موسوعة الكيمياء - قائمة العناصر : الزنك أو الخارصين

الزنك أو الخارصين

الزِّنْك أو الخارَصِين أو التُوتِياء، الرمز الكيميائي Zn من عناصر السلسلة الأولى في الفلزات الانتقالية وذلك لوجود مدارات فارغة بالمدار d وبالتالي يستطيع تكوين معقدات، وهو من العناصر الهامة لاستخداماته المتعددة. الزنك المنطوق / ziŋk / zingkمن الكلمة الألمانية ziŋkوالمعروف أيضا بدخان الزنك وهو عنصر كيميائي معدني ,يرمزله بالرمزzn رقمه الذري 30,وهو العنصر الأول في المجموعة12 من الجدول الدوري. يشبه الزنك في بعض خصائصه المغنزيوم ,لان شاردته تشبه من حيث الحجم الزنك +2,بالإضافة إلى الزنك من بين 24عنصر الأكثر وفرة على مستوى القشرة الأرضية كما لديه 5 نظائر مستقرة، وخام الزنك الأكثر استعمالا هو سيلفيرات وكبريت الزنك ,وتتواجد المناطق الأكثر إنتاجا له في أستراليا ,آسيا ,والولاسات المتحدة الأمريكية. ويشمل إنتاج الزنك ,زبد تعويم الخام ,التحميص,الاستخراج النهائي باستعمال الكهرباء. وقد استخدم النحاس الاصفر وهو سبيكة من النحاس والزنك من على الاقل القرن 10 قبل الميلاد ,وام يتم إنتاج معدن الزنك على نطاق واسع حتى القرن 13 في الهند ,في حين ان المعدن ام يكن معروفا في اروبا إلى غاية نهاية القرن 16 احرق الكيميائيون الزنك في الهواء للتشكيل ما سموه″صوف الفيلسوف"وباض الثلج العنصر ربما سمي من قبل الكيميائيون براسيلوس بعد الكلمة الألمانية zink, منح العلم الألماني اندرياس سيغسمون مارغان فرض من اجل اكتشاف الزنك المعدنية الصرفة في1746. العمل الذي قام لويجي جالفاني واليساندرو وفولتا كشف خصائص كهرو كيميائية للزنـك بحلول عام 1800. مقاومة التآكل، طلاء الفولاذ بالزنك هي كبرى تطبيقات الزنك، وهناك أخرى في البطاريات والسبائك مثل brass يشبع استخدام مجموعة متنوعة من مركبات الزنك مثل كاربونات الزنك، غلوكونات الزنك (المكملا ت الغذائية ,كلوريد الزنك (في مزيلات الروائح)بيربيتيوني الزنك (في الشامبو المضاد للقشرة) كبريتيد الزنك(الاضاءة الملونة)وميثيل أو ايثيل الزنك فيستعمل في المغابر العضوية. الزنك هو أهم معدن في الحالات البيولوجية الاستثنائية واهمية الصحة العمومية ,نقص الزنك يؤثر على نحو مليار شخص في العالم النامي ويرتبط بالعديد من الامراض وعند الاطفال يسبب نقصه تاخر النمو ,وتاخر النضج الجنسي، العدوى، الحساسية، الاسهال وهذا ما أدى إلى وفاة ازيد من 800000 طفل في العالم سنويا. الانزيمات لها رد فعل مركزي واسع في الكيمياء الحيوية مثل هيدروجين الكحول عند الإنسان حيث يسبب استهلاك الزنك الزائد الترنح الخمول والنعاس

الخصائص العامة
الاسم، الرقم، الرمز	زنك، 30، Zn
تصنيف العنصر	فلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	12، 4، d
الكتلة الذرية	65.38(2)غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Ar]; 3d10 4s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 2
الخصائص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	7.14 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	6.57 غ·سم−3
نقطة الانصهار	692.68 ك، 419.53 °س، 787.15 °ف
نقطة الغليان	1180 ك، 907 °س، 1665 °ف
حرارة الانصهار	7.32 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	123.6 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية	(25 °س) 25.470 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند T (كلفن) 610 670 750 852 990 1179
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة	+2, +1, 0 (أكاسيده مذبذبة)
الكهرسلبية	1.65 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 906.4 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 1733.3 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 3833 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	134 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	4±122 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	139 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري سداسي
المغناطيسية	مغناطيسية معاكسة
مقاومة كهربائية	59.0 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية	116 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	30.2 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع)	(درجة حرارة الغرفة) (ملفوف) 3850 متر·ثانية−1
معامل يونغ	108 غيغاباسكال
معامل القص	43 غيغاباسكال
معامل الحجم	70 غيغاباسكال
نسبة بواسون	0.25
صلادة موس	2.5
صلادة برينل	412 ميغاباسكال
رقم الكاس	7440-66-6
النظائر الأكثر ثباتاً
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال 64Zn 48.6% 64Zn هو نظير مستقر وله 34 نيوترون 65Zn مصطنع 243.8 يوم ε 1.3519 65Cu γ 1.1155 - 66Zn 27.9% 66Zn هو نظير مستقر وله 36 نيوترون 67Zn 4.1% 67Zn هو نظير مستقر وله 37 نيوترون 68Zn 18.8% 68Zn هو نظير مستقر وله 38 نيوترون 70Zn 0.6% 70Zn هو نظير مستقر وله 40 نيوترون 72Zn مصطنع 46.5 ساعة β− 0.458 72Ga

كيفية التكوين

يتكوّن الزنك في داخل المستعرات العظمى. الزنك كبيرة وثقيلة جدا تتشكل في نجوم باستخدام طريقة السليكوم المحروق، يتم تكون نموذج الزنك المستقرة من خلال عملية السيبرنوفا وعملية الراديوية

تاريخ الزنك

كلمة الخارصين هي التسمية العربية للزنك. ويختلف العلماء اللغويون حول اصل كلمة زنك فبينما يرى بعضهم انها كلمة لاتينية تعنى الراسب الأبيض يرى اخرون انها مشتقة من الكلمة الألمانية Zinke وهي تعنى اسنان المشط حيث ان شكل الفلز الخام في فرن الصهر يكون شبيها بهذا. الاستعمال القديم امثلة مختلفة عن استعمال الزنك غير النقي غثر على تمثال ما قبل التاريخ يحتوي على87,5%من الزنك في فرانس الفانيا (رومانيا الجديدة).حلي مصنوعة من السبائك تحتوي على ما يقارب %80-90%من الرصاص الحديد القصدير ومعادن أخرى التي يدخل الزنك في تركيبها تم اكتشاف ان عمرها ازيد من 2500 سنة ولوحة زنكية (مصنوعة من الزنك) تسمى بارم رزمانية الاصل مصنوعة من سبائك الزنك ومؤرخ سترابو ومن فقرة احدى كتابته الأولى من القرن الرابع قبل الميلاد يشير انه قطرات من الفضة المزيفة التي حين تختلط مع النحاس تسمى سبائك من الزنك النحاسي ’شاراسامهيتا في كتابات في العام500 قبل الميلاد او قبل ذلك اشار هذا المعدن حين يتاكسد كلمة الخارصين هي التسمية العربية للزنك ويختلف العلماء اللغويين حول اصل هذه الكلمة فبينما يرى بعضهم انها كلمة لاتينية تعني الراسب الابيض ’ يرى آخرون انها مشتقة من كلمة ألمانية الزنك وهي تعني اسنان المشط ان شكل الفلز الخام في فرن الصهر يكون شبيها بهذا. المظهر رمادي فضي

الاكتشاف

مقارنة بمعادن كالحديد والنحاس والرصاص التي اكتشفت قبل قبل الميلاد بالالاف الاعوام. فان اكتشاف الزنك قد جاء متاخرا في القرن الرابع عشر ميلاديا في الهند والصين وقد عثر في الصين على عملات معدنية تحتوى في تكونيها على 99% من الزنك و 1% من النحاس وذلك في الفترة من 1368 إلى 1644 م وقد عثرت في الهند على ادوات تشير ان عمليات صهر الزنك تمت في القرن الرابع عشر الميلادى. يعد تاخر اكتشاف الزنك إلى انخفاض درجة غليانه حيث يوجد في الطبيعة غالبا مع الرصاص والذي كان يصهر في افران درجة حرارتها حوالي 1000 مئوية فكان سرعان ما يتبخر الزنك ولا يبقى الا الرصاص. في عام 1617 عمل لوهنيس على دراسة عينات من الزنك احضرت من الهند والصين واطلق عليه اسم الزنك. في عام 1721 تمكن هنكل من تحضير الزنك من خام السميثسونيت (ZnCO3) الا انه احتفظ بالطريقة سرا وفي عام 1746 تمكن الالمانى مارجراف في برلين من إنتاج الزنك بتقطير خام السميثسونيت في وعاء مغلق ووصف الطريقة التي اتبعها والخطوات بدقة وبذلك يكون أول من توصل من تحضير الزنك معمليا.

وجود الزنك في الطبيعة

يوجد الزنك في قشرة الأرض بنسبة 65 جم لكل طن وهو العنصر رقم 24 من حيث الانتشار في القشرة الأرضية ويوجد في عدة خامات منها

مخلوط الزنك أو السفاليرايت ZnS

سميثسونايت ZnCO3

زينسيت ZnO

ويلميت x2ZnO.SiO2

فرانكلينيت ZnO.MnO)Fe2O)

إنتاج واستخلاص الزنك

لا يوجد العنصر في الطبيعة منفردا بل يكون مختلطا بعناصر أخرى كالذهب والفضة والكادميوم والرصاص. تتم عملية استخلاص الزنك على عدة مراحل اولها تكسير الخام وطحنه ثم ازالة الشوائب بالتعويم يليه عملية تحميص الخام إلى كبريتيد الزنك ZnS يليه اجراء عملية اكسدة للكبريتيد طبقا للمعادلة ويجب اتمام عملية الاكسدة حتى تلامس ذرات العنصر ذرات الزنك.

ZnS+3/2O2----->ZnO+SO2

بعده يمكن اجراء عملية اختزال بنزع الأكسجين من الزنك بواسطة الكربون أو أول اكسيد الكربون طبقا للمعادلات

ZnO+C=Zn+CO

ZnO+CO----->Zn+CO2

الخواص الفيزيائية والكيميائية للزنك

فلز أبيض مائل للزرقة من عناصر الاقلاء. صلب ولكنه في درجات تترواح من 100-150 مئوية يصبح قايلا للطرق والسحب. مقاوم للصدا. يشتعل عند حوالي 1000 مئوية معطيا لهبا أبيض. يشار إلى الزنك في السياقات الغير العلمية باسم دخان الزنك وهو مركب مزرق لامع أبيض ,وهو معدن ضعيف النفاذية المغناطيسية ,ومن خلال معظم الدرجات التجارية الشائعة لهذا المعدن هو اقل كثافة من الحديد إلى حد ما وله سدادية التركيب البلوري ان هذا المعدن قاسي وهش تحت تاثير معظم درجات الحرارة ولكنه يصبح لين ما بين 100°و150° واقصاه210°حيث يصبح هذا المعدن أكثر هشاشة فيمكن سحقه بالضرب، الزنك معدن موصل للكهرباء (ناقل)بالنسبة لمعدن، الزنك لديه درجة انصهار منخفضة (787’52,419)ونقطة انصهاره907c° وهي الاقل بالنسبة لجميع الفلزات الانتقالية كالزئبق والكاديوم. الكثير من السبائك تحتوي على الزنك ومن بينها النحاس ’وهذه السبائك يسمى النحاس ومخادن أخرى عرفت منذ زمن على شكل سبائك ثنائية الزنك وهي الالمنيوم والنيكل والتلوريوم والصوديوم بينما لا الزنك ولا الزنكونيوم معادن مغناطيسية سبيكتها zn غير قابل للتمغنط لانه k35ناقل يتفاعل الزنك مع الأحماض المعدنية ويتصاعد غاز الهيدروجين. 2HCl+Zn------>ZnCl2+H2

ماعدا مع ع حامض النيتروجين الذي فيتاعد اكاسيد النيتروجين.

يتفاعل مع المحاليل القلوية لينتج غاز الهيدروجين.

Zn+2NaOH----->Na2ZnO2+H2

يقوم الهواء الرطب باكساب سطح الزنك طبقة رقيقة من اكسيد الزنك تمنع اكسدة الطبقات التالية. ويعد الزنك عامل مختزل قوى.

استخدمات الزنك

عملي جلفنة الحديد صناعة البطاريات المختلفة بالإضافة لصناعة العلبة الخارجية للبطاريات الجافة. صناعة سبائك تستخدم في عمليات اللحام والطلاء

اهميته للجسميحتاج الجسم الزنك بكميات ضئيلة لا تتعدى 15 ملغ يوميا ويجب الا تتعدى الكمية من 40 ملغ. ويشكل 160 جزءا من الانزيمات التي يحتاجها الجسم لعمليات القلب والتنفس والهضم وغيرها.

له اهمية للجسم تتمثل في دوره في تقوية جهاز المناعة ودعمه. ولقد اكتشف الاطباء انه بإضافة سلفات الزنك للبلازما عند كبار السن يتم تقوية مناعتهم.

الزنك والصحة

الزنك هو عنصر أساسي لحياة البشر والحيوان والنبات. فهو حيوي بالنسبة للكثير من الوظائف البيولوجية ويؤدي دورا حاسما في أكثر من 300 من الإنزيمات في الجسم البشري. أجسام البالغين تحتوي ما بين 2 و 3 جرام من الزنك. وهو يوجد في جميع أجزاء الجسم :الاعضاء الحيوية، الأنسجة، والعظام، الخلايا والسوائل. تحتوي العضلات والعظام على معظم مخزون الجسم من الزنك (90٪).إلا أن أعلى تركيز للزنك ضمن الحجم يقع ضمن غدة البروستاتا والسائل المنوي، ليأتي بعد ذلك العينين.

الغذاء

عندما يكون هناك ما يكفي من الزنك في التربة يكون القمح والبذور المختلفة (السمسم، الكرفس، الخردل...) من المأكولات النباتية التي تحتوي على النسبة الأعلى من الزنك. كما أن الزنك موجود في البقول، المكسرات، اللوز، الحبوب الكاملة، بذور اليقطين، بذور دوار الشمس وعنب الثعلب.

التواجد

يمثل الزنك حوالي ppm75(%0,075)من القشرة الأرضية مما يجعله من بين24 عنصر الانترفورة فيها، التربة تحتوي 770,5ppmمن الزنك بمتوسط64ppm اما مياه البحر فتحتوي على ppm30من الزنك فقط، اما الغلاف الجوي يحتوي على سالفريت((zns عثر على هذا المعدن بالاعتماد على معادن اساسية أخرى مثل النحاس الرصاص في الخامات، ال له علاقة بالاكاسيد الضعيفة على عكس علاقته ,الكالكوفيل يشكل صلابة القشرة أثناء قلة الشروط الخاصة بالغلاف الجوى الأرضى السفاليرايت الذي يكون كبريتيد الزنك هي من أثقل المعادن المنجمية التي تحتوي على الزنك الخام لان تركيزها يحتوي على60_62 من الزنك معادن أخرى والتي يستخرج منها الزنك والتي تشمل كربونات الزنك، سيليكات الزنك, آخر كبريتيد الزنك ,و في بعض الأحيان كربونات الزنك القاعدية باستثناء أخر كبريتيد الزنك ,فإن كل هذه المعادن الأخرى شكلت نتيجة عمليات الناتجة من الحالات الجوية (الطبيعة)على كبريتيد الزنك البدائية. موارد الزنك المعروفة في العالم يصل عددها إلى 1,9 مليار طن ,ما يقارب 200 مليون طن تدخل في النطاق الاقتصادي في عام 2008 ,إضافة إلى الاقتصاد الهامشي الاحتياطي لهذا الرقم، ومجموع الاحتياط التي تم إحصائها (التعرف عليها) يتركز على 500 مليون طن ,وأكبر المراكز الخاصة به توجد في أستراليا ,كندا، والولايات المتحدة مع أكبر الاحتياطات في إيران. وفي المعدل الحالي للاستهلاك ,يفترض أن هذه الاحتياطات تستنفذ ما بين 2027 و2055 حوالي 346 مليون طن تم استخراجها عبر الزمن اٍلى عام 2002,ووجدت اْحد التقديرات اْن حوالي 109مليون طن لا يزال قيد الاستعمال

النظائر المشعة

يوجد 5 نظائر للزنك، هو النظير الاْكثر وفرة (48,63%وفرة طبيعية)هذا النظير لديه ما يقارب نصف حياة أي 4,3×10 والذي يمكن تجاهل نشاطه الاشعاعي وبالمثل (0,65) Z n الذي لديه نصف عمر 1,3×10. والنظائر الاْخرى والتي عادة ما لا تعتبر غير مشعة وجدت أيضا في الطبيعة وهي Zn (28%) ,Zn (4%) و Zn (19%). عشرات النظائر المشعة تم تصنيفها، Zn الذي لديه نصف حياة تقدر ب243,66 يوم أكثر النظائر الطويلة الاْمد ,يليها Zn بمدة نصف حياة تقدر ب46,5 ساعة، الزنك لديه 10 اٍيزوميرات نووية ,Zn له مدة حياة 13,76ساعة يشير جهاز متبدل الاستقرار أن نواة النظير الغير مستقر في حالة تهيج (نشاط) ويرجع اٍلى حالة السكون (الخمول)بفقد فتون على شكل γ

65Zn, 71Zn, 78Zn النظائر لديها فقط حالة عدم نشاط اما

لديها 3 حالات و73Zn، ونظام الاضمحالا الأكثر شيوعا الخاص بنظائر الزنك المشعة ذات عدد كتلي اقل من 66 هو التفاط الكترون، وهذا العنصر المضمحل الناتج من التقاط الالكترون هونظير النحاس n 30Zn + e− → n 29Cu ونظام الاضمحلال الأكثر شيوعا الخاص بنظائر الزنك المشعة ذات عدد كتلي أكبرمن 66 هو(β–), الذي ينتج عنه نظير الغاليوم

n 30Zn → n 31Ga + e− + ν e

المركبات والكيمياء

التفاعلية

الزنك لديه الاكترون التنظيم (التمييز)في المدارالثالث 3d104s2 ورقم مجموعته 12 من الجدول الدوري وهو معدن رد فعله متوسط وعامل التقليل كبير سطح المعدن النقي يشوه بسرعة وفي نهاية المطاف تشكيل طبقة وافية من كاربونات الزنك القاعدية Zn5(OH)6(CO3)2، ومن خلال التفاعل مع ثاني اكسيد الكربون في الغلاف الجوي، هذه الطبقة تساعد على منح من التفاعل مع الهواء والماء الزنك يحترق في الهواء بلهب لامع اخضر مزرق وينتج عنه ابخرة اكسيد الزنك. يتفاعل الزنك بسهولة مع الاحماض والالكيلات وغيرها من اللا فلزات ’وعلى وجه الخصوص فان الزنك النقي يتفاعل ببطئ فقط في الغرف الحرارية مع الاحماض، الاحماض القوية مثل حمض هيدروكلوريك أو حمض الكبريت وينتج عنه انطلاق غاز الهيدروجين والماء, يتميز الزنك كيمياءيا بناتج التأكسد +2 وعندها تشكل الغلاف الإلكتروني الخارجي الذي يتم فقده في هذه المرحلة للإلكترونين جزيئات الزنك بالتفلعل مع الكلوريد وتحت درجة حرارة تفوق 285° يتنج عنه Zn2Cl2, تاكسد الزنك+1 الزنك في الكيمياء يشبه النيكل والنحاس (معادن ذات حالة انتقالية في المدار الأول) وهي في هذه الحالة مركبات ضعيفة التمغنط وعديمة اللون في الغالب

المركبات

اسيتات الزنك

كلوريدالزنك

اسيتات الزنك

على الأغلب مركبات ثنائية للزنك تعرف بنسبة للفلزات وكل غير الفلزات باستثناء الغازات النبيلة اكسيد الزنكzno عبارة عن مسحوق أبيض ينحل تقريبا في الماء المقطر المحاليل القاعدية الضعيفة تحتؤي على ايونات Zn2+,هيدروكسيد الزنكZn(OH)2 يتكون على شكل راسب أبيض المحاليل القوية الالكنية ’هذا الهيدروكسيد ينحل ليكون الزنكات [Zn(OH)4]2−).[26], الملبيداتZnMoO4, سيانيد Zn(CN)2 ’نترات الزنكZn(NO3)2 كلورات Zn(ClO3)2 السلفاتZnSO4الفوسفات Zn3(PO4)2 الارسينات Zn(AsO4)2 كروماتZnCrO4(من بين المركبات الزنكية الملونة) و هي بعض من بين العناصر عير العضوية للزنك هو الاسيتات (Zn(O2CCH3)2)., مركبات الزنك العضوية هي التي تحتوي على كربون الزنك

استخدمات الزنك

يستعمل الزنك في غلفنة الحديد وصناعة البطاريات المختلفة بالاضافة إلى صناعة العلبة الخارجية للبطاريات الجافة وصناعة سبائك تستخدم في عمليات اللحام والطلاء التسمية والدراسات القديمة الزنك عرف قديما من بين العناصر في الطب عند الهنود كتب عنها عند الملك الهندي مادونالا في1374 وقد دخل الزنك في تركيب الكثير من المواد العضوية عند الهنود في القرن 13 اما الصينيون فلم يدرسوا هذه التقنية إلى غاية القرن 17

مختلف الرموز الكيميائية التي تمثل عنصر الزنك

احرق الكيميائيون هذا باكسيد الزنك سمي هذا المعدن ربما من قبل مقالة ل paracelsus اولا وهو كيميائي ألماني سويسري الاصل والذي اطلق عليه zencuimاوzenken في كتابة المعادن 2الحرة في القرن 16 وصل الكثير من الكيميائيين إلى عزل معدن الزنك في دول الغرب والقاموس العالمي postlewayهو مصدر علمي وتكنولوجي عند الاروبيين لم يشر إلى الزنك قبل 1751 ورغم ذلك قد تم دراسته قبل ذلك في عام 1738,وليام شامبيوا من بريطانيا درس استخراج الزنك من الكلامين وتكنولوجيته كانت مشابهة إلى التقنيات المستعملة في" زاوارا" منجم الزنك في راجستان، ولكن ليس هناك دليل على انه زار المشرق، وتقنيته استعملت خلال عام1851. الكيميائي الألماني اندرياس مغراف منح منحة من اجل اكتشاف الزنك النقي من خلال دراسات الكيميائي السويدي انطون فون سواب الذي استخلص الزنك من الكلامين 4 سنوات من قبله في تجارب عام 1746’ماغراف اخلط الكلامين والكحول في وعاء مغلق من دون النحاس للحصول على المخدن، وهذه الطريقة أصبحت كيميائيا مستعملة عام1752 الاعمال الأخيرة الغلفنة سميت نسبة للوجي غالفاني أخو ويليام المسمى جون اخترع في عام 1758طريقة التكليس كبريت الزنك إلى اكسيد قابل للاستخدام. حيث يمكن استعمال الكالمين فقط لإنتاج الزنك في 1798جوهان كريستان برهن طريقة بناء الانصهار الأولي استحدم الزنك في الغلفنة الأول مرو من قبل غالفاني، وحاول صديقه اليساندرو مواصلة ابحاثه وتم اكتسلف البطارية الفولطية 1800 يرجع عدم تمغنط الزنك إلى عدم تلونه في المحاليل ومنه اكتشف اهميته الكيميائي والغذائية.

الانتاج

التعدين والتجهيز

نسبة الزنك %في البلدان عام2006″ الزنك هو المعدن الرابع الاكيثر شيوعا من حيث الاستعمال ,بالإضافة إلى الحديد.الالمنيوم والنحاس بإنتاج سنوي يقدر ب10مليون طن وأكبر الشركات المنتجة للزنك هي nayzar″ التابعة لمجموعة أسترالية ozللمعادن والشركات البلجكية umicoreحوالي 70%من الزنك العالمي ينتج من المناجم، في حين 30%الباقية تنتج من اعادة تركيز الزنك الثانوية.معدن الزنك ينتج باستعمال المعادن الاستخراجية، بعد طحن الخام، الذي يفصل بشكل انتقائي المعادن من الشوائب المعدنية، وهذا ما يعطى خام مركز. التحميص يحول كبريت الزنك المركز لينتج اكسيد الزنك 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 لمزيد من طرق التجهيز الاساسية المستعملة هي pyrometallurgy يقلل من كبريت الزنك بالكاربون أو أول اكسيد الكربون في درجة حرارة 950° والمعادلات ادناه تشرح بوضوح هذه العملية 2 ZnO + C → 2 Zn + CO2 2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

وباستعمال الكهرباء يتم ترشيح الزنك من الزنك الخام المركزبمعالجته بحمض الكبرتيد

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

وبعد استخدام هذا التحليل الكهربائي يتم إنتاج معدن الزنك

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

الاثر البيئي

لإنتاج كبريتيد الزنك الخامات تعتمد بشكل كبير لإنتاج ثاني اكسيد الكبريت وانصهاره له مخلفات كثيرة مثل بخار الكاديوم عمليات تعدين الزنك خلفت اثار كبيرة عى الأنهار ومختلف المناطق الخضراء المجاورة للمناجم وانتقال الزنك من المناجم حوالي 10 ألاف طن في السنة خلال 2005الدراسات اثبتت ان هذه الانبعاثات المعدنية تنعكي على البشرية والطبيعة معا ولكن يمكن ان يؤثر سلبا على كمية الأكسجين عند الاسماك مثلا في نهر الراين

التطبيقات

تطبيقات الزنك تشمل ما يلي :الغلفنة 59%,النحاس والبرونز 10%, المواد الكيمائية 6.0%متفرقات 2.5% مكافحة التآكل والبطاريات

غالبا ما يستعمل الزنك لمكافحة التأكل وهو طلاء على معدن الحديد يحارب التاكل على المعدن الزنك أكثر تفاعلا من الحديد أو الصلب وبالتالي هذا ما يسمح بالاكسدة المحلية حتى يتاكسد ويفسد تماما و يستعمل الزنك في المعادن التي لها غلاقة بمياه البحر مثل السفن مما يمنع تاكل الحديد يستعمل الزنك كقطب معدني في البطاريات (بطاريات الليتيوم 3.04vوالبطاريات الالكيلية.....الخ)

السبائك

أكثر السبائك المستعملة التي تحتوي على الزنك هي سبائك النحاس وهذه السبائك عموما أقوى واكثر مقاومة للتاكل وهذه الخصائص تجعلها أكثر استعمالا في أجهزة كثيرة

سبائك

Cast القاء مجهرية النحاس في تكبير 400x

استخدامات صناعية اخرى

ما يقارب ربع الزنك يستعمل في الولايات المتحدة 2006 ويستهلك على شكل زنك مركب وفي مختلف النشاطات الصناعية اكسيد الزنك يستعمل كصباغة بيضاء في الطلاء

اكسيد الزنك يستعمل كصباغة بيضاء في الطلاءغالبا ما يضاف كلوريد الزنك إلى الاخشاب كمثبط للنار, كما يمكن استخدامه كمادة حافظة للخشب, كما يستعمل لتركيب مواد كيمياءية أخرى كما اقترح استعمال الزنك كمادة معدنية لصناعة الأسلحة النووية والكوبالت هو مادة أخرى معروفة للتصليح المعدني

المكملات الغذائية

يدخل الزنك في تكوين العديد من الفيتامينات والمعادن التي نتناولها في حياتنا اليومية وتحت, وتحتوي على اكسيد الزنك وخلات الزنك حيث تجعلها نملك خصائص مضادة للاكسدة، والتي تقي من تسارع شيخوخة الجلد والعضلات

الدور البيولوجي

الزنك هو خنصر تتبع رئيسي وهو ضروري للنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة وقد وجد الزنكفي ما يقارب 100 انزيمات معينة كما يعد المعدن الوحيد الذي يتواجد في الانزيمات، وهناك ما بين 2-4غ من الزنك موزعة على جميع أنحاء جسم الإنسان، وهو معظمه في المخ, العضلات ,الكلى مع تركيز أعلى في اجزاء العين ونمو الجهاز التناسلي يلعب الزنك ادوارا بيولوجية مختلفة وموزعة على كامل الجسم يدخل ليضا في ميتابوليزم Rna,dna, في نقل الإشارة والتعبير الجيني

الانزيمات

الشريط التنظيمي للالأنهيداز الكربونيك الإنسان الثاني، مع ذرة الزنك مرئية في المرك

الشريط التنظيمي لكاربونات الانهيداز2عند الإنسان مع ذرة الزنك واضحة في المركز اصابع الزنك تساعد في قراءة سلسلة dna هذا المعدن له أيضا هندسة تنسيقية مرنة تسمح بتشكيل البروتينات بسرعة والتحول إلى اجزاء التفاغلات البيولوجية

بروتينات اخرى

يساعد الزنك من خلال بنية التي تسمى اصابع الزنك حيث يركب بعض عمليات النسخ التي هي عبارة عن بروتينات تعرف بdnaتسلسلها ونسخها. ربما يمكن للزنك ان يحمل في الميثالونين عند الكائنات الدقيقة أو في الخلايا المعوية أو الكبد للحيوانات ’ الميثالوثين في الخلايا المعوية قادر على ضبط امتصاص الزنك من 15-40%’لذلك يمكن الافراط في الزنك ان يكون ضار.

مرجع اختبارات الدم يبين الزنك في اللون الارجواني في يمين الوسط

اغذية وتوابل تحتوي على الزنك

الولايات المتحدة الأمريكية تحتوي على8مغ في اليوم للنساء,11مغ في اليوم للرجال الاستهلاك المتوسط في 2000كان 9ملغ في اليوم ختلاف تراكيز الزنك في النباتات يختلف باختلافه في التربة عندما يكون هناك ما يكفي من الزنك في التربة كما يوجد الزنك في الحبوب والفول واللوز والجوز...الخ واحصائيات 1998تلخص ان اكسيد النحاس هو من أهم العناصر المغذية في الولايات المتحدة، حيث اجريت احصائيات ودراسات مختلفة لتحديد كمية الزنك الازمة تناولها.

النقص

عادة راجع لعدم التغذية الكافية او لسوء الامتصاص مما يسبب التهاب الجلد وامراض المعي والبد المزمنة وفقر الدم وامراض خبيثة ,اما بعض الامراض الخارجية التي تظهر على الانسان مثل الاكتئاب العجز ضعف الشهية ,والفئات المعرضة أكثر للخطر هم المسنين والنباتات. ما يقارب 2مليار في العالم المتقدم يعانون من نقص الزنك مما يسبب لدى الاطفال العدوى والاسهال.

السمية الزنك

على الرغم من ان الزنك هو شرط اساسي لصحة جيدة ,يمكن ان يكون ضارا ووهذا ما يمنع امتصاص الحديد والنحاس. ايون الزنك الحر في المحاليل أكثر خطورة فهو يسبب تسمم النباتات واللافقاريات وحتى الاسماك الفقارية وايون حر هو نموذج نشيط قادر على قتل بعض الاعضاء. المعدة تحتوي على حمض الهيدروكلوريك ’حيث يمكن لمعدن الزنك ان يتحلل ليعطي كلوريد الزنك مما يسبب اضرار على بطانية المعدة بسبب ارتفاع درجة الحموضة ’ اما مستويات الزنك التي تزيد على 500 جزء من المليون في التربة تسبب تداخل في قدرة النباتات على امتصاص المعادن الاساسية الأخرى مثل الحديد والمغنزيوم.

التسمم

في عام 1982الولايات المتحدة زرعت مجموعة نباتات بالاعتماد على الزنك لكن كان تركيزه كبير مما سبب تسممها ,ومن بين الحالات المزمنة التي كان ناتجها الموت هي 425حالة امتصتها البكتريا والفطريات, وكثير من الحالات التي تم دراستها اثبتت معاناة الإنسان من التسمم بواسطة الزنك من جراء ابتلاع قطع معدنية تحتوي عليه الذي يكون قاتلا في بعض الأحيان أو يسبب فقر الدم الشديد أو امراض الكبد أو القصور الكلوي القيء ,الاسهال وهذه الاعراض هي نتيجة التسمم بواسطة الزنك

التوصيات اليومية

التوصيات اليومية في الولايات المتحدة هي 8 مغ يومياً للنساء و 11 مغ يومياً للرجال. إن متوسط الاستهلاك في الولايات المتحدة حوالي العام 2000 كان 9 مغ يومياً للنساء و 14مغ يومياً للرجال