一種化學元素,化學符號Zn,原子序數30,原子量65.39,屬週期系ⅡB族。

  發現 13世紀印度最早冶煉出純鋅,15世紀中國開始用鋅鑄幣,16世紀已能大規模生產。約在1637年(中國明代),宋應星著《天工開物》中記載瞭用爐甘石(主要含碳酸鋅)制“倭鉛(即金屬鋅)”的方法:“每爐甘石十斤,裝載入一泥罐內,封裹泥固,以漸砑幹,勿使見火拆裂。然後逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發火鍛紅,罐罐中爐甘石熔化成團,冷定毀罐取出,每十耗其二,即倭鉛也。此物無銅收伏,入火即成煙飛去。以其似鉛而性猛,故名之曰‘倭’雲。”這是最早關於制取鋅的描述。1740年英國出現商品鋅。

  存在 鋅在地殼中的含量約為0.005%~0.02%,主要以閃鋅礦ZnS、紅鋅礦ZnO、菱鋅礦ZnCO3、矽鋅礦ZnSiO4、鋅鐵尖晶石(Zn,Fe,Mn)O·(Fe,Mn)2O3等形式存在,還常與方鉛礦共生,稱為鉛鋅礦。大多數食物中都含有鋅,蛋白質中含鋅最高,肉類含鋅平均30ppm,鮮牡蠣含鋅大於1000ppm,人體中平均含鋅量約2克。已知鋅有15種同位素,其中質量數為64、66、67、68和70的是穩定同位素。

  物理性質 純鋅的新磨光表面呈藍白色,有光澤,在潮濕空氣中變成淺灰色;熔點419.58°C,沸點907°C,密度7.14克/厘米3,莫氏硬度2.5(金剛石為10)。純鋅有延展性,少量雜質會使它變脆。溫度0.9K時,鋅是電的超導體。純鋅無鐵磁性。

  化學性質 鋅的電子構型為(Ar)3d104s2,氧化態+2。鋅是較活潑的金屬,鋅粉在空氣中能著火燃燒,產生藍綠色火焰和氧化鋅煙霧,純鋅不能或極慢地與稀酸反應。痕量硫酸銅的存在,或使鋅表面與鎳或鉑等金屬接觸,能加快鋅與酸的反應,放出氫氣。鋅與冷稀硝酸反應,產生二氧化氮。鋅也能溶解在強堿性溶液中。鋅具有兩性,在中性和酸性溶液中,以水合離子Zn(H2O)42+存在;在堿性條件下,沉淀為氫氧化鋅Zn(OH)2;在過量堿中,氫氧化鋅溶解,形成配離子Zn(OH)42-。鋅離子在水溶液中形成的配離子,大多數配位數為4,其配離子呈四面體;以螯合劑如乙二胺等為配體形成的配離子,其配位數為6,呈八面體。

  重要的鋅化合物有:氯化鋅、氧化鋅、硫化鋅、硫酸鋅等。

  制法 鋅礦含鋅低。可先用浮選法得到精礦,再焙燒成氧化鋅,將氧化鋅與焦炭混合加熱至1100°C,使鋅蒸發,冷凝即得。也可用電解法制鋅,將粗氧化鋅溶解於稀硫酸中,用鋅粉置換出鎘、鈷、鎳、銅、銀等雜質,再用硫酸鋅作電解液,鉛作陽極,鋁作陰極,即可制得純鋅。

  應用 鋅主要用於制造合金和做其他金屬的保護層,還可用於幹電池如碳-鋅電池、鋅-汞電池和堿性鋅-錳電池等。鋅是許多化學反應的催化劑和還原劑。放射性鋅65在醫學上用來瞭解鋅的代謝過程,也用來測定鋅合金的磨損率。

  毒性 鋅中痕量的砷、鉛、鎘或銻有毒。鍍鋅槽產生的煙霧和氯化鋅煙霧都有毒,內服大劑量的硫酸鋅能導致器官損傷和死亡。

  

參考書目

 J.C.Bailar,ed.,Comprehensive InorganicChemistry,Pergamon,Oxford,1973.