2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Cink je mekan, hemijski reaktivan metal, tako da reaguje sa razblaženim kiselinama dajući jon cinka:
Zn (s) + 2 H+ (ac) → Zn 2+ (ac) + H2 (g)
Ovaj metal takođe gori kada se lagano zagreva gasovitim hlorom:
Zn (s) + Cl2 (g) → ZnCl2 (s)
Glavni izvor cinka je cink sulfid, ZnS, ruda poznata kao cink blende koja se nalazi u Australiji, Kanadi i Sjedinjenim Državama. Vađenje metala nije lako, kao što pokazuje poznati Ellingham dijagram.
U slučaju oksida, linija ugljenik-kiseonik ima nisku slobodnu energiju koja postaje još negativnija kako povećavamo temperaturu. Što se tiče linije ugljik-sumpor, i promjena slobodne energije i nagib su blizu nule. Razlika između linija se dijelom objašnjava velikom razlikom između vrijednosti entalpije formiranja, što odražava činjenicu da je C=S veza mnogo slabija od veze C=O. Rezultat je da je redukcija sulfida ugljikom nepraktična.
C(s) + ¼ S8 (s) → CS2 (l); AHº=+117 kJ.mol-1
C(s) + O2(g) → CO2(g); AHº=-394 kJ.mol-1
Međutim, u Ellinghamovom dijagramu, linija sumpor-kisik je takođe prikazana da leži ispod linije cink-cink sulfida, odnos koji ukazuje da možemo koristiti oksidaciju jonasulfid s kisikom kao izvor slobodne energije za pretvaranje cink sulfida u cink oksid. Dakle, prvi korak u ekstrakciji cinka je "prženje" cink sulfida na zraku na oko 800ºC, kako bi se pretvorio u oksid:
2ZnS(s) + 3 O2 (g) → 2 ZnO (s) + 2 SO2 (g); uz prisustvo toplote.
Tada je moguće koristiti koks za redukciju oksida u metal, kao što se može vidjeti na dijagramu za oksid:
ZnO (s) + C (g) → Zn (g) + CO (g); u prisustvu toplote.
Za razliku od livenja drugih metala, dve linije se ne ukrštaju sve dok cink nije u gasnoj fazi. U stvari, koristi se temperatura blizu 1400ºC. Na ovim temperaturama, cink se lako ponovo oksidira, na primjer ako se formira nešto ugljičnog dioksida:
Zn (g) + CO2 (g) → ZnO (s) + CO (g)
Da bi se izbjegla ova reakcija, koristi se višak ugljika, tako da se svaki ugljični dioksid reducira u monoksid:
CO2 (g) + C(s) → 2 CO (g)
Štaviše, proizvedeni vrući plin se brzo hladi prskanjem rastopljenog olova. Tada se metali lako odvajaju, jer se u tečnoj fazi cink i olovo ne mešaju. Cink pluta na olovu, a olovo se može reciklirati.
Cink se uglavnom koristi kao premaz na gvožđu, protiv korozije. Ovaj proces se zove galvanizacija, termin koji prepoznaje elektrohemijsku prirodu procesa. U stvarnosti, metal nije tako reaktivan kao što bi se moglo očekivati. To je zbog formiranja azaštitni sloj u vlažnom vazduhu. U početku je ovaj sloj oksid, ali se vremenom formira osnovni karbonat Zn2(OH)2CO3. Prednost pocinčavanja je da cink oksidira prvenstveno u željezo, iako je dio izložen. To je zbog negativnijeg potencijala redukcije cinka u odnosu na željezo, tako da cink djeluje kao žrtvena anoda:
Zn(s) → Zn2+ (ac) + 2 e-; Eº=+0,76 V
Fe2+ (ac) + 2 e- → Fe (s); Eº=-0,44 V
