусдаг. Цайрыг зөвхөн шүлтлэгт төдийгүй хүчилд уусгах хурд нь түүний цэвэршилтээс хамаарна. Маш цэвэр цайр аажмаар уусдаг бөгөөд үйл явцыг хурдасгахын тулд уусмал руу зэсийн сульфатын өндөр шингэрүүлсэн уусмалаас хэдэн дусал дусаахыг зөвлөж байна (гальван хосуудын дүр төрх).

Металл бус металлуудтай харилцан үйлчлэл

Агаарт хүчтэй халах үед цайрын исэл үүсгэхийн тулд тод цэнхэрдүү өнгийн дөлөөр шатдаг.

Гал асаах үед хүхэртэй хүчтэй урвалд ордог.

Катализаторын хувьд усны уур байх үед галогентэй хэвийн нөхцөлд урвалд орно.

Zn + Cl2 = ZnCl2

Фосфорын уур цайр дээр үйлчлэхэд фосфидууд үүсдэг.

Zn + 2P = ZnP2 эсвэл

3Zn + 2P = Zn3P2

Цайр нь устөрөгч, азот, бор, цахиур, нүүрстөрөгчтэй харьцдаггүй.

Устай харилцах

Улаан халуунд усны ууртай урвалд орж цайрын исэл ба устөрөгч үүсгэдэг.

Zn + H2O = ZnO + H2

Хүчилтэй харилцан үйлчлэл

Металлын цахилгаан химийн хүчдэлийн цувралд цайр нь устөрөгчийн өмнө байрладаг бөгөөд түүнийг исэлдүүлэхгүй хүчлээс зайлуулдаг.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Шингэрүүлсэн азотын хүчилтэй урвалд орж цайрын нитрат, аммонийн нитрат үүсгэдэг.

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

Төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчлүүдтэй урвалд орж цайрын давс, хүчил бууруулах бүтээгдэхүүн үүсгэдэг.

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Шүлттэй харилцан үйлчлэл

Шүлтлэг уусмалуудтай урвалд орж гидроксо комплекс үүсгэдэг.

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

ууссан үед энэ нь цинкат үүсгэдэг:

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2

Аммиактай харилцан үйлчлэх

550-600 хэмийн температурт хийн аммиактай бол цайрын нитрид үүсгэдэг.

3Zn + 2NH3 = Zn3N2 + 3H2

аммиакийн усан уусмалд уусч, тетраамминий цайрын гидроксид үүсгэдэг.

Zn + 4NH3 + 2H2O = (OH)2 + H2

Исэл ба давстай харилцан үйлчлэх

Цайр нь түүний баруун талд байрлах хүчдэлийн цуваа дахь металуудыг давс, ислийн уусмалаас нүүлгэн шилжүүлдэг.

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

Zn + CuO = Cu + ZnO

5. Цайрын нэгдлүүд

Цайрын исэл нь үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал цайр агуулсан нэгдэл юм. Гуулин үйлдвэрлэлийн дайвар бүтээгдэхүүн болохын хувьд энэ нь металаас өмнө алдартай болсон. Цайрын оксидыг хүдэр хайлуулах явцад үүссэн цайрын уурыг агаарт шатаах замаар гаргаж авдаг. Урьдчилан цэвэршүүлсэн цайраас гаргаж авсан уурыг шатаах замаар илүү цэвэр, цагаан бүтээгдэхүүн гарна.

Ерөнхийдөө цайрын исэл нь цагаан, нарийн ширхэгтэй нунтаг юм. Халах үед түүний өнгө нь болор торноос хүчилтөрөгчийг зайлуулсны үр дүнд шар болж өөрчлөгддөг. Цайрын исэлд 0.02-0.03% илүүдэл металл цайр нэмснээр та шар, ногоон, хүрэн, улаан гэсэн бүхэл бүтэн өнгө авах боломжтой боловч цайрын ислийн байгалийн хэлбэр болох цинцитийн улаавтар сүүдэр нь өөр шалтгаанаар гарч ирдэг. манган эсвэл төмөр байгаатай холбоотой. Цайрын оксид ZnO нь амфотер шинж чанартай; хүчилд уусч цайрын давс, шүлтлэгт уусч - ба 2- зэрэг гидроксинат үүсгэдэг.

Цайрын давсны усан уусмалд шүлт нэмэхэд цайрын гидроксид нь желатин цагаан тунадас хэлбэрээр үүсдэг. Цайрын гидроксид нь исэл шиг амфотер шинж чанартай:

Zn(OH)2 + 2OH- = 2-

Усан уусмалд уусдаг сульфид болон цайрын давстай урвалд ороход цайрын сульфид нь цагаан тунадас хэлбэрээр ялгардаг. Хүчиллэг орчинд цайрын сульфид тунадас үүсгэдэггүй. Устөрөгчийн сульфидын ус нь цайрын сульфидыг зөвхөн сул хүчлийн анионууд, жишээлбэл, ацетат ионууд байгаа тохиолдолд тунадас үүсгэдэг бөгөөд энэ нь орчны хүчиллэгийг бууруулдаг бөгөөд энэ нь уусмал дахь сульфидын ионы концентрацийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Сфалерит бол хамгийн түгээмэл цайрын эрдэс бөгөөд металлын гол эх үүсвэр боловч өндөр температурт илүү тогтвортой байдаг хоёр дахь байгалийн, маш ховор хэлбэр болох вурцитийг бас мэддэг. Цэвэр цайрын сульфид нь цагаан өнгөтэй бөгөөд цайрын оксидын нэгэн адил энэ зорилгоор цайрын сульфат, барийн сульфидын усан уусмалыг урвалд оруулах замаар барийн сульфаттай хамт бэлтгэдэг.

Шинээр тунадасжсан цайрын сульфид нь хүхэрт устөрөгчийг ялгаруулж эрдэс хүчилд амархан уусдаг.

ZnS + 2H3O+ = Zn2+ + H2S + 2H2O

Цайрын хлорид нь үйлдвэрлэлийн чухал цайрын нэгдлүүдийн нэг юм. Хоёрдогч түүхий эд эсвэл шарсан хүдэр дээр давсны хүчлийн үйлчлэлээр гаргаж авдаг.

Цайрын хлоридын төвлөрсөн усан уусмал нь цардуул, целлюлоз (тиймээс тэдгээрийг цаасаар шүүж болохгүй), торго зэргийг уусгана. Энэ нь нэхмэл эдлэлийн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг бөгөөд үүнээс гадна модыг ариутгах бодис, илгэн цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

6. Цайрын үйлдвэрлэл

Цэвэр цайрын хүдэр байгальд бараг байдаггүй гэдгийг мэддэг. Цайрын нэгдлүүд нь ихэвчлэн 1-5% Zn агуулсан полиметалл хүдрийн нэг хэсэг тул тэдгээрийг урьдчилан баяжуулж цайрын баяжмалыг гаргаж авдаг бөгөөд 50-65% цайр, 12% хүртэл төмөр, 2% хүртэл зэс, 2% хар тугалга, дээр нь ул мөр, ховор металлын фракц. Цайрын баяжмал, хүдрийн энэхүү нарийн төвөгтэй найрлага нь цайрын үйлдвэрлэл удаан хугацаанд бий болсон шалтгаануудын нэг юм. Орчин үеийн технологиуд нь полиметалл цайрын хүдрийг боловсруулахад бэрхшээлтэй хэвээр байна.

Цайрын баяжмалыг шарж, цайрын сульфидыг исэл болгон хувиргадаг.

2ZnS + 2O2 = 2ZnO + 2SO2^

Ислээс цэвэр металл цайр авах нь хоёр аргаар боломжтой.

Одоогийн байдлаар цайр авах гол арга бол электролит эсвэл гидрометаллургийн арга юм. Энэ нь кальцижуулсан баяжмалыг хүхрийн хүчлээр боловсруулах замаар гаргаж авсан цайрыг сульфатаас электролитийн аргаар салгах явдал юм. Үүссэн сульфатын уусмалыг хольцоос цэвэрлэж, цайрын тоосоор тунадасжуулж, дараа нь гадаргууг хар тугалга эсвэл винил хуванцараар бүрсэн тусгай ваннд электролиз хийнэ. Дараа нь цайрыг хөнгөн цагааны катод дээр байрлуулж, индукцийн зууханд хайлуулахын тулд өдөр бүр зайлуулдаг.

Цайр авах энэ аргын тусламжтайгаар хүдэр 93-94% (хэрэв хаягдал боловсруулсан бол) үйлдвэрлэх боломжтой, өөрөөр хэлбэл цайрын олборлолт бараг 100% явагддаг. Үүнээс гадна үүссэн металлын цэвэр байдал 99.95% байна. Ийм үйлдвэрлэлийн хаягдлаас цайрын сульфат, түүнчлэн кадми, хар тугалга, зэс, тэр ч байтугай алт, мөнгө авах боломжтой. Заримдаа In, Ga, Ge, Tl-ийг олж авдаг.

Металл цайр олж авах өөр нэг арга (энэ нь удаан хугацааны туршид бий болсон) бол пирометаллургийн эсвэл нэрэх арга юм. Энэ арга нь дараах байдалтай байна. Сараалж дээр байрлуулсан буталсан хүдрийн давхаргаар (нунтагласан төлөвт) агаар эсвэл зарим хий нь доороос ийм хурдтайгаар тэжээгддэг бөгөөд түүний тийрэлтэт онгоц материалаар дамжин түүнийг эрчимтэй холино. Энэ нь зөвхөн шингэн л буцалгаж чаддаг тул "шингэн" төлөвт байгаа нунтаг хүдрийг "буцалгах" хэлбэр болж хувирав. Шарсан баяжмалаас цайрыг 1200-1300 градусын температурт коксоор ангижруулж, үүссэн цайрын уурыг өтгөрүүлж, дараа нь хэвэнд хийнэ.

Өмнө нь засварын ажлыг гараар арчлах шаардлагатай шатаасан шавараар хийсэн бөгөөд дараа нь тэдгээрийг галд тэсвэртэй материалаар хийсэн босоо механикжсан ретортоор сольсон.

Хүдрийн хатуу тоосонцор ба хий хоорондоо нягт холбоотой байдаг тул "шингэн давхарга" дахь химийн урвал маш өндөр хурдтай явагддаг. Шингэн давхаргатай шатаах аргыг ашиглах нь баяжмалаас цайрыг сайтар гарган авах замаар зуухны бүтээмжийг 3-4 дахин нэмэгдүүлдэг.

Энэ арга нь сульфидын хүдэр, баяжмалыг хуурах, харьцангуй дэгдэмхий металлыг сублимацияжуулах, янз бүрийн бодисыг шохойжуулах, хөргөх, хатаах зэрэгт маш үр дүнтэй байдаг.

Цайрыг босоо амны зууханд хар тугалга-цайрын баяжмалаас гаргаж авдаг. Нэрэлтийн цайрыг ялгах (шингэн цайрыг төмрөөс салгах, 500 ° C-ийн температурт хар тугалгын хэсгийг салгах) аргаар цэвэршүүлдэг. Ийм цэвэрлэгээ хийснээр металлын цэвэршилтийг 98.7% болгох боломжтой.

Заримдаа цэвэршүүлэх замаар илүү төвөгтэй, үнэтэй цэвэршүүлэх аргыг ашигладаг бөгөөд энэ нь металыг 99.995% -ийн цэвэршилттэй болгож, үнэ цэнэтэй кадмийг нөхөн сэргээх боломжийг олгодог.

цайрын нэрэх химийн

7. Өргөдөл

Сүүлийн жилүүдэд металлын эрэлт нэмэгдэж байгаа нь голчлон эдийн засгийн янз бүрийн салбарт - автомашин, төмөрлөг, нисэх онгоц, хоолойн үйлдвэрлэл, механик инженерчлэл, барилга, анагаах ухаан, резинэн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл зэрэгт цайрыг өргөнөөр ашиглаж байгаатай холбоотой юм. болон будаг, лак.

Дэлхийд үйлдвэрлэсэн цайрын талаас илүү хувь нь ганг зэврэлтээс хамгаалахад зарцуулагддаг - цайрдсан. Энэхүү хамгаалалтын механизм нь бусад зэврэлтээс хамгаалах бүрхүүлээс ялгаатай: кобальт, никель, кадми, цагаан тугалга - эдгээр бүх элементүүд нь металлын үйл ажиллагааны цувралд төмрийн дараа ордог. Энэ нь тэд төмрөөс илүү химийн хувьд тэсвэртэй байдаг гэсэн үг бөгөөд тэдгээр нь гангийн гадаргууг хүрээлэн буй орчны нөлөөллөөс бүрхдэг; Цайр нь эсрэгээрээ төмрөөс илүү химийн хувьд идэвхтэй байдаг, энэ нь агаар мандлын түрэмгий бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй эрт урвалд ордог. Цайр нь төмрийг гадны нөлөөллөөс механикаар хамгаалаад зогсохгүй химийн бодисоор хамгаалдаг нь харагдаж байна. Үүний үр дүнд үүссэн цахилгаан химийн процесс нь цайрыг устгаж, үндсэн металлыг аюулгүй байлгадаг. Ийм бүрхүүл нь бүрэн бүтэн байдлыг зөрчсөн тохиолдолд үр дүнтэй ажиллах болно - чип эсвэл зураас.

Цайрдсан хуудсыг дээврийн материал болгон ашигладаг бөгөөд ус (хувин, сав) -тай байнга харьцдаг эд зүйлсийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Бусад металлуудтай цайрын хайлш нь бас чухал ач холбогдолтой юм. Эрт дээр үеэс алдартай гууль (зэс, цайрын хайлш) нь конденсаторын хоолой, хайрцагны ханцуй, янз бүрийн хаалттай хавхлага, радиатор болон бусад зүйлийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Тодорхой концентрацид нэвтрүүлсэн цайр нь зэсийн механик шинж чанарыг (түүний хүч чадал, уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй) үргэлж сайжруулдаг. Үүнээс гадна, ийм танилцуулга нь хайлшийн өртөгийг бууруулдаг - эцсийн эцэст цайр нь зэсээс хамаагүй хямд байдаг.

Цайрын хайлшийг хэвлэх ажилд ашиглаж эхэлсэн бөгөөд цутгамал фонтыг аажмаар сурьма-цагаан тугалга-хар тугалга хайлшаар сольсон. Одоо 95% цайр, 3% хөнгөн цагаан, магни агуулсан №3 хайлш улам бүр ашиглагдаж байна. Цайр нь зураг, гэрэл зургийг хэвлэмэл хэлбэрээр хуулбарлах боломжийг олгодог клише хийхэд хэрэглэгддэг.

Цианидын уусмалаас алт, мөнгийг нүүлгэн шилжүүлэхэд тоос хэлбэрийн цэвэр цайр ашигладаг; зэс, кадмиас цайрын сульфатын уусмалыг цэвэрлэх зориулалттай. Цайр нь хар тугалга нь шингэн хар тугалгад уусдаггүй металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг тул хар тугалгыг үнэт металлаас ялгахад ашигладаг.

Пиротехникийн салбарт цайрын тоосыг цэнхэр дөл гаргахад ашигладаг. Нунтаг цайрыг техникийн объект, барилга байгууламжийн тусгай хамгаалалтын будаг бэлтгэхэд ашигладаг.

Цэвэр цайрын хуудсыг гальваник эсийн үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг.

Цайрын нэгдлүүдийг өргөн хэрэглэдэг. Цайрын оксидын ZnO-ийн үйлдвэрлэлийн гол хэрэглээ нь резин үйлдвэрлэхэд зориулагдсан бөгөөд энэ нь анхны резинийг вулканжуулах хугацааг багасгадаг. Хатаах тостой холилдоход цайрын исэл нь цайрын цагаан болж хувирдаг бөгөөд үүнийг зураачид ашигладаг. Үүнээс гадна ZnO нь шилний ашиглалтын хугацааг уртасгадаг тул тусгай шил, паалан, паалан үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хэрэглээний бас нэг чухал талбар бол саармагжуулах гоо сайхны оо, эмийн бэлдмэлийн найрлага юм.

Цайрын хлорид ZnCl2 нь нэхмэл эдлэлийн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг бөгөөд үүнээс гадна мод, илгэн цаас үйлдвэрлэхэд антисептик болгон ашигладаг.

Цайрын хлоридыг олон тооны металлургийн урсгалд ашигладаг. ZnCl2 уусмалыг ашиглан металлыг гагнахын өмнө цэвэрлэнэ.

8. Цайрын хоруу чанар

Цайр нь 150-600 мг тунгаар хортой шинж чанартай байдаг, үхлийн тун нь 6 г байдаг аж үйлдвэрийн нөхцөлд цайр хайлах цэгээс (419.5 ° C) дээш халсан газар агаарт цайрын исэл байж болно; Энэ нь хортой бөгөөд амьсгалах үед жихүүдэс хүрэх, толгой өвдөх, дотор муухайрах, ханиалгах зэргээр илэрдэг цутгамал халуурах өвчин үүсгэдэг. Цайрын оксидын хамгийн их зөвшөөрөгдөх концентраци нь 0.5 мг / м3 байна. Цэвэр цайр нь хүний хувьд аюултай биш, хордлого нь ихэвчлэн хүнцэл, сурьма, хар тугалганы хольцоор бохирдсон техникийн цайртай холбоотой байдаг. Физиологийн үүднээс авч үзвэл цайр нь хүн, амьтан, ургамлын аль алинд нь зайлшгүй шаардлагатай элемент юм.

9. Цайр ба түүний хүний биед үзүүлэх үүрэг

Цайр нь биеийн аль ч эсийн хэвийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай. Ер нь хүний биед 2-3 гр цайр байх ёстой. Үүний ихэнх хэсэг нь арьс, элэг, бөөр, нүдний торлог бүрхэвч, үс, эрэгтэйчүүдэд түрүү булчирхайн булчирхайд байдаг.

Цайр бол амин чухал микроэлементүүдийн нэг юм:

амьсгалын болон бусад физиологийн үйл явцтай холбоотой 40 гаруй металлоферментийн нэг хэсэг юм. Тэд пептид, уураг, зарим эфир, альдегидийн гидролизийг катализ болгодог;

инсулин зэрэг амин чухал дааврын бүрэлдэхүүн хэсэг юм;

цусны улаан эс болон бусад цусны эсүүд үүсэхэд шаардлагатай;

ДНХ-ийн холбогдох хэсгүүдэд мессенжер РНХ молекулуудын нийлэгжилт (транскрипт), Т эсийн дархлааны тогтолцооны үйл ажиллагаа, липид, уургийн солилцоо, рибосом ба биополимерыг тогтворжуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг;

инсулины улмаас нүүрс усны солилцоонд оролцдог, үүнээс гадна витамин А нь зөвхөн цайр байгаа тохиолдолд биед шингэдэг, С, Е витаминууд нь энэ элементгүйгээр шингэдэггүй;

Энэ нь бие махбодийн физиологийн хамгийн чухал үйл ажиллагааг хангадаг фермент ба цогцолборуудын нэг хэсэг юм.

Эсийн боловсрол, өсөлт, бодисын солилцоо (бодисын солилцоо), уургийн нийлэгжилт, шархыг эдгээх;

Бактери, вирус, хавдрын эсүүдийн эсрэг чиглэсэн дархлааны урвалыг идэвхжүүлэх;

нүүрс ус, өөх тосыг шингээх;

Санах ойг хадгалах, сайжруулах;

Амт, үнэрлэх мэдрэмжийг хадгалах;

Ясны үүсэх

Торлог бүрхэвчийн тогтвортой байдал, нүдний линзний ил тод байдлыг хангах;

Бэлгийн эрхтнүүдийн хэвийн хөгжил, үйл ажиллагаа.

Хүн цайрыг голчлон хоол хүнснээс авдаг. Хүний биед энэ эрдэс өдөрт 10-20 мг шаардлагатай байдаг. Энэ нь лууван, манжин, төмс, интоор, чавга, алим, байцаа, сармис, мөөг, буурцагт ургамал, үр тариа, самар, өндөг, бяслаг, сүү, далайн хоол, мах зэрэг хүнсний бүтээгдэхүүнд агуулагддаг.

Цусан дахь цайрын хэмжээ бага байх нь атеросклероз, элэгний хатуурал, хорт хавдар, зүрхний өвчин, хэрх, үе мөчний үрэвсэл, чихрийн шижин, ходоод, арван хоёр нугасны гэдэсний шархлаа, биеийн шархлаа зэрэг олон өвчний шинж чанартай байдаг.

Цайрыг хэтрүүлэн хэрэглэвэл сул дорой байдал, хордлогын аюул ажиглагддаг, учир нь цайр нь 150-600 мг тунгаар хортой шинж чанартай байдаг тул үхлийн тун нь 6 г хорт хавдар үүсгэдэг. Цайрын исэл ба түүний металлын тоос нь уушгинд эмгэг өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Энэ металлын нэгдлүүд арьсанд хүрэхэд экзем, дерматит үүсдэг.

Хүний амьдралд цайрын хэрэгцээ

Цайр бол үйлдвэрлэлийн хамгийн түгээмэл металлуудын нэг юм. Онцлог шинж чанараараа даралт болон өндөр температурт боловсруулахад маш хялбар бөгөөд үндэсний эдийн засаг, шинжлэх ухаан, технологи, анагаах ухааны олон салбарт өргөн хэрэглэгддэг.

Зэврэлтээс хамгаалах бүрхүүл үйлдвэрлэх хурдацтай өсөлтийн ачаар металлын эрэлт өндөр хэвээр байна. Цайрын бүрээс нь бусадтай харьцуулахад илүү найдвартай байдаг, учир нь цайр нь төмрийг гадны нөлөөллөөс механикаар хамгаалаад зогсохгүй химийн аргаар хамгаалдаг.

Цайр нь мөн хамгийн чухал биологийн идэвхит элементүүдийн нэг бөгөөд амьдралын бүх хэлбэрт зайлшгүй шаардлагатай.

Хүний биед 2 гр орчим цайр агуулагддаг. Хэдийгээр цайр агуулсан ферментүүд ихэнх эсэд байдаг ч түүний концентраци маш бага байдаг тул энэ элемент хэр чухал болох нь нэлээд хожуу тодорхой болсон; 100 жилийн өмнө цайрын хэрэгцээ, хүн төрөлхтөнд зайлшгүй шаардлагатай байсан.

Цайрын судалгаа одоо ч үргэлжилж байна. Хэдийгээр энэ металл нь үл анзаарагдам, хямд боловч цайр нь дэлхий даяар олон мянган хэрэглээг олсон.

Лавлагаа

1. Живопистев В.П., Селезнева Е.А. Элементүүдийн аналитик хими. "Шинжлэх ухаан" Москва 1975.- 543 х.

2. Химийн элементүүдийн алдартай номын сан. М., Наука, 1977

3. Химийн элементүүдийн шинж чанар - Химичийн гарын авлага. Zinc-chem100.ru

4. Казаков Б.И. Атлантисын металл (цайрын тухай). М.: Металлурги, 1984- 128 х.

5. Химийн элементүүдийн алдартай номын сан. Цайр- http://n-t.ru/ri/ps/

6. Зефиров N. S. (ерөнхий редактор) Химийн нэвтэрхий толь: 5 боть - Москва: Оросын агуу нэвтэрхий толь бичиг, 1999. - Боть 5. - 378 х.

Allbest.ru дээр нийтлэгдсэн

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Цайрын байгальд тархалт, үйлдвэрлэлийн олборлолт. Цайр авах түүхий эд, түүнийг олж авах арга. Цайрын үндсэн ашигт малтмал, түүний физик, химийн шинж чанар. Цайрын хэрэглээний хамрах хүрээ. Дэлхийн царцдас дахь цайрын агууламж. ОХУ-д цайрын олборлолт .

хураангуй, 2010 оны 11-р сарын 12-нд нэмэгдсэн

Үелэх систем дэх цайр, кадми фосфат, мөнгөн усны байрлал D.I. Менделеев. Тэдний байгальд тархалт, физик, химийн шинж чанар. Цайрын фосфат авах. Цайрын исэлдэлтийн шинж чанарыг нэгтгэх, судлах.

курсын ажил, 2014.10.12 нэмэгдсэн

Цайрын физик, химийн шинж чанар, хэрэглээ. Цайр агуулсан хүдэр ба баяжмалын материалын найрлага. Цайрын баяжмалыг боловсруулах арга . Цайрын электродууд: электролизийн үйл явц, түүний хэрэгжилт, засвар үйлчилгээний үндсэн үзүүлэлтүүд.

курсын ажил, 2012.07.08 нэмэгдсэн

Цайрын селенидийн болор торны бүтцэд янз бүрийн хольцын нөлөөллийн онцлог, түүний физик-химийн шинж чанарууд. Цайрын селенидын допинг, хольцын тархалт. Янз бүрийн хольцтой цайрын селенид хэрэглэх.

курсын ажил, 2017-01-22 нэмэгдсэн

танилцуулга, 2013 оны 02-р сарын 16-нд нэмэгдсэн

Цайрын селенидын нэгдлийн шинж чанар, бүтцийн шинж чанар. Үүнийг олж авах янз бүрийн аргын онцлог, технологийн тодорхойлолт. Хагас дамжуулагч допингийн үйлдвэрлэлийн зарчим. Цайрын селенидын хайлшлах нэмэлтүүд ба хайлштай дээжийн шинж чанарын тодорхойлолт.

курсын ажил, 2017-01-22 нэмэгдсэн

Зэсийн дэд бүлгийн элементүүдийн ерөнхий шинж чанар. Зэс ба түүний нэгдлүүдийн химийн үндсэн урвалууд. Мөнгө, алтны шинж чанарыг судлах. Цайрын дэд бүлгийн шинж чанарыг харгалзан үзэх. Хүдрээс цайр авах. Цайр, мөнгөн усны химийн шинж чанарыг судлах.

танилцуулга, 2015/11/19 нэмэгдсэн

Калининград хотын хотжсон экосистемийн хөрсөн дэх микрофлорын чанарын болон тоон найрлагад цайрын үзүүлэх нөлөөнд дүн шинжилгээ хийж, өөрсдийн туршилтыг хийж байна. Өндөр концентрацитай цайрын эсэргүүцэл үзүүлдэг бичил биетний бүлэг тодорхойлох.

курсын ажил, 2015-02-20 нэмэгдсэн

Кобальтын физик-химийн шинж чанар. Цайрын нарийн төвөгтэй нэгдлүүд. Ион солилцуурт хлоридын уусмалаас цайрын агууламжтай Co-ийн сорбцийн концентрацийг судлах. Шинэ бүтээлийг хэрэгжүүлэх явцад гарсан техникийн үр дүн.

хураангуй, 2014/10/14 нэмсэн

Химийн элемент болох цайр, зэсийн шинж чанар, Менделеевийн үелэх системд эзлэх байр суурь. Пирометаллургийн болон электролитийн аргаар полиметалл хүдрээс цайр авах. Цахилгаан техник, үйлдвэрлэлд зэсийг ашиглах арга.

Энэ нь Менделеевийн үелэх системийн хоёрдогч дэд бүлэг болох хоёрдугаар бүлэгт байрладаг бөгөөд шилжилтийн металл юм. Элементийн серийн дугаар нь 30, масс нь 65.37. Атомын гаднах давхаргын электрон тохиргоо 4s2 байна. Цорын ганц бөгөөд тогтмол нь "+2". Шилжилтийн металлууд нь янз бүрийн зохицуулалтын тоо бүхий цогцолбор үүсгэгч үүрэг гүйцэтгэдэг цогц нэгдлүүд үүсдэгээрээ тодорхойлогддог. Энэ нь цайрын хувьд ч хамаатай. 64-70 масстай байгальд тогтвортой 5 изотоп байдаг. Түүнчлэн 65Zn изотоп нь цацраг идэвхт, хагас задралын хугацаа 244 хоног байна.

Цайр бол мөнгөлөг хөх өнгөтэй металл бөгөөд агаарт өртөх үед хамгаалалтын ислийн хальсаар бүрхэгдэж, гялбаагаа нуудаг. Оксидын хальсыг арилгахад цайр нь металлын шинж чанарыг харуулдаг - гэрэлтэх, тод гэрэлтэх шинж чанар. Байгальд цайр нь олон ашигт малтмал, хүдэрт байдаг. Хамгийн түгээмэл нь: клиофан, цайрын хольц (сфалерит), вурцит, марматит, каламин, смитсонит, виллемит, цинцит, франклинит.

Смитсонит

Холимог хүдрийн нэг хэсэг болох цайр нь түүний байнгын хамтрагчид болох талли, германий, индий, галли, кадмитай уулздаг. Дэлхийн царцдас 0,0076% цайр агуулдаг бөгөөд энэ металлын 0,07 мг/л нь далайн усанд давс хэлбэрээр агуулагддаг. Энгийн бодис болох цайрын томъёо нь Zn, химийн холбоо нь металл юм. Цайр нь зургаан өнцөгт шигүү талст тортой.

Цайрын физик, химийн шинж чанар

Цайрын хайлах цэг нь 420 ° C байна. Ердийн нөхцөлд энэ нь хэврэг металл юм. 100-150 0С хүртэл халаахад цайрын уян хатан чанар, уян хатан чанар нэмэгдэж, металл болон өнхрөх тугалган цааснаас утас үйлдвэрлэх боломжтой. Цайрын буцалгах цэг нь 906 ° C байна. Энэ металл нь маш сайн дамжуулагч юм. 200 ° C-аас эхлэн цайр амархан нунтаглаж саарал нунтаг болж, уян хатан чанараа алддаг. Металл нь сайн дулаан дамжуулалт, дулаан багтаамжтай байдаг. Тайлбарласан физик үзүүлэлтүүд нь бусад элементүүдтэй нэгдлүүд дэх цайрыг ашиглах боломжийг олгодог. Гуулин бол хамгийн алдартай цайрын хайлш юм.

Гуулин үлээвэр хөгжим

Хэвийн нөхцөлд цайрын гадаргуу нь уйтгартай саарал цагаан бүрэх хэлбэрээр нэн даруй ислээр бүрхэгдсэн байдаг. Энэ нь агаарт байгаа хүчилтөрөгч нь цэвэр бодисыг исэлдүүлдэгтэй холбоотой юм. Энгийн бодис болох цайр нь халькоген, галоген, хүчилтөрөгч, шүлт, хүчил, аммони (түүний давс), . Цайр нь азот, устөрөгч, бор, нүүрстөрөгч, цахиуртай харьцдаггүй. Химийн цэвэр цайр нь хүчил ба шүлтийн уусмалтай урвалд ордоггүй. - металл нь амфотер шинж чанартай бөгөөд шүлттэй урвалд ороход нарийн төвөгтэй нэгдлүүд - гидроксинат үүсгэдэг. Цайрын шинж чанарыг судлах ямар туршилтыг гэртээ хийж болохыг олж мэдэхийн тулд дарна уу.

Хүхрийн хүчлийн цайртай урвалд орж устөрөгч үүсэх

Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг цайртай урвалд оруулах нь устөрөгчийг үйлдвэрлэх үндсэн лабораторийн арга юм. Энэ зорилгоор цэвэр ширхэгтэй (мөхлөгт) цайр эсвэл техникийн цайрыг хаягдал, үртэс хэлбэрээр ашигладаг.

Хэрэв маш цэвэр цайр, хүхрийн хүчил авсан бол устөрөгч аажмаар, ялангуяа урвалын эхэн үед ялгардаг. Тиймээс шингэрүүлсний дараа хөргөсөн уусмалд бага зэрэг зэсийн сульфатын уусмал нэмнэ. Цайрын гадаргуу дээр хуримтлагдсан зэс металл нь урвалыг хурдасгадаг. Хүчиллэгийг шингэлж устөрөгч гаргаж авах хамгийн оновчтой арга бол 1.19 нягттай төвлөрсөн хүхрийн хүчлийг 1:1 харьцаатай усаар шингэлэх явдал юм.

Төвлөрсөн хүхрийн хүчлийн цайртай урвалд орох

Баяжуулсан хүхрийн хүчилд исэлдүүлэгч бодис нь устөрөгчийн катион биш, харин илүү хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох сульфатын ион юм. Энэ нь шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд исэлдүүлэгч бодисоор илэрдэггүй, учир нь хүчтэй чийгшил, улмаар хөдөлгөөн багатай байдаг.

Төвлөрсөн хүхрийн хүчил цайртай хэрхэн урвалд орох нь температур, концентрацаас хамаарна. Урвалын тэгшитгэл:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Баяжуулсан хүхрийн хүчил нь хүхрийн исэлдэлтийн төлөвөөс (S⁺⁶) хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Энэ нь бага идэвхтэй металлуудтай, өөрөөр хэлбэл устөрөгчийн өмнө болон дараа нь металуудтай харилцан үйлчилдэг бөгөөд шингэрүүлсэн хүчлээс ялгаатай нь эдгээр урвалын явцад устөрөгчийг хэзээ ч ялгаруулдаггүй. Баяжуулсан хүхрийн хүчлийг металлуудтай урвалд оруулахдаа давс, ус, хүхэр бууруулах бүтээгдэхүүн гэсэн гурван бүтээгдэхүүн үргэлж үүсдэг. Баяжуулсан хүхрийн хүчил нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис тул зарим металл бус (нүүрс, хүхэр, фосфор) хүртэл исэлдүүлдэг.

Цайр(лат. zincum), zn, Менделеевийн үечилсэн системийн II бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 30, атомын масс 65.38, цэнхэр цагаан металл. 64, 66, 67, 68, 70 масстай 5 тогтвортой изотопууд мэдэгдэж байна; хамгийн түгээмэл нь 64 zn (48.89%). 9 цацраг идэвхт изотопыг зохиомлоор олж авсан бөгөөд тэдгээрийн хамгийн урт наслалт нь хагас задралын хугацаатай 65 zn юм. t 1/2 = 245 өдрүүд;байдлаар хэрэглэсэн изотопын үзүүлэлт.

Түүхэн мэдээлэл. Зэс, зэсийн хайлш - гууль нь эртний Грекчүүд болон Египетчүүдэд мэдэгдэж байсан. Удаан хугацааны туршид цэвэр С-г тусгаарлах боломжгүй байсан. 1746 онд A.S. МаргграфШаварлаг галд тэсвэртэй ретортуудад түүний исэл ба нүүрсний хольцыг агааргүй шахаж, дараа нь хөргөгчинд нүүрстөрөгчийн уурыг конденсацлах замаар металл үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан. Аж үйлдвэрийн хэмжээнд зэс хайлуулах ажил 17-р зуунаас эхэлсэн.

Байгаль дахь тархалт. Дэлхийн царцдас дахь нүүрстөрөгчийн дундаж агууламж (кларк) 8.3? Массын 10 -3%, үндсэн магмын чулуулагт бага зэрэг өндөр (1.3 × 10 -2%) байна. , хүчиллэгтэй харьцуулахад (6 × 10 -3%). C.-ийн 66 ашигт малтмал мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь юм цинцит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит,франклинит znfe 2 o 4 . C. эрч хүчтэй усан цагаач; Түүний pb-тэй хамт дулааны усанд шилжих нь онцгой шинж чанартай байдаг; Эдгээр уснаас аж үйлдвэрийн чухал ач холбогдолтой C. сульфидууд тунадасждаг . C. гадаргын болон гүний усанд мөн эрчимтэй нүүдэллэдэг; Үүний гол тунадас нь цаг 2 секунд, шавар болон бусад процессоор шингээх нь бага үүрэг гүйцэтгэдэг. C. нь биогенийн чухал элемент юм; Амьд бодис дунджаар 5-ыг агуулдаг вэ? 10 -4% C., гэхдээ бас концентрацитай организмууд байдаг (жишээлбэл, зарим ягаан).

Физик ба химийн шинж чанар. C. нь дунд зэргийн хатуулагтай металл юм. Хүйтэн үед энэ нь эмзэг, гэхдээ 100-150 ° C-д маш хуванцар бөгөөд миллиметрийн зуу орчим зузаантай хуудас, тугалган цаасанд амархан өнхрүүлдэг. 250 ° C-т энэ нь дахин хэврэг болдог. Энэ нь полиморф өөрчлөлтгүй. Параметрүүдтэй зургаан өнцөгт торонд талсждаг А= 2.6594 å, -тай= 4.9370 å. Атомын радиус 1.37 å; ионы zn 2+ - 0.83 å. Хатуу бодисын нягт C. 7.133 г/см 3(20 ° C), шингэн 6.66 г/см 3(419.5 ° C); t pl 419.5 ° C; т кип 906 ° C. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 39.7? 10 -6 (20-250 ° C), дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 110.950 Мяг/(м? TO) 0,265 кал/см? сек? ° C (20 ° C), цахилгаан эсэргүүцэл 5.9? 10-6 ом? см(20 °C), хувийн дулаан багтаамж C. 25.433 кЖ/(кг? TO).Суналтын бат бэх 200-250 Mn/m 2 (2000-2500 кгс/см 2) , харьцангуй суналт 40-50%, Бринеллийн хатуулаг 400-500 Mn/m 2 (4000-5000 кгс/см 2). C. диамагнит, түүний өвөрмөц соронзон мэдрэмж 0.175? 10-6.

Атомын гадаад электрон тохиргоо нь zn 3d 10 4s 2 байна. Нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 байна. Хэвийн исэлдэлтийн потенциал 0.76 V,нь C.-г идэвхтэй металл ба эрч хүчийг бууруулдаг бодис гэж тодорхойлдог. Агаарт 100 ° C хүртэл температурт өнгө нь хурдан бүдгэрч, үндсэн карбонатын гадаргуугийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Чийглэг агаарт, ялангуяа CO 2 байгаа тохиолдолд металын эвдрэл хэвийн температурт ч тохиолддог. Агаар эсвэл хүчилтөрөгчөөр хүчтэй халах үед карбонат нь шаргал өнгөтэй дөлөөр шатаж, цагаан утаа үүсгэдэг. цайрын исэл zno. Хуурай фтор, хлор, бром нь хүйтэнд нүүрстөрөгчтэй урвалд ордоггүй боловч усны ууртай үед метал нь гал авалцаж, жишээлбэл, zncl 2 үүсгэдэг. Хүхэртэй цайрын нунтаг халаасан хольц нь цайрын сульфидын zns-ийг өгдөг. Хүхэрт устөрөгч нь zn давсны сул хүчиллэг эсвэл аммиакийн усан уусмалд үйлчилснээр Zn сульфид тунадас үүснэ. Гидрид znh 2 нь liaih 4-ийг zn (ch 3) 2 болон бусад С нэгдлүүдтэй урвалд оруулснаар олж авдаг; халах үед элемент болж задардаг металл төст бодис. Нитрид zn 3 n 2 - хар нунтаг, аммиакийн урсгалд 600 ° C хүртэл халаахад үүсдэг; Энэ нь 750 ° C хүртэл агаарт тогтвортой байдаг; C. карбидын znc 2-ыг ацетилений урсгалд C. халааж авсан. Хүчтэй ашигт малтмалын хүчлүүд нь нүүрстөрөгчийг хүчтэй уусгаж, ялангуяа халах үед харгалзах давс үүсгэдэг. Шингэрүүлсэн hcl ба h 2 so 4-тэй харилцан үйлчлэхэд h 2 ялгардаг ба hno 3-тай нэмэлтээр үгүй, үгүй 2, nh 3. C нь төвлөрсөн hcl, h2so4, hno3-тай урвалд орж, h2, so2, no, no2 ялгаруулна. Шүлтлэгийн уусмал ба хайлмал нь нүүрстөрөгчийг исэлдүүлэн Na ялгаруулж, усанд уусдаг бодис үүсгэдэг. цинкатууд.Нүүрстөрөгчийн хүчил ба шүлтийн үйл ажиллагааны эрч хүч нь түүний доторх хольц байгаа эсэхээс хамаарна. Цэвэр нүүрстөрөгч нь устөрөгчийн хэт хүчдэлийн улмаас эдгээр урвалжуудад бага хариу үйлдэл үзүүлдэг. Усанд Zn давс нь халах үед гидролиз болж, zn (oh) 2 гидроксидын цагаан тунадас ялгаруулдаг. . Мэдэгдэж байна нарийн төвөгтэй нэгдлүүд, C. агуулсан, жишээ нь so 4 гэх мэт.

Баримт. Цайрыг сульфид хэлбэрээр 1-4% zn агуулсан полиметалл хүдрээс мөн cu, pb, ag, au, cd, bi. Хүдрийг сонгомол флотацийн аргаар баяжуулж, цайрын баяжмал (50-60% zn), нэгэн зэрэг хар тугалга, зэс, заримдаа пиритийн баяжмалыг олж авдаг. Цайрын баяжмалыг зууханд шатаадаг шингэн ор Zno сульфидыг zno оксид болгон хувиргах; үүссэн хүхрийн давхар ислийг 2-ыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг хүхрийн хүчил.Знооос zn хүртэл хоёр зам бий. Удаан хугацааны турш оршин тогтнож ирсэн пирометаллургийн (нэрэх) аргын дагуу шохойжуулсан баяжмалыг нунтаглах, хийн нэвчилт өгөх, дараа нь нүүрс эсвэл коксоор 1200-1300 ° C-т бууруулж: zno + C = zn. + хамтран. Үүссэн металлын уурыг өтгөрүүлж, хэвэнд хийнэ. Эхлээд бууруулалтыг зөвхөн шатаасан шавараар хийсэн, гараар ажиллуулдаг байсан бөгөөд хожим нь карборундаар хийсэн босоо механикжсан ретортуудыг ашиглаж эхэлсэн. , дараа нь - босоо ам ба нуман цахилгаан зуух; Цайрыг хар тугалга-цайрын баяжмалаас тэсэлгээний зууханд үйлдвэрлэдэг. Бүтээмж аажмаар нэмэгдсэн боловч нүүрстөрөгч нь үнэ цэнэтэй кадми зэрэг 3% хүртэл хольц агуулдаг. Нэрэлтийн нүүрстөрөгчийг ялгах замаар цэвэршүүлдэг (өөрөөр хэлбэл төмрөөс шингэн металл ба хар тугалганы нэг хэсгийг 500 ° C-т тунгаах замаар) 98.7% цэвэршилтэнд хүрдэг. Заримдаа илүү төвөгтэй, үнэтэй цэвэрлэгээ хийдэг залруулах 99.995% -ийн цэвэршилттэй металл үйлдвэрлэж, кадми олборлох боломжийг олгодог.

Өнгө олж авах гол арга нь электролит (гидрометаллургийн) юм. Кальцинжуулсан баяжмалыг хүхрийн хүчилээр эмчилдэг; үүссэн сульфатын уусмалыг бохирдлоос (цайрын тоосоор тунадас) цэвэрлэж, дотор нь хар тугалга эсвэл винил хуванцараар сайтар бүрсэн ваннд электролиз хийнэ. Нүүрстөрөгчийг хөнгөн цагааны катодууд дээр хуримтлуулж, тэдгээрийг өдөр бүр гаргаж аваад индукцийн зууханд хайлуулдаг. Ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн электролитийн цэвэршилт 99.95%, баяжмалаас гаргаж авах бүрэн байдал (хаягдал боловсруулалтыг харгалзан) 93-94% байдаг. Цайрын сульфат, pb, cu, cd, au, ag, үйлдвэрлэлийн хаягдлаас гаргаж авдаг; заримдаа бас in, ga, ge, tl.

Өргөдөл. Үйлдвэрлэсэн нүүрстөрөгчийн тал орчим хувь нь ганг зэврэлтээс хамгаалахад зарцуулагддаг .

Стрессийн цувралд цайр нь төмрийн өмнө эрэмбэлэгддэг тул цайрдсан төмөр нь идэмхий орчинд ороход цайр нь сайн цутгах шинж чанартай, хайлах температур багатай тул цайрыг агаарын хөлөг болон бусад машинуудад янз бүрийн жижиг эд ангиудыг цутгахад ашигладаг. даралт. C. бүхий зэсийн хайлш - гууль, никель мөнгө,мөн түүнчлэн хар тугалга болон бусад металлтай C. технологид өргөн хэрэглэгддэг . C. алт, мөнгөтэй (шингэн хар тугалгад уусдаггүй) металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг тул C. үнэт металлаас хар тугалга цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Нунтаг хэлбэрээр цайр нь хэд хэдэн химийн болон технологийн процессуудад бууруулагч бодисоор үйлчилдэг: гидросульфит үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэлийн цианидын уусмалаас алтыг тунадасжуулах, цайрын сульфатын уусмалыг цэвэрлэх явцад зэс, кадми гэх мэт олон цайр. нэгдлүүд байна фосфор,жишээ нь кинескопын дэлгэц дээрх гурван үндсэн өнгө нь zns-ээс хамаардаг уу? ag (цэнхэр), znse ? ag (ногоон) ба zn 3 (po 4) 2 ? mn (улаан өнгө). Чухал хагас дамжуулагч материал C. a ii b vi - zns, znse, znte, zno төрлийн холболтуудыг ашигладаг. Дотоодын MN ба hh төрлийн соронзон зөөлөн ферритүүд нь манган ба никель-цайрын шпинель юм.

Хамгийн түгээмэл химийн гүйдлийн эх үүсвэрүүд (жишээлбэл, Лекланш элемент, мөнгөн усны исэл элемент) сөрөг электрод болох C байна.

Н.Н.Севрюков.

C. биед. -ийн нэгээр Ц шим тэжээлургамал, амьтны эд эсэд байнга оршдог. Ихэнх хуурай газрын болон далайн амьтдын кальцийн дундаж агууламж мянган хувьтай байдаг. C. мөөг, ялангуяа хортой, хаг, шилмүүст мод, далайн хясаа (хуурай жингийн 0.4%) зэрэг зарим сээр нуруугүй амьтдаар баялаг. Чулуун дахь өнгөний өндөр концентрацитай бүсэд өнгөт концентраци олддог. галма ургамал. C. ургамлын биед хөрс, уснаас, амьтны биед хоол хүнсээр ордог. Хүний өдөр тутмын өнгөний хэрэгцээ (5-20 мг) гурилан бүтээгдэхүүн, мах, сүү, хүнсний ногоогоор бүрхэгдсэн; нярайд C. хэрэгцээ (4-6 мг) хөхний сүүгээр хангагдана.

C.-ийн биологийн үүрэг нь эсэд тохиолддог ферментийн урвалд оролцдогтой холбоотой юм. Энэ нь хамгийн чухал ферментүүдийн нэг хэсэг юм: нүүрстөрөгчийн ангидраз, янз бүрийн дегидрогеназууд, амьсгалын болон бусад физиологийн процессуудтай холбоотой фосфатазууд, уургийн солилцоонд оролцдог протеиназа ба пептидаза, нуклейн хүчлийн солилцооны ферментүүд (РНХ ба ДНХ полимеразууд) гэх мэт C чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. ДНХ-ийн холбогдох хэсгүүдэд элч РНХ молекулуудын нийлэгжилт (транскрипт), рибосом ба биополимер (РНХ, ДНХ, зарим уураг) тогтворжуулахад үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ургамлын хувьд амьсгалах, уураг, нуклейн хүчлийн солилцоонд оролцохын зэрэгцээ C. өсөлтийг зохицуулж, амин хүчлийн триптофан үүсэхэд нөлөөлдөг. гиббереллины агууламжийг нэмэгдүүлдэг. C. янз бүрийн биологийн мембрануудын макромолекулуудыг тогтворжуулж, тэдгээрийн салшгүй хэсэг болж, ионуудын тээвэрлэлтэнд нөлөөлж, эсийн органеллуудын молекулын дээд зохион байгуулалтад оролцдог. Ustilago sphaerogena-ийн өсгөвөрт C. байгаа тохиолдолд euglena gracilis-д C.-ийн дутагдалд илүү олон тооны митохондри үүсдэг, рибосомууд алга болдог. C. нь өндөг, үр хөврөлийг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай (байхгүй бол үр үүсдэггүй). Энэ нь ургамлын ган, дулаан, хүйтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Кальцийн дутагдал нь эсийн хуваагдал, янз бүрийн үйл ажиллагааны өвчинд хүргэдэг - эрдэнэ шишийн орой цайрах, ургамлын сарнайболон бусад амьтдад амьсгалах, нуклейн хүчлийн солилцоонд оролцохоос гадна бэлгийн булчирхайн үйл ажиллагааг нэмэгдүүлж, ургийн араг яс үүсэхэд нөлөөлдөг. Сувилахуйн харханд кальци дутагдсанаар тархинд РНХ-ийн агууламж, уургийн нийлэгжилт буурч, тархины хөгжлийг удаашруулдаг нь тогтоогдсон. Хүний паротид булчирхайн шүлснээс цайр агуулсан уураг ялгаж авсан; Энэ нь хэлний амт нахиа эсийн нөхөн төлжилтийг идэвхжүүлж, амтлах үйл ажиллагааг дэмждэг гэж үздэг. С нь хүрээлэн буй орчныг кадмигаар бохирдуулах үед биед хамгаалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг.

М.Я.Школьник.

C-ийн эмнэлгийн ач холбогдол. Бие дэх кальцийн дутагдал нь одой болж, бэлгийн хөгжил удаашрахад хүргэдэг; бие махбодид хэт их нэвтэрсэн тохиолдолд зүрх, цус, бэлгийн булчирхай гэх мэт хорт хавдар үүсгэх боломжтой (туршилтын мэдээллээр мэргэжлийн аюул нь бие махбодид металлын хүчил ба түүний сөрөг нөлөөлөлтэй холбоотой байж болно). нэгдлүүд. Цайр агуулсан хайлшийг хайлуулах үед тохиолдол гарч болно цутгах үйлдвэрийн халууралт.Целийн бэлдмэлийг уусмал хэлбэрээр (Целий сульфат) болон нунтаг, оо, тос, лааны нэг хэсэг болгон (Celium oxide) эмэнд astringent, ариутгагч бодис болгон ашигладаг.

А.А.Капаров, Г.Н.Красовский.

Лит.:Химийн товч нэвтэрхий толь, 5-р боть, М., 1967; Лакерник М.М., Пахомова Г.Н., Цайр ба кадми металлурги, М., 1969; Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В., Ерөнхий металлурги, М., 1976; Парибок Т.А., Бодисын солилцоонд цайрын үүрэг, цуглуулгад: Микроэлементүүдийн биологийн үүрэг, хөдөө аж ахуй, анагаах ухаанд ашиглах, М., 1974; Ковальский В.В., Геохимийн экологи, М., 1974; Школьник М.Я., Ургамлын амьдрал дахь микроэлементүүд, Ленинград, 1974; Peive Y. V., Микроэлементүүд ба ферментүүд, цуглуулгад: Микроэлементүүдийн физиологийн үүрэг ба практик хэрэглээ, Рига, 1976; Боуэн Н. М., биохимийн элементүүдийн ул мөр, л. - n. ж., 1966; Движков П.П., Цайрын нэгдлүүд, номонд: Эмгэг судлалын анатомийн олон боть гарын авлага, ed. A. I. Струкова, 8-р боть, ном. 1, М., 1962; Аж үйлдвэрийн хортой бодис, ed. Н.В.Лазарева, [т.] 2, М. - Л., 1965.

хураангуй татаж авах