روی چیست؟ تعامل با عناصر دیگر

فلز روی- یک فلز انتقالی شکننده به رنگ آبی مایل به سفید (در هوا کدر می شود و با لایه نازکی از اکسید روی پوشانده می شود). ریز عنصر ضروری (غیر قابل تعویض) بافت های انسانی. از نظر نسبت کمی در بدن، بعد از آهن در جایگاه دوم قرار دارد. نقش کلیدی در بازسازی بافت های آسیب دیده دارد، زیرا بدون روی، سنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها مختل می شود.

همچنین ببینید:

ساختار

بلورهای روی دارای بسته بندی شش ضلعی از اتم ها هستند. اما بر خلاف بسته بندی متراکم شش ضلعی اتم های کروی، شبکه های روی در یک جهت کشیده شده اند. هر اتم توسط شش اتم دیگر که در همان صفحه یا لایه قرار دارند احاطه شده است. فاصله بین مراکز اتم های همسایه در این لایه مسطح a برابر با 0.26649 نانومتر است. پیکربندی الکترونیکی خارجی اتم 3d 10 4s 2 است. چند شکلی نیست.

خواص

در دمای اتاق شکننده است، هنگامی که صفحه خم می شود، صدای ترک خوردگی از اصطکاک کریستال ها شنیده می شود (معمولاً قوی تر از "فریاد قلع"). نقطه ذوب پایینی دارد. حجم فلز در حین ذوب متناسب با کاهش چگالی افزایش می یابد. با افزایش دما، ویسکوزیته جنبشی و هدایت الکتریکی روی کاهش می یابد و مقاومت الکتریکی آن افزایش می یابد. در 100-150 درجه سانتیگراد روی پلاستیک است. ناخالصی ها، حتی ناخالصی های جزئی، به طرز چشمگیری شکنندگی روی را افزایش می دهند. دیامغناطیس است.

ذخایر و تولید

میانگین محتوای روی در پوسته زمین 8.3 · 10 - 3٪ در سنگهای آذرین بازی است. روی یک مهاجر آبزی پر انرژی است. سولفیدهای روی که اهمیت صنعتی دارند از این آبها رسوب می کنند. روی نیز به شدت در آب های سطحی و زیرزمینی مهاجرت می کند.

ذخایر روی در ایران، استرالیا، بولیوی و قزاقستان شناخته شده است. در روسیه، بزرگترین تولید کننده کنسانتره سرب روی، JSC MMC Dalpolimetal است

روی از سنگ معدن های چند فلزی حاوی 1-4 درصد روی به شکل سولفید و همچنین مس، سرب، نقره، طلا، کادمیوم، بی استخراج می شود. سنگ معدن با فلوتاسیون انتخابی، به دست آوردن کنسانتره روی (50-60٪ روی) و در عین حال کنسانتره سرب، مس و گاهی پیریت نیز غنی می شود.
روش اصلی بدست آوردن روی الکترولیتی (هیدرومتالورژیکی) است. کنسانتره های کلسینه شده با اسید سولفوریک درمان می شوند. محلول سولفات حاصل از ناخالصی ها (با رسوب دادن آنها با گرد و غبار روی) تمیز می شود و در حمام هایی که داخل آن محکم با پلاستیک سرب یا وینیل پوشانده شده اند، تحت الکترولیز قرار می گیرد. روی بر روی کاتدهای آلومینیوم رسوب می‌کند و روزانه از آن جدا می‌شود و در کوره‌های القایی ذوب می‌شود.

اصل و نسب

روی در طبیعت به عنوان یک فلز بومی وجود ندارد. 66 کانی روی شناخته شده است، به ویژه روی، اسفالریت، ویلمیت، کالامین، اسمیتسونیت و فرانکلینیت. رایج ترین ماده معدنی اسفالریت یا ترکیب روی است. جزء اصلی این ماده معدنی سولفید روی ZnS است و ناخالصی های مختلف به این ماده انواع رنگ می دهد. به دلیل دشواری شناسایی این کانی، آن را blende (یونان باستان σφαλερός - فریبنده) می نامند. مخلوط روی به عنوان کانی اولیه ای در نظر گرفته می شود که سایر کانی های عنصر شماره 30 از آن تشکیل شده است: اسمیتسونیت ZnCO 3، زینسیت ZnO، کالامین 2ZnO · SiO 2 · H 2 O. در آلتای اغلب می توانید سنگ معدنی راه راه را پیدا کنید - مخلوطی. از مخلوط روی و اسپار قهوه ای. از دور، تکه ای از چنین سنگ معدنی واقعاً شبیه یک حیوان راه راه پنهان است.

کاربرد

برای محافظت از فولاد در برابر خوردگی (گالوانیزه کردن سطوحی که تحت فشار مکانیکی قرار نمی گیرند، یا فلزی شدن - برای پل ها، مخازن، سازه های فلزی) استفاده می شود.

روی به عنوان ماده ای برای الکترود منفی در منابع انرژی شیمیایی، یعنی در باتری ها و باتری ها استفاده می شود.

روی به بسیاری از لحیم کاری های سخت اضافه می شود تا نقطه ذوب آنها کاهش یابد.

اکسید روی به طور گسترده در پزشکی به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده و ضد التهاب استفاده می شود. از اکسید روی نیز برای تولید رنگ - روی سفید استفاده می شود.

روی یکی از اجزای مهم برنج است. آلیاژهای روی با آلومینیوم و منیزیم (ZAM, ZAMAK) به دلیل کیفیت مکانیکی نسبتاً بالا و ریخته‌گری بسیار بالا، به طور گسترده در مهندسی مکانیک برای ریخته‌گری دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور خاص، در صنعت اسلحه، پیچ های تپانچه گاهی از آلیاژ ZAMAK (-3، -5) ریخته می شود، به ویژه آنهایی که برای استفاده از فشنگ های ضعیف یا ضربه ای طراحی شده اند. همچنین انواع لوازم فنی از آلیاژ روی ریخته گری می شود مانند دستگیره ماشین، بدنه کاربراتور، مدل ترازو و انواع مینیاتور و همچنین هر محصول دیگری که نیاز به ریخته گری دقیق با استحکام قابل قبول دارد.

کلرید روی یک شار مهم برای لحیم کاری فلز و یک جزء در تولید الیاف است.

تلورید روی، سلنید، فسفید و سولفید نیمه هادی های پرکاربرد هستند. سولفید روی بخشی جدایی ناپذیر از بسیاری از فسفرها است. فسفید روی به عنوان سم جوندگان استفاده می شود.

سلنید روی برای ساخت عینک های نوری با ضریب جذب بسیار پایین در ناحیه مادون قرمز متوسط مانند لیزرهای دی اکسید کربن استفاده می شود.

روی - روی

طبقه بندی

استرونز (ویرایش هشتم)	1/A.04-10
نیکل استرونز (ویرایش دهم)	1.AB.05
دانا (ویرایش هفتم)	1.1.8.1
دانا (ویرایش هشتم)	1.1.5.1
Hey's CIM Ref	1.8

عنصر روی(Zn) در جدول تناوبی دارای شماره سریال 30 است. در دوره چهارم از گروه دوم قرار دارد. وزن اتمی - 65.37. توزیع الکترون ها در لایه های 2-8-18-2.

عنصر 30 جدول تناوبی روی یک فلز سفید مایل به آبی است که در دمای 419 (C) ذوب می شود و در دمای 913 (C) به بخار تبدیل می شود؛ چگالی آن 7.14 گرم بر سانتی متر مکعب است. روی در دماهای معمولی بسیار شکننده است، اما در 100-110 ( به خوبی خم می شود و به شکل ورقه در می آید. روی در هوا با لایه نازکی از اکسید یا کربنات بازی پوشانده می شود که آن را از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. باقی مانده از هیدروژن در یک سری از تنش ها این واقعیت است که بر روی سطح تشکیل شده است، هنگامی که آن را با آب برهمکنش، هیدروکسید عملا نامحلول است و مانع از روند بیشتر از واکنش، روی به علاوه، روی، مانند بریلیم و سایر فلزات که هیدروکسیدهای آمفوتری را تشکیل می دهند، در صورت گرم شدن روی در هوا تا نقطه جوش حل می شود، بخار آن مشتعل می شود و با شعله سفید متمایل به سبز می سوزد. اکسید روی.

میانگین روی در پوسته زمین 8.3 · 10-3٪ در سنگهای آذرین بازی است. روی یک مهاجر آبزی پر انرژی است. سولفیدهای روی که اهمیت صنعتی دارند از این آبها رسوب می کنند. روی نیز به شدت در آب های سطحی و زیرزمینی مهاجرت می کند.
روی یک عنصر بیوژنیک مهم است. اما استثنائاتی وجود دارد - ارگانیسم های به اصطلاح توپی (به عنوان مثال، برخی از بنفشه ها).

رسوبات روی

به دست آوردن روی

فلز رویدر طبیعت به عنوان یک فلز بومی وجود ندارد.
روی از سنگ معدن های چند فلزی حاوی 1-4 درصد روی به شکل سولفید و همچنین مس، سرب، نقره، طلا، کادمیوم، بی استخراج می شود. سنگ معدن با فلوتاسیون انتخابی، به دست آوردن کنسانتره روی (50-60٪ روی) و در عین حال کنسانتره سرب، مس و گاهی پیریت نیز غنی می شود. کنسانتره روی در کوره های بستر سیال پخته می شود و سولفید روی را به اکسید روی تبدیل می کند. دی اکسید گوگرد حاصل از SO2 برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. روی خالص به دو روش از اکسید روی به دست می آید. بر اساس روش پیرومتالورژیکی (تقطیر) که برای مدت طولانی وجود داشته است، کنسانتره کلسینه شده در معرض پخت قرار می گیرد تا دانه بندی و نفوذپذیری گاز ایجاد شود و سپس با زغال سنگ یا کک در دمای 1200-1300 درجه سانتی گراد کاهش می یابد: ZnO + C = Zn. + CO. بخارات فلزی به دست آمده متراکم شده و در قالب ها ریخته می شود. در ابتدا ، کاهش فقط در مخازن ساخته شده از خاک رس پخته انجام شد ، که به صورت دستی کار می کردند ، بعداً آنها شروع به استفاده از قاب های مکانیزه عمودی ساخته شده از کربوراندوم کردند ، سپس - کوره های الکتریکی شفت و قوس. روی از کنسانتره سرب و روی در کوره بلند به دست می آید. بهره وری به تدریج افزایش یافت، اما روی حاوی 3 درصد ناخالصی از جمله کادمیوم ارزشمند بود. روی تقطیر با جداسازی (یعنی با ته نشینی فلز مایع از آهن و بخشی از سرب در دمای 500 درجه سانتیگراد) خالص می شود و خلوص 98.7 درصد به دست می آید. تصفیه گاهی پیچیده‌تر و گران‌تر با یکسو کردن، فلزی با خلوص 99.995 درصد تولید می‌کند و امکان بازیابی کادمیوم را فراهم می‌کند.

روش اصلی بدست آوردن روی الکترولیتی (هیدرومتالورژیکی) است. کنسانتره های کلسینه شده با اسید سولفوریک درمان می شوند. محلول سولفات حاصل از ناخالصی ها (با رسوب دادن آنها با گرد و غبار روی) پاک می شود و در حمام هایی که داخل آن محکم با پلاستیک سرب یا وینیل پوشانده شده اند، تحت الکترولیز قرار می گیرد. روی بر روی کاتدهای آلومینیومی رسوب می‌کند که روزانه از آن جدا می‌شود و در کوره‌های القایی ذوب می‌شود. به طور معمول، خلوص روی الکترولیتی 99.95٪ است، کامل بودن استخراج آن از کنسانتره (با در نظر گرفتن پردازش زباله) 93-94٪ است. سولفات روی، سرب، مس، کادمیوم، طلا، نقره از ضایعات تولید به دست می آید. گاهی اوقات نیز In، Ga، Ge، Tl.

فهرست کشورها بر اساس تولید روی

محل

یک کشور

ظرفیت (تن)

خواص اتم
نام، نماد، شماره	روی / روی (روی)، 30
جرم اتمی (توده مولی)	65.38 (2) الف. e.m (g/mol)
پیکربندی الکترونیکی
شعاع اتمی
خواص شیمیایی
شعاع کووالانسی
شعاع یونی
الکترونگاتیوی	1.65 (مقیاس پالینگ)
پتانسیل الکترود
حالت های اکسیداسیون
انرژی یونیزاسیون (الکترون اول)	905.8 (9.39) kJ/mol (eV)
خواص ترمودینامیکی یک ماده ساده
چگالی (در شرایط عادی)
دمای ذوب
دمای جوش
Ud. گرمای همجوشی	7.28 کیلوژول بر مول
Ud. گرمای تبخیر	114.8 کیلوژول بر مول
ظرفیت حرارتی مولی	25.4 J/(K mol)
حجم مولی	9.2 cm³/mol
شبکه کریستالی از یک ماده ساده
ساختار مشبک	شش ضلعی
پارامترهای شبکه	a=2.6648 c=4.9468 Å
نسبت c/a
دمای دبای
سایر خصوصیات
رسانایی گرمایی	(300 K) 116 W/(m K)

—

کل جهان

10,000,000

چین

2,600,000

استرالیا

1,380,000

پرو

1,201,794

ایالات متحده آمریکا

727,000

کانادا

710,000

مکزیک

480,000

425,700

هندوستان

420,800

قزاقستان

400,000

سوئد

192,400

روسیه

190,000

برزیل

176,000

بولیوی

175,000

لهستان

135,600

ایران

130,000

مراکش

73,000

نامیبیا

68,000

کره شمالی

67,000

ترکیه

50,000

ویتنام

48,000

تایلند

45,000

هندوراس

37,646

فنلاند

35,700

آفریقای جنوبی

34,444

شیلی

31,725

آرژانتین

30,300

بلغارستان

17,300

رومانی

9,600

ژاپن

7,169

400

بوسنی و هرزگوین

300

میانمار

100

نقش بیولوژیکی

بدن بزرگسالان به طور متوسط حاوی حدود 2 گرم روی است که عمدتاً در عضلات، کبد و پانکراس متمرکز است. بیش از 400 آنزیم حاوی روی هستند. از جمله آنزیم هایی هستند که هیدرولیز پپتیدها، پروتئین ها و استرها، تشکیل آلدئیدها و پلیمریزاسیون DNA و RNA را کاتالیز می کنند. یون‌های Zn2+ در آنزیم‌ها باعث پلاریزاسیون مولکول‌های آب و مواد آلی می‌شوند و بر اساس واکنش، پروتون‌زدایی آنها را افزایش می‌دهند:

Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+
آنزیم مورد مطالعه، کربنیک انیدراز، پروتئینی حاوی روی و متشکل از تقریباً 260 باقیمانده اسید آمینه است. این آنزیم در گلبول‌های قرمز خون یافت می‌شود و تبدیل دی‌اکسید کربن تشکیل‌شده در بافت‌ها در طول فعالیت حیاتی آن‌ها را به یون‌های بی‌کربنات و اسید کربنیک، که از طریق خون به ریه‌ها منتقل می‌شوند، افزایش می‌دهد و در آنجا به شکل از بدن دفع می‌شوند. دی اکسید کربن. در غیاب آنزیم، تبدیل CO2 به آنیون HCO3- با سرعت بسیار کم اتفاق می افتد. در مولکول کربنیک انیدراز، اتم روی به سه گروه ایمیدازول از بقایای اسید آمینه هیستیدین و یک مولکول آب پیوند می خورد که به راحتی پروتونه می شود و به یک هیدروکسید هماهنگ تبدیل می شود. اتم کربن مولکول دی اکسید کربن که دارای بار مثبت جزئی است با اتم اکسیژن گروه هیدروکسیل برهمکنش می کند. بنابراین، مولکول CO2 هماهنگ شده به یک آنیون بی کربنات تبدیل می شود، که مرکز فعال آنزیم را ترک می کند و با یک مولکول آب جایگزین می شود. این آنزیم این واکنش هیدرولیز را 10 میلیون بار سرعت می بخشد.

کاربردهای روی

فلز روی خالص برای بازیابی فلزات گرانبهای استخراج شده توسط شستشوی زیرزمینی (طلا، نقره) استفاده می شود. علاوه بر این، روی برای استخراج نقره، طلا (و سایر فلزات) از سرب خام به شکل ترکیبات بین فلزی روی-نقره-طلا (به اصطلاح "فوم نقره") استفاده می شود که سپس با روش های معمولی پالایش پردازش می شوند.
برای محافظت از فولاد در برابر خوردگی (گالوانیزه کردن سطوحی که تحت فشار مکانیکی قرار نمی گیرند، یا فلزی شدن - برای پل ها، مخازن، سازه های فلزی) استفاده می شود.
روی به عنوان ماده ای برای الکترود منفی در منابع انرژی شیمیایی، یعنی در باتری ها و باتری ها، به عنوان مثال: سلول منگنز-روی، باتری نقره-روی (EMF 1.85 V، 150 Wh / kg، 650 Wh / dm³، استفاده می شود. مقاومت کم و جریان های تخلیه عظیم)، عنصر جیوه روی (EMF 1.35 V، 135 Wh/kg، 550-650 Wh/dm³)، عنصر دی اکسی سولفات-جیوه، عنصر یدات روی، سلول گالوانیکی اکسید مس (EMF 0.7-16 ولت. 84-127 Wh/kg، 410-570 Wh/dm³)، سلول کروم روی، سلول روی و کلرید نقره، باتری نیکل روی (EMF 1.82 ولت، 95-118 Wh/kg، 230-295 Wh/h/ dm³)، سلول سرب-روی، باتری روی-کلر، باتری روی-برم و غیره.

نقش روی در باتری های روی-هوا که ظرفیت انرژی ویژه بسیار بالایی دارند، بسیار مهم است. آنها برای راه اندازی موتورها (باتری سرب - 55 وات ساعت بر کیلوگرم، روی-هوا - 220-300 وات ساعت بر کیلوگرم) و برای وسایل نقلیه الکتریکی (برد تا 900 کیلومتر) امیدوارکننده هستند.

صفحات روی به طور گسترده در چاپ استفاده می شود، به ویژه برای چاپ تصاویر در نشریات با تیراژ بزرگ. برای این منظور از قرن نوزدهم از زینکوگرافی استفاده می شود - ساخت کلیشه روی صفحه روی با حکاکی طرح در آن با اسید. ناخالصی ها، به استثنای مقدار کمی سرب، فرآیند اچ را مختل می کنند. قبل از اچ، صفحه روی آنیل شده و در حالت گرم شده نورد می شود.
روی به بسیاری از لحیم کاری های سخت اضافه می شود تا نقطه ذوب آنها کاهش یابد.
اکسید روی به طور گسترده در پزشکی به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده و ضد التهاب استفاده می شود. از اکسید روی نیز برای تولید رنگ - روی سفید استفاده می شود.

فلز روی- یک جزء مهم از برنج. آلیاژهای روی با آلومینیوم و منیزیم (ZAM, ZAMAK) به دلیل کیفیت مکانیکی نسبتاً بالا و ریخته‌گری بسیار بالا، به طور گسترده در مهندسی مکانیک برای ریخته‌گری دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور خاص، در صنعت اسلحه، پیچ های تپانچه گاهی از آلیاژ ZAMAK (-3، -5) ریخته می شود، به ویژه آنهایی که برای استفاده از فشنگ های ضعیف یا ضربه ای طراحی شده اند. همچنین انواع لوازم فنی از آلیاژ روی ریخته گری می شود مانند دستگیره ماشین، بدنه کاربراتور، مدل ترازو و انواع مینیاتور و همچنین هر محصول دیگری که نیاز به ریخته گری دقیق با استحکام قابل قبول دارد.

کلرید روی- یک شار مهم برای لحیم کاری فلزات و یک جزء در تولید الیاف.
سولفید روی در ساخت فسفرهای کوتاه مدت و سایر ترکیبات درخشان، معمولاً مخلوطی از ZnS و CdS که با یون های فلزات دیگر فعال می شود، استفاده می شود. فسفرهای مبتنی بر سولفید روی و کادمیوم نیز در صنایع الکترونیک برای ساخت صفحات و صفحات انعطاف‌پذیر درخشان به عنوان الکترولومینوفورها و ترکیبات با زمان درخشش کوتاه استفاده می‌شوند.
تلورید روی، سلنید، فسفید و سولفید نیمه هادی های پرکاربرد هستند. سولفید روی بخشی جدایی ناپذیر از بسیاری از فسفرها است. فسفید روی به عنوان سم جوندگان استفاده می شود.
سلنید روی برای ساخت عینک های نوری با ضریب جذب بسیار پایین در ناحیه مادون قرمز متوسط مانند لیزرهای دی اکسید کربن استفاده می شود.

کاربردهای مختلف روی عبارتند از:

گالوانیزه - 45-60٪
دارو (اکسید روی به عنوان یک ضد عفونی کننده) - 10٪
تولید آلیاژ - 10٪
تولید تایرهای لاستیکی - 10٪
رنگ روغن - 10٪

تعریف

فلز روی- عنصر سی ام جدول تناوبی. نام - روی از لاتین "zincum". واقع در دوره چهارم گروه IIB. به فلزات اشاره دارد. شارژ اصلی 30 است.

اصلی‌ترین ترکیبات روی طبیعی که از آن استخراج می‌شود، کانی‌های galmei ZnCO 3 و روی مخلوط ZnS هستند. کل محتوای روی در پوسته زمین تقریباً 0.01٪ (وزنی) است.

روی یک فلز نقره ای مایل به آبی است (شکل 1). در دمای اتاق کاملا شکننده است، اما در دمای 100-150 درجه سانتیگراد به خوبی خم می شود و به شکل ورقه های نورد می شود. هنگامی که روی در دمای بالای 200 درجه سانتیگراد گرم می شود، بسیار شکننده می شود. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، با لایه نازکی از اکسید یا کربنات اساسی پوشیده می شود که از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. آب تقریبا هیچ تاثیری بر روی ندارد.

برنج. 1. روی. ظاهر.

جرم اتمی و مولکولی روی

جرم مولکولی نسبی ماده (Mr)عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین از 1/12 جرم یک اتم کربن بیشتر است، و جرم اتمی نسبی یک عنصر (A r)- چند برابر جرم متوسط اتم های یک عنصر شیمیایی بیشتر از 1/12 جرم یک اتم کربن است.

از آنجایی که روی در حالت آزاد به شکل مولکول های تک اتمی روی وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 65.38 هستند.

ایزوتوپ های روی

مشخص است که در طبیعت کروم را می توان به صورت پنج ایزوتوپ پایدار 64 روی، 66 روی، 67 روی، 68 روی و 70 روی یافت. اعداد جرمی آنها به ترتیب 64، 66، 67، 68 و 70 است. هسته یک اتم ایزوتوپ روی 64 روی حاوی سی پروتون و سی و چهار نوترون است و ایزوتوپ های باقی مانده تنها از نظر تعداد نوترون ها با آن تفاوت دارند.

ایزوتوپ های مصنوعی ناپایدار روی با اعداد جرمی از 54 تا 83 و همچنین ده حالت ایزومری هسته وجود دارد که در میان آنها طولانی ترین ایزوتوپ روی 65 با نیمه عمر 243.66 روز است.

یون روی

در سطح انرژی بیرونی اتم روی دو الکترون وجود دارد که ظرفیتی هستند:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، روی الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Zn 0 -2e → Zn 2+ .

مولکول و اتم روی

روی در حالت آزاد به شکل مولکول های تک اتمی روی وجود دارد. در اینجا برخی از خواص مشخص کننده اتم و مولکول روی آورده شده است:

آلیاژهای روی

آلیاژهای روی با آلومینیوم، مس و منیزیم از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار هستند. با مس، روی یک گروه مهم از آلیاژها - برنج را تشکیل می دهد. برنج ها حاوی 45 درصد روی هستند. برنج های ساده و خاص وجود دارد. دومی حاوی عناصر دیگری مانند آهن، آلومینیوم، قلع و سیلیکون است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش

روی فنی با وزن 0.33 گرم با محلول رقیق اسید سولفوریک تیمار شد. هیدروژن آزاد شده در شرایط عادی 112 میلی لیتر حجم را اشغال می کند. کسر جرمی روی در فلز صنعتی را محاسبه کنید.

راه حل

اجازه دهید معادله واکنش روی با اسید سولفوریک رقیق را بنویسیم:

Zn + H 2 SO 4 (رقیق) = ZnSO 4 + H 2.

بیایید تعداد مول های هیدروژن آزاد شده در طول واکنش را پیدا کنیم:

n (H 2) = V (H 2) / V m;

n (H 2) = 112 × 10 -3 / 22.4 = 0.005 مول.

با توجه به معادله واکنش n (H 2): n (Zn) = 1: 1، یعنی. n (H2) = n (Zn) = 0.005 مول. سپس، جرم روی خالص (بدون ناخالصی) برابر با (جرم مولی - 65 گرم در مول) خواهد بود:

m خالص (Zn) = 0.005 × 65 = 0.325 گرم.

کسر جرمی روی در فلز فنی به صورت زیر محاسبه می شود:

ω(Zn) = m خالص (Zn)/ m tec (Zn) × 100%;

ω(Zn) = 0.325/ 0.33 × 100%؛

ω(Zn) = 98.48%.

پاسخ

کسر جرمی روی در فلز فنی 98.48٪ است.

مثال 2

ورزش

جرم روی را که باید در اسید کلریدریک حل شود تا هیدروژن لازم برای تبدیل 20 گرم اکسید مس (II) به فلز به دست آید را محاسبه کنید.

راه حل

اجازه دهید معادلات واکنش هایی را که با توجه به شرایط مسئله رخ می دهند، بنویسیم:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

H 2 + CuO = Cu + H 2 O (2).

بیایید مقدار اکسید مس (II) (جرم مولی - 80 گرم در مول) را محاسبه کنیم:

n (CuO) = m (CuO) / M (CuO)؛

n (CuO) = 20 / 80 = 0.25 مول.

طبق رابطه (2) n (CuO): n (H 2) = 1:1، یعنی. n (CuO) = n (H2) = 0.25 مول. سپس، تعداد مول‌های روی که با اسید کلریدریک واکنش دادند برابر با 0.25 مول خواهد بود، زیرا n (Zn):n (H 2) = 1:1، یعنی. n(Zn) = n(H2).

جرم روی (جرم مولی 65 گرم در مول است) عبارت است از:

m خالص (Zn) = n (Zn) × M (Zn);

متر خالص (روی) = 0.25 × 65 = 16.25 گرم.

پاسخ

جرم روی 16.25 گرم است

روی فلزی به رنگ سفید نقره ای است که از زمان های قدیم در مصر، چین، یونان و هند به طور گسترده در آلیاژ مس (برنج) استفاده می شده است. در اواسط قرن 18، این ماده به شکل خالص خود جدا شد. روی تنها در دهه 1920 نام مدرن خود را دریافت کرد. در طبیعت، با نمک های موجود در مواد معدنی نشان داده می شود. در این مقاله با روی چیست و چگونه می توان از آن استفاده کرد، بیشتر آشنا خواهید شد.

ویژگی های عمومی

روی عنصری از زیرگروه ثانویه گروه دوم از دوره چهارم جدول تناوبی با شماره سریال 30 است. جرم اتمی روی 65.39 است. نام خود را مدیون پاراسلسوس است که در نوشته های او کلمات zinken و zincum ظاهراً از کلمه zinke به معنای دندان گرفته شده است. فرمول شیمیایی روی از اینجا می آید - Zn. روی به عنوان یک عنصر بسیار رایج، در پوسته زمین تقریباً در تمام منابع آبی سیاره و در سهم شیر موجودات زنده یافت می شود. تا به امروز، بیش از شش دوجین ماده معدنی این ماده شناخته شده است. بخش عمده روی در بولیوی، استرالیا، قزاقستان و ایران استخراج می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی

بیایید بفهمیم روی از نظر علمی چیست. این عنصر یک فلز انتقالی شکننده و انعطاف پذیر است. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، ماده نقره ای-سفید کم رنگ می شود. روی می سوزد و یک اکسید سفید تشکیل می دهد. هنگام خم کردن صفحه ای از این ماده، می توانید صدای ترک خوردگی ناشی از اصطکاک کریستال ها را بشنوید. روی که در دمای 100-150 درجه سانتیگراد گرم می شود بسیار پلاستیکی می شود.

مصارف صنعتی

فلز روی به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. با کمک آن، طلا و نقره با شستشوی زیرزمینی استخراج می شود. روی همچنین برای محافظت از فولاد در برابر خوردگی (گالوانیزه و متالیزاسیون) استفاده می شود. در باتری ها و آکومولاتورها، این ماده به عنوان ماده ای برای الکترودهای منفی عمل می کند.

صفحات روی به طور گسترده در چاپ استفاده می شود، عمدتا برای چاپ تصاویر. برنج از مس و روی ساخته می شود. آلیاژهای این ماده با منیزیم و آلومینیوم به طور گسترده در مهندسی مکانیک استفاده می شود. روی به لحیم های سخت اضافه می شود تا نقطه ذوب آنها کاهش یابد. اکسید آن یک عامل ضد عفونی کننده و ضد التهاب است، بنابراین در پزشکی محبوب است. همچنین برای تولید رنگ - به اصطلاح سفید روی - استفاده می شود.

سلنید روی، فسفید، سولفید و تلورید نیمه هادی های پرکاربرد هستند. علاوه بر این، فسفید در سموم جوندگان، سولفید در فسفر و سلنید در ساخت عینک های نوری استفاده می شود.

روی در بدن

عملکرد عنصر ماکرو با این واقعیت تعیین می شود که بخشی از تعداد زیادی آنزیم است. بنابراین، روی نقش مهمی در بدن انسان دارد. حتی در مصر باستان، زخم ها با کمک آن بهبود می یافتند. دانشمندان تا به امروز ثابت کرده اند که این عنصر درشت به طور مستقیم در تقویت سیستم ایمنی و حفظ سطوح طبیعی هورمونی نقش دارد و همچنین رشد را تثبیت می کند.

در بدن انسان، این ماده شیمیایی را می توان در: بافت عضلانی، استخوان ها، کلیه ها، کبد، سلول های خونی و حتی شبکیه چشم یافت. روی نه تنها باعث افزایش طول عمر می شود، بلکه به حفظ جوانی و رهایی از علائم خستگی کمک می کند.

امروزه حتی جوانان نیز از کمبود آنتی اکسیدان ها رنج می برند که یکی از آنها روی است. این تأثیر بسیار منفی بر تولید مثل زنان و سیستم غدد درون ریز دارد. دخترانی که کمبود روی دارند از تولید ناکافی هورمون های جنسی رنج می برند و بزرگتر از حد لازم رشد می کنند. آنها دارای اندام های بیش از حد بلند، اختلال در رسوب سلول های چربی و چرخه قاعدگی و نوزادی خارجی هستند.

برای مردان، روی نیز بسیار مهم است. رشد غده پروستات را تنظیم می کند و همچنین مسئول پیشگیری از ناباروری مردانه و آدنوم پروستات است. علاوه بر این، این ریز عنصر فعالیت هورمون های جنسی و اسپرم را فعال می کند.

در سنین بالا، کمبود روی منجر به کاهش شنوایی، ایجاد تصلب شرایین و بیماری های عفونی مکرر می شود. با مصرف کافی این ماده، حافظه، توجه و سایر عملکردهای مغز بهبود می یابد.

مقدار زیادی روی در موهای ما یافت می شود. بنابراین، مشکلات مو (شکنندگی، تیرگی، ریزش مو) اولین علامت کمبود آن است. بسیاری از مردم می دانند که ویتامین A کلید سلامت ناخن، پوست و مو است. با این حال، حتی افزایش مصرف آن ممکن است بی اثر باشد، اگر روی مصرف نکنید، که به عنوان فعال کننده ویتامین E و A عمل می کند.

علاوه بر این، به شما امکان می دهد از شر آکنه، روماتیسم و بیماری های عفونی حفره دهان خلاص شوید. تحقیقات نشان داده است که میزان بالای مرگ و میر نوزادان پسر ممکن است ناشی از کمبود روی مادر در دوران بارداری باشد. این مشکل با این واقعیت تشدید می شود که نیاز زنان به این ماده بسیار کمتر از مردان است. به همین دلیل، بارداری و سقط جنین ممکن است.

این درشت مغذی به دلیل خواص آنتی اکسیدانی و بازسازی کنندگی بیش از 5000 سال است که برای التیام زخم ها و سوختگی ها استفاده می شود. هنوز هم تا به امروز به پمادها، لوسیون ها و کرم ها اضافه می شود.

هنجار روزانه

میزان مصرف روی تنها در سال 1970 تعیین شد. برای مردان 15 میلی گرم در روز و برای زنان - 12 میلی گرم است. با این حال، بسیاری از کارشناسان اصرار دارند که این ارقام باید حداقل دو برابر شود. آمارها نشان می دهد که اکثریت جمعیت جهان مقادیر مشخص شده از عناصر کلان را دریافت نمی کنند. در برخی موارد باید حتما دوز روی را افزایش داد. اینها عبارتند از: استرس روانی، بارداری و تغذیه، فعالیت بدنی، گیاهخواری.

همچنین باید در نظر داشت که در طول درمان با کورتیزون، استفاده از داروهای ضد بارداری و سوء مصرف غذاهای بیش از حد شیرین و شور، جذب روی کاهش می یابد. اما مصرف منیزیم و ویتامین B6 برعکس باعث افزایش فعالیت این درشت مغذی می شود. بنابراین، منیزیم و روی اغلب به صورت پشت سر هم در داروها ارائه می شوند.

نشانه های کمبود

کمبود روی در بدن می تواند به دلایل مختلفی باشد: دریافت ناکافی رژیم غذایی، جذب ضعیف، اختلالات غده تیروئید، بیماری کبد. علاوه بر این، علت کمبود این درشت مغذی می تواند بیش از حد پروتئین، فیتین و سلنیوم مصرف شده در غذا باشد. علت این مشکل و به طور کلی کاهش کیفیت زندگی نیز می تواند استرس اخلاقی و جسمی، سبک زندگی ناپایدار، موقعیت های استرس زا و عادت های بد باشد.

مصرف بیش از حد روی در بدن در هنگام التهاب و انکولوژی اتفاق می افتد. دلیل آن این است که هنگام درمان این بیماری ها، رشد سلولی فعال می شود که روی در آن نقش مهمی دارد.

کمبود این درشت مغذی در بدن یک مشکل نسبتا جدی است. می تواند منجر به مشکلات زیر شود:

آسیب شناسی دستگاه گوارش.
اختلالات خواب، خستگی، عصبی بودن.
تمایل به اعتیاد به الکل، حالات افسردگی.
بیش فعالی.
از دست دادن بویایی، اشتها و چشایی.
کاهش حدت بینایی.
کم خونی
آکنه، درماتیت، اگزما، پسوریازیس و سایر بیماری های پوستی.
آسیب به مو و ناخن.
توسعه دیابت شیرین.
بلوغ تاخیری که می تواند منجر به آدنوم پروستات و ناتوانی جنسی شود.
آسیب شناسی در دوران بارداری یا حتی ناباروری.
ضعف ایمنی و در نتیجه بیماری های آلرژیک و تنفسی.
پیری زودرس.

همانطور که مطالعات اخیر نشان داده است، اگر کمبود روی و تورین در بدن انسان وجود داشته باشد، ممکن است دچار صرع شود.

روی به ویژه برای کودکان مهم است، زیرا کمبود آن می تواند منجر به توقف رشد شود. در برخی از کشورهای شرقی، به همین دلیل، افراد کوتوله قد زیادی وجود دارند.

روی اضافی

زمانی که شما بیش از دو گرم در روز مصرف کنید، یک درشت مغذی اضافی رخ می دهد. اگر بیش از 200 گرم روی مصرف کنید باعث استفراغ می شود. استفاده طولانی مدت از این ماده در مقادیر بیش از 100 گرم در روز منجر به بدتر شدن ایمنی می شود و به ایجاد زخم معده کمک می کند. مسمومیت حاد با رفلکس های تهوع، اسهال و ظاهر یک طعم خاص در دهان همراه است.

علت بیش از حد روی ممکن است مصرف داروهایی باشد که توسط پزشک تایید نشده است، اختلالات متابولیک در سطح سلولی، کار در صنایع خطرناک و حتی استفاده نادرست از ظروف گالوانیزه.

علائم مراحل اولیه مسمومیت با این درشت عنصر عبارتند از: آسیب شناسی پوست، ناخن و مو، تضعیف سیستم ایمنی، درد معده، اختلال در عملکرد کبد، پانکراس و پروستات. با مسمومیت شدیدتر، درد در ناحیه کمر، افزایش ضربان قلب و درد هنگام ادرار ممکن است رخ دهد. همچنین احتمال افزایش سطح کلسترول در رگ های خونی وجود دارد.

نکته مثبت این است که به گفته بسیاری از دانشمندان، مصرف بیش از حد روی عملا غیرممکن است، زیرا سمی نیست و نمی تواند در بافت ها به شکل بیش از حد تجمع یابد. این امر به ویژه در مورد درشت مغذی هایی که به طور طبیعی در غذاها یافت می شوند صادق است. اما کمبود این ماده در رژیم غذایی بسیاری از افراد در واقع یک مشکل جدی است.

منابع موجود در غذا

به نظر می رسد اگر روی تقریباً در همه جا در غذاها یافت می شود، چرا مردم با کمبود این درشت مغذی مشکل دارند؟ در اینجا یک سری تفاوت های ظریف وجود دارد. اول اینکه مقدار روی در منابع گیاهی بسیار کم است. ثانیاً، عناصر ماکرو که با غذا وارد بدن می شوند، همیشه به طور کامل جذب نمی شوند. و ثالثاً، فرآوری آشپزی و رشد در خاک های فرسوده (در رابطه با گیاهان) می تواند ارزش غذایی محصولات را کاهش دهد. بنابراین، قبل از ایجاد یک رژیم غذایی جامع، ارزش آن را دارد که بدانیم روی چیست و چه مقدار از آن در یک محصول خاص وجود دارد. گیاهخواران باید به ویژه مراقب باشند.

به هر حال، در طب عامیانه یک داروی ساده اما موثر برای جبران کمبود روی وجود دارد - تزریق برگ توس.

برهمکنش روی با سایر مواد

روی هم «دشمن» و هم «یار» دارد. دسته اول مواد شامل: مس، آهن، جیوه و کلسیم است. روی تحت تأثیر: تانن، الکل، استروئیدهای آنابولیک، دیورتیک ها و داروهای ضدبارداری ضعیف جذب می شود. چنین ماده مهمی برای بدن مانند فیبر می تواند اثربخشی روی را تا 80٪ کاهش دهد. در اینجا، دوباره، گیاهخوارانی که مقدار زیادی سبزیجات و میوه های حاوی فیبر مصرف می کنند، باید مراقب باشند.

کمک کننده های روی عبارتند از: ویتامین های A، E، C و B6، فلوئور و اسید پیکولینیک. به هر حال، مجموعه ای از روی، منگنز و ویتامین B6 برای جلوگیری از انواع خاصی از اسکیزوفرنی استفاده می شود.

آماده سازی مبتنی بر روی

پس از فهمیدن اینکه روی چیست و چگونه استفاده می شود، اجازه دهید به طور خلاصه به داروهایی که در آن یافت می شود نگاه کنیم. در اینجا ارزش آن را دارد که فوراً رزرو کنید که استفاده از داروها بدون مشورت با پزشک بسیار نامطلوب است. اغلب برای بیماران محلول های روی، پودرها، پمادها (به عنوان مثال، Bureau Plus، Desitin، Glutamol، پماد روی) و همچنین اکسیدها و سولفات ها به صورت قطره تجویز می شود. ویتامین های حاوی روی ("Centrum"، "Selinitsink Plus"، "Zincteral"، "Zincit") نیز محبوب هستند. علاوه بر این از شیاف روی برای درمان بواسیر و از قرص ها برای مبارزه با طاسی استفاده می شود.

در گروه دوم، زیرگروه ثانویه جدول تناوبی مندلیف قرار دارد و یک فلز واسطه است. شماره سریال عنصر 30، جرم 65.37 است. پیکربندی الکترونیکی لایه بیرونی اتم 4s2 است. تنها و ثابت "+2" است. فلزات واسطه با تشکیل ترکیبات پیچیده مشخص می شوند که در آنها به عنوان یک عامل کمپلکس کننده با اعداد هماهنگی متفاوت عمل می کنند. این در مورد روی نیز صدق می کند. 5 ایزوتوپ وجود دارد که در طبیعت با اعداد جرمی از 64 تا 70 پایدار هستند. علاوه بر این، ایزوتوپ 65 Zn رادیواکتیو است و نیمه عمر آن 244 روز است.

روی یک فلز نقره‌ای مایل به آبی است که وقتی در معرض هوا قرار می‌گیرد، به سرعت با یک لایه اکسید محافظ پوشیده می‌شود و درخشش خود را پنهان می‌کند. هنگامی که فیلم اکسید برداشته می شود، روی خواص فلزات را نشان می دهد - درخشندگی و درخشش روشن مشخص. در طبیعت، روی در بسیاری از مواد معدنی و سنگ معدن یافت می شود. رایج ترین آنها: کلیوفان، مخلوط روی (اسفالریت)، وورتزیت، مارماتیت، کالامین، اسمیتسونیت، ویلمیت، زینسیت، فرانکلینیت.

اسمیتسونایت

روی به عنوان بخشی از سنگ معدن مخلوط، همراهان ثابت خود را ملاقات می کند: تالیم، ژرمانیوم، ایندیم، گالیم و کادمیوم. پوسته زمین حاوی 0.0076 درصد روی است و 0.07 میلی گرم در لیتر از این فلز به صورت نمک در آب دریا یافت می شود. فرمول روی به عنوان یک ماده ساده روی است، پیوند شیمیایی آن فلزی است. روی دارای یک شبکه کریستالی متراکم شش ضلعی است.

خواص فیزیکی و شیمیایی روی

نقطه ذوب روی 420 درجه سانتی گراد است. در شرایط عادی یک فلز شکننده است. هنگامی که تا دمای 100 تا 150 درجه سانتیگراد گرم می شود، چکش خواری و شکل پذیری روی افزایش می یابد و می توان سیم را از فلز و رول فویل ساخت. نقطه جوش روی 906 درجه سانتی گراد است. این فلز یک رسانای عالی است. با شروع از 200 درجه سانتیگراد، روی به راحتی به پودر خاکستری تبدیل می شود و انعطاف پذیری خود را از دست می دهد. این فلز رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی خوبی دارد. پارامترهای فیزیکی توصیف شده امکان استفاده از روی در ترکیبات با عناصر دیگر را فراهم می کند. برنج شناخته شده ترین آلیاژ روی است.

سازهای بادی برنجی

در شرایط عادی، سطح روی فوراً با اکسید به شکل یک پوشش سفید خاکستری مات پوشیده می شود. این به دلیل این واقعیت است که اکسیژن در هوا یک ماده خالص را اکسید می کند. روی به عنوان یک ماده ساده با کالکوژن ها، هالوژن ها، اکسیژن، قلیایی ها، اسیدها، آمونیوم (نمک های آن) واکنش می دهد. روی با نیتروژن، هیدروژن، بور، کربن و سیلیکون تعامل ندارد. روی خالص از نظر شیمیایی با محلول های اسیدها و قلیاها واکنش نمی دهد. - فلز آمفوتریک است و در واکنش با مواد قلیایی ترکیبات پیچیده - هیدروکسینات ها را تشکیل می دهد. برای اطلاع از اینکه چه آزمایشاتی برای بررسی خواص روی می توان در خانه انجام داد کلیک کنید.

واکنش اسید سولفوریک با روی و تولید هیدروژن

واکنش اسید سولفوریک رقیق با روی روش اصلی آزمایشگاهی برای تولید هیدروژن است. برای این منظور از روی خالص دانه ای (دانه ای) یا روی فنی به صورت ضایعات و براده ها استفاده می شود.

اگر روی و اسید سولفوریک بسیار خالص مصرف شود، هیدروژن به آهستگی به خصوص در ابتدای واکنش آزاد می شود. بنابراین گاهی اوقات کمی محلول سولفات مس به محلولی که پس از رقیق شدن سرد شده است اضافه می کنند. فلز مسی که روی سطح روی ته نشین شده است واکنش را تسریع می کند. بهترین راه برای رقیق کردن اسید برای تولید هیدروژن، رقیق کردن اسید سولفوریک غلیظ با چگالی 1.19 با آب به نسبت 1:1 است.

واکنش اسید سولفوریک غلیظ با روی

در اسید سولفوریک غلیظ، عامل اکسید کننده کاتیون هیدروژن نیست، بلکه یک عامل اکسید کننده قوی تر - یون سولفات است. به دلیل هیدراتاسیون قوی و در نتیجه تحرک کم، خود را به عنوان یک عامل اکسید کننده در اسید سولفوریک رقیق نشان نمی دهد.

نحوه واکنش اسید سولفوریک غلیظ با روی به دما و غلظت بستگی دارد. معادلات واکنش:

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

اسید سولفوریک غلیظ به دلیل حالت اکسیداسیون گوگرد (S⁺6) یک عامل اکسید کننده قوی است. حتی با فلزات کم فعال، یعنی با فلزات قبل و بعد از هیدروژن، برهم کنش دارد و بر خلاف اسید رقیق، هرگز در طی این واکنش ها هیدروژن آزاد نمی کند. در واکنش های اسید سولفوریک غلیظ با فلزات، همیشه سه محصول تشکیل می شود: نمک، آب و یک محصول احیای گوگرد. اسید سولفوریک غلیظ یک عامل اکسید کننده قوی است که حتی برخی از غیر فلزات (زغال سنگ، گوگرد، فسفر) را اکسید می کند.