Sejarah seng, sifat, struktur, risiko, penggunaan

Dia seng Ini adalah logam transisi yang termasuk dalam kelompok 12 dari tabel periodik dan diwakili oleh simbol kimia Zn. Ini adalah elemen nomor 24 yang berlimpah di korteks bumi, berada dalam mineral tersulfurisasi, seperti sphalerite, atau berkarbonasi, seperti esmitsonite.

Ini adalah logam yang sangat dikenal dalam budaya populer; Atap seng adalah contohnya, seperti suplemen untuk mengatur hormon pria. Ini ada di banyak makanan dan merupakan elemen penting untuk infinitas proses metabolisme. Ada beberapa manfaat dari asupan moderat dibandingkan dengan efek negatif dari kelebihannya di dalam tubuh.

Atap paduan seng dari Riverside Museum. Sumber: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

Seng telah dikenal jauh sebelum baja galvanis warna peraknya dan logam lainnya. The Brass, paduan berbagai komposisi tembaga dan seng, telah menjadi bagian dari objek historis selama ribuan tahun. Hari ini warna emasnya biasanya menyaksikan beberapa alat musik.

Ini juga merupakan logam dengan mana baterai alkaline diproduksi, karena daya reduksi dan kemudahan elektron menyumbang menjadikannya pilihan yang baik sebagai bahan anodik. Penggunaan utamanya adalah untuk menggembleng baja, menutupi mereka dari Lay seng.

Dalam senyawa turunannya, jumlah oksidasi atau keadaan +2 biasanya memiliki. Oleh karena itu, ion Zn dipertimbangkan²⁺ dibungkus dalam lingkungan molekuler atau ionik. Sedangkan Zn²⁺ Ini adalah asam Lewis yang dapat menyebabkan masalah dalam sel, dikoordinasikan dengan molekul lain berinteraksi secara positif dengan enzim dan DNA.

Dengan demikian, seng adalah kofaktor penting dari banyak metallo-enzim. Terlepas dari biokimia penting yang sangat penting, dan cahaya kilatannya dan api kehijauan untuk dibakar, di dalam dunia sains itu dianggap sebagai logam "membosankan"; Karena, sifat -sifatnya tidak memiliki daya tarik logam lain, serta titik lelehnya jauh lebih sedikit dari mereka.

[TOC]

Sejarah

Jaman dahulu

Seng telah memanipulasi selama ribuan tahun; Tapi tanpa disadari, sejak peradaban kuno, termasuk orang Persia, Romawi, transilvans dan Yunani, benda yang sudah diproduksi, koin dan senjata kuningan.

Oleh karena itu, kuningan adalah salah satu paduan tertua yang diketahui. Mereka menyiapkannya dari Mineral Calamine, Zn₄Ya₂SALAH SATU₇(OH)₂· H₂Atau, tanah dan pemanasan mana di hadapan wol dan tembaga.

Selama proses tersebut, sejumlah kecil seng logam yang bisa terbentuk lolos sebagai uap, fakta yang tertunda selama bertahun -tahun identifikasi sebagai elemen kimia. Ketika berabad -abad berlalu, kuningan dan paduan lainnya meningkatkan kandungan seng mereka, mengenakan lebih abu -abu.

Pada abad keempat belas, di India, mereka sudah berhasil memproduksi seng logam, yang mereka sebut Jasada dan mereka dipasarkan saat itu dengan China.

Dan orang -orang alkemis dapat memperolehnya untuk melakukan eksperimen mereka. Karakter historis yang terkenal paracelsus yang memanggilnya 'zincum', mungkin dengan kemiripan antara kristal seng dengan giginya. Sedikit demi sedikit, di tengah -tengah nama lain dan beberapa budaya, nama 'seng' akhirnya mengetuk untuk logam ini.

Isolasi

Sementara India sudah menghasilkan seng logam sejak 1300 tahun, ini berasal dari metode yang digunakan calamina dengan wol; Oleh karena itu, itu bukan sampel logam dari kemurnian yang cukup besar. William Champion meningkatkan metode ini pada 1738, Inggris, menggunakan oven keruh vertikal.

Pada 1746 ahli kimia Jerman Andreas Sigismund Marggragra diperoleh untuk "pertama kali" sampel seng murni dari memanaskan calamine di hadapan batubara sayuran (agen pereduksi yang lebih baik daripada wol), di dalam mangkuk dengan tembaga. Cara memproduksi seng yang dikembangkan secara komersial dan sejajar dengan sang juara.

Kemudian, proses dikembangkan yang akhirnya menjadi calamine, menggunakan seng oksida sebagai gantinya; yaitu, sangat mirip dengan proses pyrometalurgi saat ini. Tungku juga membaik, mampu menghasilkan jumlah seng yang meningkat.

Sampai saat itu masih belum ada aplikasi yang menuntut seng dalam jumlah besar; Tapi itu berubah dengan kontribusi Luigi Galvani dan Alessandro Volta, yang memberi jalan pada konsep galvanisasi. Volta juga merancang apa yang dikenal sebagai sel galvanik, dan segera seng adalah bagian dari desain baterai kering.

Sifat fisik dan kimia

Penampilan fisik

Itu adalah logam keabu -abuan, biasanya tersedia dalam granulasi atau debu. Secara fisik itu lemah, jadi tidak mewakili opsi yang baik untuk aplikasi di mana Anda harus mendukung objek berat.

Ini juga rapuh, meskipun ketika dipanaskan di atas 100 ºC menjadi lunak dan ulet; hingga 250 ºC, suhu di mana menjadi rapuh dan semprotkan lagi.

Dapat melayani Anda: oxácido

Masa molar

65.38 g/mol

Nomor Atom (Z)

30

Titik lebur

419.53 ºC. Titik leleh rendah ini menunjukkan ikatan logam yang lemah. Saat meleleh memiliki penampilan yang mirip dengan aluminium cair.

Titik didih

907 ºC

Suhu self -rection

460 ºC

Kepadatan

-7.14 g/ml pada suhu kamar

-6,57 g/ml pada titik leleh, yaitu, hanya dengan meleleh atau meleleh

Panas fusi

7.32 kJ/mol

Panas penguapan

115 kJ/mol

Kapasitas panas molar

25.470 J/(mol · k)

Elektronegativitas

1.65 pada skala Pauling

Energi ionisasi

-Pertama: 906,4 kJ/mol (Zn⁺ gas)

-Kedua: 1733.3 kJ/mol (Zn²⁺ gas)

-Ketiga: 3833 kJ/mol (Zn³⁺ gas)

Radio atom

Empiris 134 sore

Kovalen radio

122 ± 4 sore

Kekerasan Mohs

2.5. Nilai ini jauh lebih rendah terhadap kekerasan logam transisi lainnya, untuk mengatakan, tungsten.

Urutan magnetik

Diamagnetik

Konduktivitas termal

116 w/(m · k)

Resistivitas listrik

59 nΩ · m pada 20 ° C

Kelarutan

Itu tidak larut dalam air selama melindunginya lapisan oksidanya. Setelah ini dihilangkan dengan serangan asam atau basa, seng akhirnya bereaksi dengan air untuk membentuk ACU yang kompleks₂)₆²⁺, terletak Zn²⁺ Di tengah oktahedron dibatasi oleh molekul air.

Penguraian

Saat terbakar, Anda dapat melepaskan partikel beracun dari udara di udara. Dalam prosesnya, warna kehijauan dan cahaya yang bersinar diamati.

Reaksi kimia

Reaksi antara seng dan belerang di dalam wadah di mana warna biru kehijauan api dapat terlihat. Sumber: Eoin [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

Seng adalah logam reaktif. Pada suhu kamar, lapisan oksida tidak hanya dapat menutupinya, tetapi selain karbonat dasar, Zn₅(OH)₆(BERSAMA₃)₂, Atau bahkan sulfida, Zns. Ketika lapisan komposisi yang bervariasi ini dihancurkan oleh serangan asam, logam bereaksi:

Zn (s) + h₂Sw₄(AC) → Zn²⁺(Ac) + jadi₄²⁻(Ac) + h₂(G)

Persamaan kimia yang sesuai dengan reaksinya terhadap asam sulfat dan:

Zn (s) + 4 hno₃(AC) → Zn (Tidak₃)₂(AC) + 2 Tidak₂(g) + 2 jam₂Atau (l)

Dengan asam klorida. Dalam kedua kasus, meskipun tidak ditulis, ACU kompleks Zn hadir (oh₂)₆²⁺; Kecuali jika mediumnya adalah dasar, maka endapkan sebagai seng hidroksida, Zn (OH)₂:

Zn²⁺(Ac) +2oh^-(AC) → Zn (OH)₂(S)

Yang merupakan hidroksida putih, amorf dan amfoterik, yang mampu terus bereaksi dengan lebih banyak ion OH^-:

Zn (oh)₂(S)  + 2oh^-(AC) → Zn (OH)₄^2-(AC)

Zn (oh)₄^2- Itu adalah anion seng. Faktanya, ketika seng bereaksi dengan basis yang kuat, seperti NaOH pekat, kompleks zincato natrium diproduksi secara langsung₂[Zn (oh₄]:

Zn (S) + 2NAOH (AC) + 2H₂Atau (l) → na₂[Zn (oh₄)] (ac) +h₂(G)

Juga, seng dapat bereaksi dengan elemen non -metalik, seperti halogen dalam keadaan gas atau belerang:

Zn (s) + i₂(g) → Zni₂(S)

Zn (s) +S (s) → Zns (gambar superior)

Isotop

Seng ada di alam sebagai lima isotop: ⁶⁴Zn (49,2 %), ⁶⁶Zn (27,7 %), ⁶⁸Zn (18,5 %), ⁶⁷Zn (4 %) dan ⁷⁰Zn (0,62 %). Yang lainnya sintetis dan radioaktif.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Atom seng mengkristal dalam struktur heksagonal kompak (HCP), meskipun terdistorsi, produk dari ikatan logamnya. Elektron Valencia yang mengatur interaksi semacam itu, menurut konfigurasi elektronik, yang termasuk orbital 3D dan 4S:

[Ar] 3d¹⁰ 4s²

Kedua orbital selesai.

Akibatnya, atom Zn tidak terlalu kohesif, dibuat pada titik leleh rendah (419,53 ºC) dibandingkan dengan logam transisi lainnya. Faktanya, seperti itu adalah karakteristik dari logam grup 12 (di sebelah merkuri dan kadmium), jadi kadang -kadang mereka meragukan jika elemen blok DS benar -benar harus dipertimbangkan.

Meskipun orbital 3D dan 4S penuh, seng adalah konduktor listrik yang baik; Oleh karena itu, elektron Valencia mereka dapat "melompat" band mengemudi.

Angka oksidasi

Seng tidak mungkin kehilangan dua belas elektron Valencia atau memiliki nomor oksidasi atau keadaan +12, dengan asumsi keberadaan kation zn¹²⁺. Sebaliknya, ia hanya kehilangan dua elektronnya; Khususnya dari orbital 4S, berperilaku mirip dengan logam alkalineter (SR. Scholambara).

Ketika ini terjadi, dikatakan bahwa seng berpartisipasi dalam senyawa dengan nomor oksidasi +2 atau keadaan; yaitu, dengan asumsi keberadaan kation zn²⁺. Misalnya, dalam oksida, Zno, seng memiliki nomor oksidasi ini (Zn²⁺SALAH SATU^2-). Hal yang sama berlaku untuk banyak senyawa lain, dapat berpikir bahwa hanya Zn (ii) yang ada.

Dapat melayani Anda: butanone: struktur, sifat dan penggunaan

Namun, ada juga Zn (I) atau Zn⁺, yang hanya kehilangan satu elektron dari orbital 4S. Nomor oksidasi lain yang mungkin untuk seng adalah 0 (Zn⁰), di mana atom netral mereka berinteraksi dengan molekul gas atau organik. Oleh karena itu, itu bisa muncul sebagai Zn²⁺, Zn⁺ atau zn⁰.

Bagaimana cara diperoleh

Bahan baku

Sampel mineral dari Rumania. Sumber: James St. John [CC dengan 2.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/2.0)]

Seng berada dalam posisi nomor dua puluh empat elemen paling banyak dari korteks bumi. Biasanya ditemukan dalam mineral belerang, didistribusikan ke lebar planet ini.

Untuk mendapatkan logam dalam bentuk murni, pertama -tama diperlukan untuk mengumpulkan batu yang terletak di terowongan bawah tanah dan memusatkan mineral kaya seng, yang mewakili bahan baku sejati.

Di antara mineral tersebut dapat disebutkan: Sphalerite atau Wurzita (Zns), lima puluhan (ZnO), Willemita (Zn₂Sio₄), Esmitsonita (Znco₃) dan gahnita (znal₂SALAH SATU₄). Spheny sejauh ini merupakan sumber utama seng.

Kalsinasi

Setelah mineral terkonsentrasi setelah proses pengapungan dan pemurnian batuan, ia harus dihitung untuk mengubah sulfida menjadi masing -masing. Pada langkah ini mineral hanya memanas di hadapan oksigen, mengembangkan reaksi kimia berikut:

2 Zns (s) + 3 o₂(g) → 2 Zno (s) + 2 Jadi₂(G)

SO₂ juga bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan begitu₃, Senyawa untuk sintesis asam sulfat.

Setelah ZnO diperoleh, ini dapat diserahkan baik ke proses pirometalurgi, atau ke elektrolisis, di mana hasil akhirnya adalah pembentukan seng logam.

Proses Pyrometalurgi

ZnO dikurangi menggunakan batubara (mineral atau coque) atau karbon monoksida:

2 Zno (s) + C (s) → 2 Zn (g) + Co₂(G)

ZnO (S) + Co (g) → Zn (g) + Co₂(G)

Kesulitan menghadapi proses ini adalah generasi seng gas, mengikuti titik didihnya yang rendah, yang terlampaui oleh suhu tinggi oven. Itulah sebabnya uap seng harus disuling dan terpisah dari gas lain, sedangkan kristal mereka pada timbal cair terkondensasi.

Proses elektrolitik

Dari dua metode memperoleh, ini adalah yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. ZnO bereaksi dengan asam sulfat encer terhadap pencucian ion seng seperti garam sulfatnya:

Zno + h₂Sw₄(AC) → Znso₄(Ac) + h₂Atau (l)

Akhirnya solusi ini adalah electrolys untuk menghasilkan seng logam:

2 Znso₄(Ac) + 2 jam₂Atau (l) → 2 Zn (s) + 2 jam₂Sw₄(ac) + atau₂(G)

Risiko

Dalam sub -bagian reaksi kimia disebutkan bahwa gas hidrogen adalah salah satu produk utama ketika seng bereaksi dengan air. Itulah sebabnya, dalam keadaan logam, harus disimpan dengan benar dan di luar jangkauan asam, basa, air, sulfur atau sumber panas; Kalau tidak, risiko kebakaran berjalan.

Semakin halus yang dibagi seng, semakin besar risiko kebakaran atau bahkan ledakan.

Untuk sisanya, selama suhunya tidak mendekati 500 ° C, bentuk padat atau granulasi tidak mewakili bahaya apa pun. Jika ditutupi oleh lapisan oksida, itu dapat dimanipulasi dengan tangan kosong, karena tidak bereaksi dengan kelembabannya; Namun, seperti halnya padatan, itu menjengkelkan mata dan saluran udara.

Meskipun seng sangat diperlukan untuk kesehatan, dosis berlebih dapat menyebabkan gejala berikut atau efek lateral:

- Mual, muntah, gangguan pencernaan, sakit kepala dan lambung atau diare.

- Menggusur tembaga dan besi selama penyerapannya di usus, yang tercermin dalam kelemahan yang tumbuh di tungkai.

- Perhitungan ginjal.

- Kehilangan indera penciuman.

Aplikasi

- Logam

Paduan

Banyak alat musik terbuat dari kuningan, tembaga paduan dan seng. Sumber: Pxhere.

Mungkin seng adalah salah satu logam, bersama dengan tembaga, yang membentuk paduan paling terkenal: kuningan dan besi galvanis. Kuningan telah diamati adalah banyak kesempatan selama orkestra musikal, karena kecerahan emas instrumen sebagian disebabkan oleh paduan tembaga dan seng tersebut.

Seng logam itu sendiri tidak memiliki terlalu banyak kegunaan, meskipun digulung. Ketika lapisan logam ini adalah electrodepos pada yang lain, yang pertama melindungi yang kedua dari korosi dengan lebih rentan terhadap pengoksidasi; Artinya, seng teroksidasi sebelum besi.

Itulah sebabnya baja galvanis (mereka menutupi dengan seng) untuk meningkatkan daya tahannya. Contoh baja galvanis ini juga ada dalam simfin atap "seng".

Dapat melayani Anda: kromatogram

Anda juga memiliki Aluzinc, paduan aluminium-seng yang digunakan dalam konstruksi sipil.

Agen pereduksi

Seng adalah agen pereduksi yang baik, sehingga kehilangan elektron untuk spesies lain untuk memenangkannya; Terutama kation logam. Saat membersihkan tindakan pengurangannya bahkan lebih cepat dari padatan yang dicumbui.

Ini digunakan dalam proses mendapatkan logam dari mineral; seperti rodio, perak, kadmium, emas dan tembaga.

Demikian juga, tindakan pereduksi digunakan untuk mengurangi spesies organik, yang mungkin terlibat dalam industri minyak, seperti benzena dan bensin, atau dalam industri farmasi. Di sisi lain, debu seng juga menemukan aplikasi dalam baterai alkaline dioksida seng-mangan.

Aneka ragam

Debu seng mengingat reaktivitasnya dan pembakaran yang lebih energik, menemukan penggunaan sebagai aditif di kepala pertandingan, dalam bahan peledak dan kembang api (mereka mengajarkan kilatan putih dan api kehijauan).

- Senyawa

Sulfida

Tonton dengan cat phosphorescent dalam jarum dan jam. Sumber: Francis Flinch [Domain Publik]

Seng sulfida memiliki sifat menjadi fosfor dan bercahaya, sehingga digunakan dalam elaborasi cat cahaya.

Oksida

Warna putih oksida, seperti semi dan konduktivitas fotonya, digunakan sebagai pigmen dan kertas keramik. Selain itu, ada dalam bedak, kosmetik, karet, plastik, kain, obat -obatan, tinta dan enamel.

Suplemen Nutrisi

Tubuh kita membutuhkan seng untuk memenuhi banyak fungsi vitalnya. Untuk mendapatkannya, itu dimasukkan ke dalam beberapa suplemen nutrisi dalam bentuk oksida, glukonat atau asetat. Ini juga hadir dalam krim untuk menghilangkan luka bakar dan iritasi kulit, dan di shampus.

Beberapa manfaat yang diketahui atau terkait dengan asupan seng adalah:

- Tingkatkan sistem kekebalan tubuh.

- Ini adalah anti -inflamasi yang baik.

- Mengurangi gejala yang mengganggu dari flu biasa.

- Mencegah kerusakan sel di retina, jadi disarankan untuk penglihatan.

- Ini membantu mengatur kadar testosteron dan, juga, dikaitkan dengan kesuburan pria, kualitas sperma mereka dan pengembangan jaringan otot.

- Mengatur interaksi antara neuron otak, sehingga terkait dengan peningkatan memori dan pembelajaran.

-Dan di samping itu, ini efektif dalam pengobatan diare.

Suplemen seng ini dicapai di pasaran sebagai kapsul, tablet atau sirup.

Kertas Biologis

Dalam anhidrase karbonik dan carboxympidase

Diperkirakan bahwa seng adalah bagian dari 10% dari total enzim tubuh manusia, sekitar 300 enzim. Di antara mereka mereka dapat menyebutkan anhidrase karbonik dan carboxipeptidase.

Anhidrase karbonik, enzim yang bergantung pada seng, bekerja pada tingkat jaringan yang mengkatalisasi reaksi karbon dioksida dengan air untuk membentuk bikarbonat. Setelah bikarbonat ke paru -paru, enzim membalikkan reaksi dan karbon dioksida terbentuk, yang dikeluarkan di luar negeri selama kedaluwarsa.

Carboxipeptidase adalah exopeptidase yang mencerna protein, melepaskan asam amino. Seng bertindak dengan memberikan beban positif yang memfasilitasi interaksi enzim dengan protein yang menggali.

Dalam operasi prostat

Seng hadir di berbagai organ tubuh manusia, tetapi menyajikan konsentrasi terbesar dalam prostat dan semen. Seng bertanggung jawab atas fungsi prostat yang tepat dan dalam pengembangan organ reproduksi pria.

Jari -jari seng

Seng campur tangan dalam metabolisme dan DNA RNA. Jari seng (Zn-fingers) terdiri dari atom seng yang berfungsi sebagai jembatan pengikat di antara protein, yang bersama-sama campur tangan dalam beberapa fungsi.

Jari -jari seng berguna dalam membaca, menulis, dan transkripsi DNA. Selain itu, ada hormon yang menggunakannya dalam fungsi yang terkait dengan homeostasis pertumbuhan di seluruh tubuh.

Dalam regulasi glutamat

Glutamat adalah neurotransmitter rangsang utama di korteks serebral dan di batang otak. Seng terakumulasi dalam vesikel presinaptik glutaminergik, mengintervensi dalam regulasi neurotransmitter glutamat dan rangsangan neuron.

Ada bukti bahwa pelepasan neurotransmitter glutamat yang berlebihan dapat memiliki aksi neurotoksik. Oleh karena itu, ada mekanisme yang mengatur pembebasan mereka. Homeostasis seng dengan demikian memainkan peran penting dalam regulasi fungsional sistem saraf.

Referensi

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Seng. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16 Juli 2016). Seng: Reaksionik Kimia. Pulih dari: pilgaardelegs.com
4. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. (2019). Seng. Database pubchem. CID = 23994. Pulih dari: pubchem.NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah
5. Wojes Ryan. (25 Juni 2019). Sifat dan penggunaan logam seng. Pulih dari: keseimbangan.com
6. Tn. Kevin a. Boudreaux. (S.F.). Seng + Sulfur. Dipulihkan dari: Angelo.Edu
7. Alan W. Richards. (12 April 2019). Pemrosesan seng. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: Britannica.com
8. Purity Zinc Metals. (2015). Aplikasi industri. Pulih dari: purityzinc.com
9. Nordqvist, J. (5 Desember 2017). Apa manfaat kesehatan seng? Berita medis hari ini. Pulih dari: MedicalNewstody.com