锌元素全解析:关键事实、用途与化学性质
在元素周期表中,锌的化学符号为 Zn,原子序数 30。各电子层电子数分别为 2, 8, 18, 2。锌的两个价电子负责与其他原子形成键,这由其电子亲和力、电负性和电离能决定。锌易与氧反应生成氧化锌,也能与其他金属元素形成合金,用于工业用途。
1. 锌名称的由来
锌的名称源自德语 "Zink"。据英国皇家化学学会,它源于波斯语 "Seng"(意为石头)。Zink 也可能因与德语 "Zinn"(锡)相关而暗示 "类锡"。该金属曾被称为印度锡、图坦纳戈、菱锌矿、斯平特等。
2. 锌在地球上的分布
锌约占地壳的 75 ppm(0.0075%),是第 24 丰富的元素。土壤中锌含量 5–770 ppm,平均 64 ppm。海水仅 30 ppb,大气中 0.1–4 µg/m³。锌通常与其他贱金属(如铜、铅)共生于矿物中。
世界已探明锌资源约 19–28 亿吨。大型矿床分布在澳大利亚、加拿大、美国,储量最大在伊朗。锌通过选矿、烧结矿石,再用碳热还原或电解提取。世界年产量超 1100 万吨。
3. 锌(Zn)的常见用途
• 大部分锌用于镀锌(以电流刺激)其他金属(如铁),防止生锈。镀锌钢用于汽车、路灯、安全护栏。
• 大量锌用于生产压铸件,对汽车、电气和五金行业至关重要。锌还用于黄铜、镍银、铝焊料等合金。
• 氧化锌广泛用于制造涂料、橡胶、化妆品、药品、塑料、油墨、肥皂、电池、纺织品和电气材料。硫化锌用于发光涂料、荧光灯和 X 射线屏。
• 锌具有强抗腐蚀性,耐锈蚀。与铁、钢结合可制造需抵御环境侵蚀的制品。
4. 锌的化学性质
- 非键合原子半径:2.01 Å
- 共价半径:1.20 Å
- 鲍林电负性:1.65
- 锌是过渡金属元素
- 导电性良好,在空气中燃烧呈亮蓝绿色火焰,产生白色氧化物烟云
- 锌暴露于空气中,与二氧化碳反应形成碳酸锌层,保护金属免受空气或水进一步反应
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