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自然锌
自然锌
英文名
Zinc
化学式
Zn
分类
自然元素
晶系
六方晶系
硬度
2
比重
7.135
颜色
白色金属
条痕
略灰
光泽
金属光泽
透明度
不透明
解理
完全
断口
参差不齐的
地质环境:在艾尔莎矿的多年冻土


 锌 (它也可指以锌合金),是一种金属化学元素,它具有的符号锌和原子序数30。它是周期表中的组12中的第一个元素。在某些方面,化学性质类似于镁,锌,因为它的离子是相似的大小和它的唯一常见的氧化态为+2。锌是24日在地壳中最丰富的元素和稳定同位素有五个。最常见的锌矿石是闪锌矿(闪锌矿),锌的无机硫化物。在澳大利亚,亚洲和美国发现的最大的可开采量。锌产量的矿石泡沫浮选,焙烧,最终提取使用电力(电积)。

 

黄铜是铜和锌的合金,至少在公元前10世纪以来一直使用。不纯的金属锌生产的大型直到13世纪在印度,而金属是未知的16世纪的欧洲,直到年底。炼金术士烧锌在空气中形成了他们所谓的“哲学家的羊毛”或“白色的雪”。

该元素可能是由Alchemist帕拉塞尔苏斯的名字命名后,德国词津凯。德国化学家安地列斯的西吉斯蒙德Marggraf通常给予肯定,在1746年发现纯金属锌。到1800年,由Luigi Galvani和亚历山德罗·伏特发现的电化学性能锌的工作。耐腐蚀镀锌钢板(热浸镀锌)是锌的主要应用。其它的应用是在电池和合金,如黄铜。各种锌化合物通常被使用,如碳酸锌,葡萄糖酸锌(作为膳食补充剂),氯化锌(除臭剂),羟基吡啶硫酮锌(去头屑洗发剂),硫化锌(发光涂料),和锌的甲基或在有机实验室的二乙基锌。

锌是一种重要的矿物质,“特殊生物和公众健康的重要性”。缺锌会影响约二亿人在发展中世界,并与许多疾病有关。在儿童中,它会导致生长发育迟缓,性成熟延迟,感染的易感性,腹泻,全世界每年约有80万儿童的死亡。与锌原子在反应中心的酶是广泛分布于生物化学,如乙醇脱氢酶在人类。食用过量的锌可引起共济失调,嗜睡和铜缺乏。

特点

物理性质

锌,也称在不科学的背景下,粗锌,是一种蓝白色,有光泽,抗磁金属,但最常见的商业档次的金属沉闷的完成。这是有点密度低于铁和具有六方晶系的晶体结构。

金属是硬而脆的,在大多数的温度,但在100和150之间变得可锻铸℃。高于210℃下,该金属变脆又可以经打浆粉碎。锌是一种公平的电导体。对于金属,锌具有相对低的熔点(419.5℃,787.1 F)和沸点(907℃)。其熔点是最低的,所有的过渡金属,除了汞和镉。

许多合金中含有锌,包括黄铜,锌和铜的合金。早就知道的其他金属形成二元合金的锌,铝,锑,铋,金,铁,铅,汞,银,锡,镁,钴,镍,碲和钠。虽然没有锌也锆铁磁性,其合金ZrZn 2表现出铁磁性低于35 K.

发生

锌组成地壳约75ppm(0.0075%),24日最丰富的元素。土壤中含有5-770 ppm的锌与平均为64 ppm的。海水仅具有30 ppb的锌和大气中含有0.1-4微克/米3。

元素通常是在与其他基本金属如铜和铅矿石。锌是一种硫元素,这意味着该元素的氧化物具有低的亲和力,喜欢与硫化物的债券。Chalcophiles形成的地壳早期地球的大气中的还原条件下固化。闪锌矿,这是一种硫化锌,是最严重的含锌矿石开采,因为它的浓缩物含有60-62%的锌。

从锌中提取,其他矿物质,包括菱锌矿(碳酸锌),异极矿(硅酸锌),纤锌矿(另一个硫化锌),有时水锌矿(碱式碳酸锌)。随着纤锌矿型的异常,所有这些其他矿物形成为原始锌硫化物风化上的进程的结果。

确定全球锌资源总量约1.9亿公吨。在澳大利亚,加拿大和美国与伊朗储量最大的特大型矿床。在目前的消耗速度,这些储量估计在2027年和2055年之间的某个时候被耗尽。在整个历史已提取约346万吨,到2002年,约109万吨,仍在使用中的一个估计。

同位素

五锌同位素在自然界存在。64锌是最丰富的同位素(天然丰度的48.63%)。这种同位素具有这样的长的半衰期,在4.3×10 18  一个,可以忽略不计,其放射性。同样地,70锌(0.6%),为1.3×10 16  a的通常不认为是放射性的半衰期。在自然界中发现的其他同位素是66锌(28%),67锌(4%)和68锌(19%)。

几十放射性同位素进行了表征。65锌,其中有一个半衰期为243.66天的,是最长寿的同位素的半衰期为46.5小时,其次是锌72。锌有10个核的同分异构体。69米锌的半衰期最长,13.76Ĥ。的标米表示的亚稳定同位素。的亚同位素的核处于激发态,将返回到基态的伽玛射线发射一个光子的形式。61 Zn具有三个激发态和73锌有两个。同位素65的锌,71锌,77 Zn和78锌只能有一个兴奋的状态。

锌的质量数低于66的放射性同位素的衰变模式是最常见的电子捕获。从电子俘获衰变产物是铜的同位素。

Ň 
30Zn + E?→N 
29Cu

最常见的锌质量数高于66的放射性同位素的衰变模式是β衰变(β - ),它产生的镓的同位素。

Ň 
30Zn→N 
31Ga + E?+ν 
é

化合物和化学

反应

锌具有电子结构的为[Ar]的3d 10 4秒2是周期表中的组12的成员。这是一个中等的反应活性的金属和强还原剂。纯的金属沾污的表面迅速,最终形成了一个保护的钝化层的碱式碳酸锌,锌5(OH)6(CO 3)2中,与大气中的二氧化碳反应。该层有助于防止进一步与空气和水的反应。

锌在空气中燃烧发出了明亮的蓝绿色火焰,烟雾,氧化锌。锌容易与酸,碱及其他非金属反应。极纯锌的反应只是缓慢地在室温下与酸。强酸,如盐酸或硫酸,可以删除与水释放氢气的钝化层和随后的反应。

主要是由锌的化学+2氧化态。在此氧化态的化合物形成的外壳S电子都将丢失,这将产生一个裸露的锌离子的电子组态为[Ar] 3D10。这允许接受四个电子对,从而服从的八位位组的规则由四个共价键的形成。因此,立体化学构型是四面体和债券,可被描述为被从sp 3杂化轨道上的锌离子形成。八面体配合物在水溶液中的[Zn(H 2 O)6 ] 2 +是最主要的物种。锌的挥发,在温度高于285℃,与氯化锌组合表示的Zn 2氯2有一个+1的氧化态,一种锌化合物的形成。锌以外+1或+2氧化态没有任何的化合物是已知的。计算表明,一种锌化合物与氧化态为+4是不大可能存在。

化学是锌后期的第一行过渡金属镍和铜的化学性质相似,尽管它有一个填充d壳层,因此它的化合物是反磁性,大多无色。锌和镁的离子半径,碰巧是几乎相同的。正因为如此,一些它们的盐具有相同的晶体结构和离子半径为的情况下的一个决定因素的锌和镁的化学中有很多共同点。否则很少有相似度。锌形成更大程度的共价性的债券的倾向,形成更稳定的复合物,用N-和S-捐助者。锌配合物的大多是4 - 或6 - 协调虽然5坐标的复合物是已知的。

克莱门森还原。

锌(Ⅰ)化合物

锌(I)的化合物是罕见的,需要庞大的配体稳定低氧化态。大多数锌(Ⅰ)化合物包含正式[锌2 ] 2 +的核心,这是类似于[汞柱2 ]2 +二聚体阳离子中存在的汞(I)化合物。的离子的抗磁性质确认它的二聚体结构。第1锌(I)中含有的Zn-Zn系键的化合物,(η 5-C 5我5)2 2锌,也是第一dimetallocene。[锌2 ] 2 +离子迅速歧化成金属锌,锌(II),并只得到为黄色玻璃在熔融的ZnCl 2所形成的金属锌的溶液冷却。

锌(II)的化合物

二进制的锌化合物是已知的对于大多数的准金属和所有的非金属惰性气体除外。的氧化物氧化锌是一种白色粉末,在中性水溶液中几乎是不溶的,但是两性的,溶解在强碱性和酸性溶液。硫族化合物(硫化锌,硒化锌,和ZnTe)有各种不同的电子和光学的应用程序。pnictogenides(锌3 N 2,锌3 P 2,锌3作为2和Zn 3 Sb的2),过氧化氢 ​​(氧化锌2),氢化钠(ZNH 2),和碳化物(ZNC 2)也是已知的。的四卤化物,的ZnF 2有最离子特性,而其他的(的ZnCl 2,ZnBr 2,ZnI型2)具有相对低的熔点和被认为有更多的共价性质。

在弱碱性溶液,含有Zn 2 +离子,氢氧化锌(OH)2的形式,为白色沉淀。在强碱性溶液中,这种氢氧化物溶解以形成锌酸盐([锌(OH)4 ] 2? )。硝酸锌(NO 3)2,氯酸盐锌(CLO 3)2,硫酸根,磷酸锌3(PO 4)2的ZnSO 4,钼酸盐ZnMoO 4,氰化锌(CN)2,亚砷酸锌(ASO 2)2,砷酸锌(ASO 4)2 ·8H 2 O和铬酸盐ZnCrO 4(的几个彩色锌化合物之一)是其他常见的无机锌化合物的几个例子。的有机锌化合物的最简单的例子之一是乙酸乙酯(锌(O 2 CCH 3)2)。

有机锌化合物是那些包含锌-碳共价键。二乙基锌((C 2 H 5)2 Zn)的是在合成化学试剂。这是首次报道在1848年的锌和碘乙烷的反应,是第一个已知含有金属-碳σ键的化合物。

历史

古代所用

使用不纯的锌在古代的各种孤立的例子,已被发现。含有87.5%的锌被发现,可能为史前雕像在特兰西瓦尼亚(现代罗马尼亚)在达契亚的考古遗址。包含80-90%的锌,铅,铁,锑,和其它金属组成其余的合金制成的饰品,已发现是2500年岁。伯尔尼锌片是一个奉献的斑块,主要是锌合金制成的可追溯至罗马的高卢人。此外,一些古老的著作中提锌。希腊历史学家斯特拉波,在一个通道,从公元前4世纪早期作家的,提到了“假银”滴,混合时与铜,黄铜。这可以参照少量锌产品冶炼硫化物矿石。查拉卡本集,被认为已经写在公元前500年或之前,提到了金属,氧化时,产生pushpanjan,被认为是氧化锌。

锌矿石被用来制造的锌 - 铜合金黄铜锌发现许多世纪之前作为一个单独的元件。从14日至10日在公元前数百年的犹太黄铜含有23%的锌。创世纪,10日和5日在公元前数百年,提到在国王詹姆斯翻译输卵管该隐的铜,铁的每一个设计者在为“教练”(创世记4:22)之间,但因为这个词nechosheth,翻译为“黄铜”,也意味着“铜”,这样做的意义是不明确的。知识是如何产生的黄铜传播到古希腊在公元前7世纪,但少数品种。

约公元前30年罗马人制造的黄铜。他们黄铜通过在坩埚中加热粉末炉甘石(硅酸锌或碳酸酯),木炭和铜一起。炉甘石黄铜然后投或锤打成形状和使用武器装备。一些硬币是由罗马人在公元击中的,大概就是炉甘石黄铜。在西方,从古代被称为不纯锌熔炉中存在的残余,但它通常被丢弃,因为它被认为是毫无价值的。

锌矿在附近的Zawar,在印度乌代布尔,一直活跃在公元前1000年后期以来的孔雀王朝时期。然而,这里的金属锌的冶炼到公元12世纪左右开始出现。一个估计是,这个位置估计万吨,从12至16世纪的金属锌和氧化锌。另据估计使金属锌在此期间共生产60,000吨。Rasaratna Samuccaya,约写于公元14世纪,提到了两种类型的含锌矿石,用于金属提取和另一个用于医疗目的。

早期的研究和命名

锌的金属清楚地认识到,在指定的医疗词汇归因于的印度教国王Madanapala和书面的一年1374 Fasada。不纯的锌冶炼及提取与羊毛及其他有机物质,减少炉甘石在13世纪在印度完成的。中国人没有学过的技术,直到17世纪。

炼金烧金属锌在空气中,并收集所得到的氧化锌上的冷凝器。一些炼金术士称这种氧化锌LANA philosophica,拉丁语为“哲学家的羊毛”,因为它收集了毛茸茸的饰毛,而另一些人则认为它看起来像白色的雪,并把它命名为尼克斯专辑。

帕拉塞尔苏德国,瑞士出生的炼金术士,在16世纪的金属“zincum”或“zinken”的LIBER Mineralium II在他的书中提到,可能是第一个有记载的名字的金属。这个词可能是来自德国的津凯,据说意味着“牙尖的或锯齿”(金属锌晶体有针一样的外观)。辛克也可能表示“锡”,因为它关系到德国ZINN这意味着锡。另一种可能是来自波斯词,这个词是??生的意义石。也被称为金属的印度锡,tutanego,炉甘石,spinter的。

,德国冶金学家安德烈亚斯Libavius​​收到他所谓的“calay”马拉巴尔数量在1596年从葡萄牙从捕获的货船。libavius​​描述的样品的性能,这可能已经锌。定期锌进口到欧洲,从17世纪和18世纪初的东方,但有时非常昂贵。

分离纯元素

西方中金属锌的隔离可能已经被独立实现由几个人。Postlewayt 通用词典,现代的技术信息源,在欧洲,没有提及锌前1751,但在此之前,研究元素。

佛兰芒语冶金学家的Respour,,他提取金属锌,氧化锌于1668年。到了世纪之交,艾蒂安弗朗索瓦若弗鲁瓦氧化锌上方锌矿石冶炼的铁条上的黄色晶体凝结。在英国,约翰·里进行实验,锌冶炼,可能在Landore,在1726年之前,他的破产。

在1738年,在英国威廉冠军专利的过程中提取锌的垂直蒸煮风格冶炼厂的从炉甘石。他的技术有点类似Zawar锌矿在拉贾斯坦邦使用,但没有证据证明他参观了东方。冠军的过程中使用到1851年。

德国化学家安地列斯Marggraf通常只能发现即使从炉甘石四年前的瑞典化学家安东·冯·棉签蒸馏锌纯金属锌的信贷。在他的1746实验中,Marggraf加热炉甘石和木炭的混合物在密闭容器中的无铜,得到的金属。此过程成为商业上实用的1752。

后来的工作

威廉冠军的兄弟,约翰,于1758年获得专利的过程中煅烧成氧化锌硫化物可在蒸煮过程中。这只炉甘石之前可用于生产锌。1798年,约翰基督教Ruberg提高建设水平反驳冶炼厂的冶炼过程中。让 - 雅克·丹尼尔以“东仔建立一种别样的水平在比利时,处理甚至更多的锌锌冶炼厂。意大利医生路易吉·伽伐尼在1780年发现的,连接铁铁路连接的铜钩造成脊髓新鲜解剖了的青蛙青蛙的腿抽动。他错误地以为他发现了神经和肌肉的能力来发电,并呼吁“动物电”的效果。原电池和电镀的过程中,都路易吉·伽伐尼的名字命名,这些发现为电的电池,电镀和阴极保护铺平了道路。

伽伐尼的好友伏打,继续研究这个效果,并在1800年发明了伏打电堆。沃尔特的桩的基本单元是一个简化的原电池,它是由板铜和锌的板外部彼此连接和分离的电解质。这些串联层叠,使伏打电池,这反过来又产生电力,通过引导电子从锌,铜,和允许锌腐蚀。

在非磁性的字符的颜色在溶液中的锌和其缺乏延迟发现其重要性生物化学和营养。这改变了1940年,当碳酸酐酶,这种酶是磨砂二氧化碳的血液,在其活性位点被证明有锌。消化酶羧肽酶成为1955年的第二个已知含锌的酶。

生产

开采及加工

锌是第四个在使用中最常见的金属,仅次于铁,铝,铜,年产量约12万公吨。全球最大的锌生产商Nyrstar,合并了澳大利亚OZ Minerals及比利时的优美科。约70%的全球锌来源于采矿,而其余的30%来自回收二次锌。商用纯锌被称为作为特别高品位,常简称SHG,而且是纯度为99.995%。

在世界范围内,95%的锌开采硫化物矿床,其中硫化锌几乎总是夹杂着铜,铅和铁的硫化物。锌矿遍布世界各地,有中国,澳大利亚和秘鲁的主要开采区。在2010年,中国生产了全球锌产量的29%。

金属锌冶炼生产。研磨后的矿石,泡沫浮选,其中选择性地分离从脉石矿物通过利用其疏水性的差异,用于得到一个精矿。通过该方法的最终浓度达到约50%的锌,用剩余的浓缩物是硫(32%),铁(13%),和SiO 2(5%)。

焙烧转换硫化锌精矿生产加工过程中氧化锌:

2硫化锌+ 3 O 2 →2氧化锌+ 2 SO 2

二氧化硫被用于生产硫酸,这是必要的浸出过程。如果硅酸锌,碳酸锌,或锌尖晶石,像天蝎座纳米比亚矿床存款锌生产用于焙烧可以省略。

进一步处理两种基本方法是:火法或电解沉积。火法冶炼处理可降低与碳或一氧化碳的氧化锌在950℃(1740°F)的金属,这是作为锌蒸气蒸馏。的锌蒸气在冷凝器中收集。下面的方程组展示了这个过程:

2氧化锌+ C→2锌+ CO 2
氧化锌+ CO→锌+ CO 2

电解法处理滤锌精矿硫酸:

氧化锌+ H 2 SO 4 →硫酸锌+ H 2 Ø

在此步骤之后用于电解生产金属锌。

2的ZnSO 4 + 2 H 2 O→2锌+ 2 H 2 SO 4 + O 2

硫酸再生循环的浸出工序。

对环境的影响

硫化物锌矿石的生产会产生大量的二氧化硫和镉蒸气。冶炼厂炉渣和其它残基的过程中还可以含有显着量的重金属。约1.1万吨金属锌,130万吨铅的开采和冶炼的比利时小镇的La炉甘石和核桃二等的1806年和1882年之间。过去采矿作业的转储浸出显着量的锌,镉,和沉积物的的Geul河,作为一个结果,含有显着量的重金属。大约两千年前,锌采矿和冶炼的排放量总计为10000吨。增长10倍,从1850年后,锌的排放量为340万吨,每年在20世纪80年代达到高峰,下降到270万吨,在20世纪90年代,虽然2005年的研究,北极对流层中发现的浓度有没有反映下降。人为和自然排放发生在20至1的比例。

河流流经工业或采矿区中的锌含量可高达20 PPM。有效的污水处理大大降低,沿着莱茵河的治疗,例如,锌的含量减少到50 ppb的。低至2 ppm的锌浓度产生不利的影响,鱼可以携带在他们的血液中的氧的量。

污染土壤与锌通过采矿含锌矿石,精炼或含锌污泥用作肥料,每公斤干土的锌可以包含几克。干扰的能力的植物吸收其他必要的金属,如铁和锰的含量的锌在超过500ppm的土壤中。已经记录了一些土壤样品中锌含量为2000ppm至180,000 PPM(18%)。

应用

锌的主要应用领域包括:(数字是美国)

  1. 热浸镀锌(55%)
  2. 合金(21%)
  3. 黄铜和青铜(16%)
  4. 杂项(8%)

防腐蚀和电池

作为防腐剂是最常用的金属。使用这种方式的锌,热镀锌,这是铁或钢保护金属免受腐蚀的涂层,是最常见的形式。2009年,在美国,55%或893000吨金属锌用于电镀。

锌是反应活性比铁或钢,从而将吸引几乎所有的局部氧化,直到它完全腐蚀之遥。一种保护表面层的氧化物和碳酸盐(锌5(OH)6(CO 3)2)的形式作为锌腐蚀。这种保护时间后锌层被划伤,但通过时间降低锌的腐蚀了。锌施加电化学或者作为熔融的锌热浸镀锌或喷涂。镀锌链链接围栏,护栏,吊桥,lightposts,金属屋面,换热器,汽车车身。

的相对反应性,以吸引其本身的氧化锌和能力,使之成为一个高效牺牲阳极的阴极保护(CP)。例如,可以实现的埋地管道的阴极保护,通过连接的配管由锌制成阳极。锌作为阳极(负端)慢慢腐蚀距离,因为它通过电流的钢质管道。锌还用于阴极保护金属免受腐蚀,暴露于海水。锌盘连接到船的铁舵,会慢慢腐蚀,而方向舵保持unattacked。其他类似用途包括为龙骨的船舶的螺旋桨或金属防护罩锌的插头连接。

有了一个?0.76伏的标准电极电位(SEP),锌被用作电池的负极材料。(更多的反应锂(SEP?3.04 V)被用于锂离子电池中的阳极)。以这种方式使用锌粉在碱性电池和锌金属的片材形成的情况下和作为阳极的锌 - 碳电池。锌作为阳极的锌 - 空气电池/燃料电池或燃料使用。

合金

一种广泛使用的含有锌的合金,该合金为黄铜,铜合金与任何地方从3%至45%的锌,黄铜的类型取决于。的黄铜是一般更韧性和强比铜,并具有优异的耐腐蚀性。这些特性使得它适用于通信设备,五金,乐器,和水管。

其他广泛使用的含有锌的合金,包括镍,银,打字机金属,软,铝焊料,商业铜牌。锌还用于在当代管风琴作为在管道传统的铅/锡合金的替代品。85-88%的锌,4-10%的铜,和2-8%的铝的合金找到用途有限,在某些类型的机器轴承。锌是主要的金属,自1982年以来在美国一美分硬币。锌芯涂有一薄层铜铜硬币给人的印象。在1994年的锌,33,200吨(36,600吨),用于美国产生1360十亿便士。

主要锌与少量的铜,铝,镁的合金是在压铸,以及旋转铸造有用,特别是在汽车,电气和硬件产业。这些合金的名义下锌合金销售。这样的一个例子是铝锌。连同该合金与低粘度的低熔点使得小和形状复杂的生产成为可能。低的工作温度会导致铸造产品的快速冷却,因此,能够快速组装。销售的品牌名称Prestal,另一种合金,含有78%的锌和22%铝,据报道,近坚强如钢,但可塑性塑料。这种合金的超塑性允许它被成形用模具蒙上制成的陶瓷和水泥。

相似与添加的少量的铅合金可以冷轧成片。锌96%和4%的铝的合金是用来制造用于低生产运行应用程序的有色金属模具将过于昂贵的冲压模具。在建筑外墙,屋顶或其他的应用中,锌被用作金属片的方法,如深冲,辊压成型或弯曲,锌合金,钛和铜的使用。非合金锌是制造过程对这些种太脆。

由于致密的,廉价的,容易加工的材料,锌被用作引线更换。在铅的关注后,锌出现在各种应用,包括从捕捞到轮胎结余和飞轮的重量。

碲化镉锌(CZT)是可以被分为小的感测装置的阵列的半导体合金。这些器件是相似的一个集成的电路,而且可以检测到传入的伽马射线的光子的能量。当放置背后吸收掩模,CZT传感器阵列也可以被用于确定的方向的光线。

其他工业用途

大约四分之一,在美国(2009),所有锌输出中被消耗的锌化合物的形式;其中各种工业上使用。氧化锌作为白色颜料的涂料中广泛使用,并作为催化剂在制造橡胶。它也可以用来作为热分散的橡胶的作用,以保护其免受紫外线辐射(相同的UV保护赋予塑料含有氧化锌)的聚合物。氧化锌的半导体性质,使它在压敏电阻和复印产品。锌氧化锌周期是一个两步骤基于锌和氧化锌的产氢的热化学过程。

氯化锌经常添加到木材作为阻燃剂,并可以用作木材防腐剂。它也可以用来使其他化学品。甲基锌(锌(CH 3)2)中使用的有机合成中的一些。硫化锌(ZnS)中使用的发光性颜料,例如时钟,透视和电视屏幕,和发光涂料上的手。的ZnS晶体中使用的激光器,工作在中红外的频谱部分。硫酸锌是一种化学染料和颜料。吡硫翁锌在防污涂料中使用。

锌粉有时被用来作为推进剂的火箭模型。压缩过的70%的锌和30%的硫粉末的混合物被点燃时,是一种剧烈的化学反应。这将产生锌,硫化锌,连同大量的热气体,热,和轻。锌金属板被用于使锌酒吧。

锌已被提议作为盐析的核武器材料(钴,更好地称为盐析材料)。同位素富集的64锌,照射由激烈的高能量中子通量从爆炸热核武器的夹套,蜕变成放射性同位素65锌与244天的半衰期,并产生大量的γ辐射,显着增加的放射活性武器的余波了好几天。这种武器不知道曾经被内置,也被用来作为测试,或使用65锌的示踪研究如何含有锌的合金,磨损,或路径和在生物体中的作用的锌。

锌二硫代氨基甲酸盐复合物被用作农业杀真菌剂,这些包括代森锌,代森联,丙森锌和福美锌。环烷酸锌用作木材防腐剂。的ZDDP的形式,锌,也用作一个在发动机油中的金属部件的抗磨损添加剂。

膳食补充剂

锌是包含在以上的非处方单锭每日服用维生素和矿物质补充剂。制剂包括氧化锌,醋酸锌,葡萄糖酸锌。它被认为具有抗氧化作用,可以防止加速老化的皮肤和肌肉的身体,研究不同,它的有效性。锌还可以帮助受伤后的愈合过程加快。这也有利于人体的免疫系统。事实上,缺锌会影响人体免疫系统的几乎所有地区的。锌有助于刺激超过100种酶的作用,并有助于刺激嗅觉。

锌化合物的使用时,以减少感冒症状的持续时间或严重程度的疗效是有争议的。2011系统的回顾总结,补充感冒症状的持续时间和严重程度产生轻微下降。

锌作为一个简单,价格低廉,治疗腹泻的儿童在发展中世界的重要工具。锌在体内耗尽在腹泻过程中,但最近的研究表明,补充锌10 - 14天为一疗程,可减少腹泻的持续时间和严重程度,也可以防止未来事件长达三个月。

锌制剂可以防止晒伤的夏季和windburn的在冬季。薄薄的一层婴儿的尿布区(会阴)更换尿布时,它可以防止尿布疹。

年龄相关性眼病研究决定,锌可以是一种有效的治疗年龄相关性黄斑变性的一部分。补充锌是一种有效的治疗为肢端皮炎enteropathica的,遗传性疾病影响锌的吸收,这是致命的,它出生的婴儿。

牙膏中使用乳酸锌,以防止口臭。吡硫锌被广泛应用于在香波中,因为它的抗头皮屑的功能。锌离子是有效的抗菌剂,即使在低浓度。胃肠炎是强烈衰减摄入的锌,并且这种作用可能是由于直接在胃肠道中的锌离子的抗菌作用,或从免疫细胞(所有的粒细胞分泌锌)的锌和重新释放的吸收,或两者兼而有之。2011年,约翰·杰伊刑事司法学院的研究人员报告说,饮食中的锌补充剂可以掩盖药物从尿中存在的。类似的要求已在该主题的网络论坛上。

虽然还没有测试作为治疗人类,越来越多的证据表明,锌可优先杀死前列腺癌细胞。因为锌自然家园前列腺,因为前列腺是相对的非侵入性的程序的访问,其潜力,作为这种类型的癌症化疗剂表明承诺。然而,其他研究已经证实,长期使用超过推荐剂量的锌补充剂可能增加罹患前列腺癌的几率,也可能是由于自然堆积在前列腺这种重金属。

在有机化学中的使用

有许多重要的有机锌化合物。有机锌化学是科学的有机锌化合物,描述它们的物理性质,合成和反应。其中重要的应用是的弗兰克兰-Duppa反应,草酸盐的酯(ROCOCOOR)与烷基卤R'X,锌和盐酸酸的α-羟基酯RR'COHCOOR,Reformatskii反应转换成α-卤代酯反应β-羟基 - 酯和醛,Simmons-Smith反应,其中类卡宾(碘甲基)碘化锌反应,烯烃(或炔烃),并且将它们转换为环丙烷,有机锌化合物,羰基化合物的加成反应。(1899年)中进行的Barbier反应是锌当量镁格利雅反应是两个更好。在几乎任何水的存在下,形成的有机镁卤化物将失败,而巴比艾尔反应甚至可以在水中发生。在的下行organozincs是亲核性比要少得多格式试剂,价格昂贵,而且很难处理。市售的diorganozinc化合物是dimethylzinc,乙基锌和diphenylzinc的。在一项研究中得到的活性的有机锌化合物从便宜得多的有机溴前体:

根岸耦合也是一个重要的反应形成新的碳碳键之间的不饱和碳原子的烯烃,芳烃和炔。该催化剂是镍和钯。催化循环中的关键步骤是一个transmetalation其中卤化锌交流的有机取代基的另一种卤素与钯(镍)的金属中心。福山耦合是另一种偶联反应,但这样的具有硫酯作为反应物形成的酮。

生物作用

锌是一种必需的微量元素,所必需的植物,动物和微生物。锌被发现在近100特定的酶(其他来源说300),作为转录因子的结构离子在金属硫蛋白的存储和传送。这是“典型的第二个最丰富在生物体中的过渡金属”铁后,出现在所有酶类,它是唯一的金属。

Zn离子的蛋白质,往往是协调的天门冬氨酸,谷氨酸,半胱氨酸和组氨酸的氨基酸侧链。此锌结合蛋白(以及其他过渡金属)的理论和计算的描述是困难的。

分布在整个人体有2-4克的锌。大部分的锌是在大脑,肌肉,骨骼,肾脏和肝脏,在前列腺癌和眼睛的部位含量最高的。的精液是特别含有丰富的锌,在前列腺功能和生殖器官的生长,这是一个关键因素。

在人类中,锌起着“无处不在的生物角色”。交互“范围广泛的有机配位体”,并具有在RNA和DNA的代谢,信号转导和基因表达的作用。它也调节细胞凋亡。2006年的一项研究估计,大约10%的人类蛋白质(2800)可能绑定锌的,除了数以百计的运输和交通锌;一个相似在硅片的植物拟南芥的研究中发现2367锌相关的蛋白质。

在大脑中,锌被存储在特定的谷氨酸能神经元突触小泡,可以“调节大脑兴奋”。它起着关键作用的突触可塑性和学习。然而,被称为“大脑的一匹黑马”,因为它也可以是一种神经毒素,这表明锌稳态的大脑和中枢神经系统的正常运转起着至关重要的作用。

锌是一种有效的路易斯酸,使其成为一个有用的催化剂的羟基化和其他的酶促反应。的金属也有一个灵活的协调的几何形状,这允许使用它迅速转向构象进行生物反应的蛋白质。含锌酶的两个例子是碳酸酐酶,羧肽酶,这是至关重要的二氧化碳(CO 2)的调节和消化的蛋白质,分别的过程。

在脊椎动物的血液中,碳酸酐酶转换成CO 2到碳酸氢钠和相同的酶将碳酸氢盐转化为CO 2的背面呼气通过肺部。如果没有这种酶,这种转换将出现慢约百万倍,在正常的血液pH为7或10个或更多的将需要的pH值。非相关的β-碳酸酐需要在植物的叶片形成,吲哚乙酸(生长素)的合成和酒精发酵。

羧肽酶裂解的蛋白质在消化过程中的肽键。甲坐标之间形成共价键的末端肽的C = O基团连接到锌,它给出一个正电荷的碳。这有助于建立一个疏水口袋附近的锌,这吸引了非极性部分的蛋白质被消化酶。

其他蛋白质

锌供应纯锌指结构,曲折和集群结构的作用。锌指形成一些转录因子,它是识别DNA碱基序列的DNA的复制和转录过程中的蛋白质的部分的。每个九个或十个Zn 2 +的离子在一个锌指有助于保持手指的协调四个氨基酸中的转录因子结合的结构。的转录因子的DNA螺旋环绕,并使用它的手指准确地绑定到的DNA序列。

在血浆中,锌被绑定到运输白蛋白(60%,低亲和性),转铁蛋白(10%)。由于转运铁,过量的铁会降低锌的吸收,反之亦然。与铜发生类似的反应。血浆中的锌的浓度保持相对恒定的,无论锌的摄入量。细胞在唾液腺,前列腺癌,免疫系统和肠道锌的沟通方式与其他细胞的信号。

锌可被保持在金属硫储备内的微生物或动物的肠或肝。金属硫蛋白在肠细胞是能够调整由15-40%的锌的吸收。然而,摄入不足或过量的锌可能是有害的,因为金属硫蛋白吸收这两种金属过量的锌,特别是妨碍铜的吸收。

膳食摄入量

在美国,建议摄取量(RDA)的妇女和11毫克/天,男性为8毫克/天。美国在2000年左右的摄入量中位数为9毫克/天,女性的男性和14毫克/天。牡蛎,龙虾和红肉类,尤其是牛肉,羊肉和肝脏有一些食物中的锌含量最高。

在植物中的锌的浓度的元素在土壤中的水平的变化的基础上。当有足够的锌在土壤中,包含大多数锌食用植物小麦(胚芽和麸皮)和各种种子(芝麻,罂粟,苜蓿,芹菜,芥末)。锌也存在于豆类,坚果,杏仁,五谷杂粮,南瓜子,葵花子,黑加仑。

其他来源包括强化食品和膳食补充剂,以各种形式出现。A 1998审查的结论是氧化锌,其中一个最常见的在美国,和碳酸锌补充剂是几乎不溶性和在体内的吸收不良。该评论专利研究发现低血浆锌浓度的氧化锌和碳酸锌后消耗比消耗醋酸锌和硫酸酯盐后可见。然而,有害的过量的补充是相对富裕的一个问题,应该不超过20 mg /天,健康的人,虽然美国国家研究委员会设置的可耐受最高摄入量为40毫克/天。

设防,然而,2003年的审查建议氧化锌谷物价格便宜,性能稳定,容易被人体吸收更昂贵的形式。2005年的一项研究发现,各种锌化合物,氧化物和硫酸盐,没有表现出统计上的显着差异,作为强化剂加入玉米粉圆饼时,吸收。在1987年的一项研究发现,吡啶甲酸锌更好的吸收比葡萄糖酸锌或柠檬酸锌。然而,在2008年发表的一项研究决定,甘氨酸锌是最好吸收的膳食补充剂类型。

不足

缺锌通常是由于饮食摄入量不足,但可以与吸收不良肢端皮炎enteropathica,慢性肝病,慢性肾脏疾病,镰状细胞病,糖尿病,恶性肿瘤和其他慢性疾病。轻度缺锌的症状是多种多样的。临床结果郁闷的增长,腹泻,阳痿,性成熟延迟,脱发,眼睛和皮肤损伤,食欲障碍,认知改变,受损宿主的防御属性,碳水化合物利用的缺陷和生殖致畸。轻度缺锌抑制免疫力,但过量的锌不还。动物饮食缺锌需要两倍的食物,为了达到相同的体重增加的动物给予足够的锌。

缺锌风险群体包括老年人,儿童在发展中国家,肾功能不全者。种子和谷物糠,锌螯合剂植酸,可以促进锌的吸收不良。

尽管有一些顾虑,西方素食者和严格素食者没有被发现患有明显的锌不足,多吃肉。锌的主要植物来源包括煮熟的干豆,海蔬菜,强化谷物,豆制品,坚果,豌豆,和种子。然而,许多全谷物和纤维存在于许多食物中的植酸会妨碍锌的吸收和边际锌摄入量的影响知之甚少。有一些证据表明,超过了美国的RDA(15毫克),锌可能需要在每天的饮食是高植酸,比如一些素食主义者。这些考虑必须是平衡的,有反对的事实,是一个缺乏足够的锌的生物标志物,并使用最广泛的指标,血浆锌的敏感性和特异性较差。诊断缺锌是一个持续的挑战。

近二亿人在发展中国家,是补充微量元素锌。在儿童中,它会导致感染和腹泻的增加,全世界每年约有80万儿童的死亡。世界卫生组织提倡补锌严重的营养不良和腹泻。锌补充剂有助于预防疾病,降低死亡率,尤其是低出生体重或发育不良的儿童。然而,锌补充剂不应该被单独服用,因为许多发展中世界有几个不足之处,并与其他微量元素锌的相互作用。

缺锌最常见的是作物的微量营养素缺乏,特别是在高pH值的土壤。缺锌土壤种植的耕地,大约有一半的土耳其和印度,三分之一的中国,最西澳大利亚,和大量的回应。锌施肥据报道,在这些地区。在缺锌的土壤是植物生长更容易感染疾病。锌主要是添加到土壤,岩石风化,但人类锌通过燃烧化石燃料,废矿,磷肥,石灰石,粪便,污水污泥和镀锌表面的颗粒。过量的锌对植物有毒的,虽然锌的毒性远远低于广泛。

注意事项

毒性

尽管锌是身体健康的基本要求,过量的锌可能是有害的。过量的锌的吸收,抑制铜和铁的吸收。免费锌离子,在溶液中是高度有毒的植物,无脊椎动物,甚至脊椎动物鱼。自由离子活度模型是建立在文献中,并显示出,只是的微摩尔金额的自由离子杀死一些生物。最近的一个例子表明微摩尔杀93%的所有水蚤水。

游离锌离子是一个功能强大的路易斯酸的点是腐蚀性。胃酸包含盐酸,金属锌易溶给腐蚀性氯化锌。吞咽后-1982美国一美分片(97.5%的锌),可能会导致损坏胃壁由于在胃的酸性锌离子的高溶解性。

有证据表明在100-300毫克锌/天的低摄入量引起的铜缺乏症;最近的试验有较高的泌尿系统并发症住院治疗相比安慰剂,在老年男性服用80毫克/天。美国农业部RDA是11和8毫克锌/天,分别为男性和女性。甚至更低的水平,更接近至RDA,与铜和铁的利用率可能会干扰或不利影响的胆固醇。干扰的能力的植物吸收其他必要的金属,如铁和锰的含量的锌在超过500ppm的土壤中。也有这种情况称为锌奶昔或“锌寒战”刚刚形成的氧化锌的镀锌材料在焊接过程中形成的,通过吸入,可诱发。锌是一种常见的假牙成分的面霜可能含有17至38mg的锌,每克。已经有残疾,甚至死亡,由于过度地使用这些产品的情况。

美国食品和药物管理局(FDA)已表示,锌损害神经感受器在鼻子上,这可能会导致嗅觉丧失。嗅觉丧失报告时,也观察到,在20世纪30年代锌制剂中使用了一个失败的尝试,以预防脊髓灰质炎的感染。2009年6月16日,FDA表示,消费者应立即停止使用锌基鼻内冷产品从商店的货架,并下令将其拆除。美国食品和药物管理局说,嗅觉丧失的可危及生命受损的气味,因为人们不能检测泄漏气体或烟雾,不能告诉你的食物有宠坏了,才吃了。最近的研究表明,外用抗菌吡啶硫酮锌是一种有效的热休克反应的诱导剂,可能会损害基因组的完整性,在体外培养的人角质形成细胞和黑素细胞诱导PARP-依赖的能源危机。

中毒

1982年,美国铸币厂开始铸造硬币涂在铜,但主要的锌。随着新的锌便士,有锌中毒的潜力,这可能是致命的。如果长期摄入425便士(超过1公斤锌)的一个报告,由于胃肠道细菌和真菌败血症,导致死亡,而另一名患者,摄入12克的锌,仅表现为嗜睡,共济失调(严重缺乏,肌肉的协调运动)。已报道的其它几宗人类痛苦锌中毒的摄入锌硬币。

便士和其他小硬币,有时摄入的狗,导致需要医疗取出异物。一些硬币中锌的含量可能会导致锌的毒性,在狗通常是致命的,在那里它会导致严重的溶血性贫血,并且肝脏或肾脏损害;呕吐和腹泻症状是可能的。锌鹦鹉,有很强的毒性,中毒往往是致命的。镀锌罐中的果汁消费量与锌的质量鹦鹉中毒导致。