鋅

　　化學元素，元素符號Zn，原子序數30，原子量65.409，屬週期系ⅡB族。

　　簡史　13世紀印度最早通過用有機物質如羊毛還原爐甘石（鋅的矽酸鹽）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，中國明代宋應星著的《天工開物》中記載瞭制金屬鋅的方法；1746年，A.S.馬格拉夫用木炭還原爐甘石制得鋅。

　　存在　鋅廣泛存在於自然界的水、土壤和大氣中。鋅礦廣泛分佈在世界各地，已知的鋅礦有55種，主要包括閃鋅礦(ZnS)、紅鋅礦(ZnO)、菱鋅礦(ZnCO₃)、矽鋅礦(ZnSiO₃)、鋅鐵尖晶石〔(Zn,Fe,Mn)O·(Fe,Mn)₂O₄〕等，還常與方鉛礦共生，稱為鉛鋅礦。鋅在地殼中的含量為0.005%～0.02％，世界上鋅儲量最多的國傢是澳大利亞，其次是加拿大和美國。此外，鋅還廣泛存在於動植物體中，蛋白質中含鋅最高。天然鋅有5種穩定同位素：鋅–64、鋅–66、鋅–67、鋅–68和鋅–70。鋅還有25種放射性同位素及異構體。

　　物理性質　新切開的鋅為有光澤的藍白色金屬，但在潮濕空氣中很快失去光澤；熔點419.53℃，沸點907℃，密度7.133克/厘米³(25℃)；莫氏硬度2.5。晶體結構為六方緊密堆積。常溫下質脆，100～150℃時是可延展的。鋅是電的良導體，溫度0.9K時，是電的超導體。純鋅無鐵磁性。

　　化學性質　鋅原子的電子組態為(Ar)3d¹⁰4s²，氧化態+2，鋅是較活潑的金屬，在電化序上位於鐵前，能將許多金屬離子還原為單質。鋅粉在空氣中能燃燒，產生藍綠色火焰和白色的氧化鋅煙霧。室溫下，氧化性物質如氧、硫和鹵素在潮濕的氛圍下可與鋅反應，但幹燥時不反應；高溫下，即使幹燥條件下反應依舊很劇烈。鋅不與氮反應，但在紅熱下與氨反應形成Zn₃N₂。鋅具有兩性，能與非氧化性酸反應生成二價鋅鹽並放出氫氣，也能與強堿反應生成鋅酸鹽並放出氫氣；在中性和酸性溶液中以水合離子Zn(H₂O)₄²⁺存在；在堿性條件下形成氫氧化鋅Zn(OH)₂沉淀。在過量堿中形成配離子Zn(OH)₄²⁻。氧化性酸如硝酸與鋅反應，依據酸的濃度和溫度的不同產生不同的氮的氧化物。鋅離子能與含氧、氮和硫的有機配體以及鹵化物、擬鹵化物、氰化物等形成配位數從2到8的各種配離子。最常見的配位數是4、5和6，其中配位數為4的配離子最多，它們呈四面體構型，其次是配位數為6的配離子，它們具有八面體構型。

　　重要的鋅化合物有氧化鋅、氯化鋅、硫化鋅、硫酸鋅、鉻酸鋅和鋅酸鹽等。

　　制法　鋅礦含鋅低（約1%～3%），可先用浮選法得到精礦。精礦中同時含有銅、鉛、鐵等。硫化鋅精礦可用火法或濕法冶煉。火法冶煉中硫化鋅經焙燒後轉化為氧化鋅，然後在高溫、強還原氣氛中，用焦炭還原產生鋅蒸氣，經冷凝得到金屬鋅。火法煉鋅由於環境和價格原因，已逐漸被淘汰。濕法冶煉主要包括焙燒、浸出、浸出液凈化和電解沉積等工序。硫化鋅精礦焙燒後轉變為可溶於稀硫酸的氧化鋅；然後用電解廢液稀硫酸進行中性浸出，使大部分氧化鋅溶解，得到的礦漿分離出上清液和底流礦漿；上清液常含有砷、銻、銅、鎘、鈷和鎳等雜質，可用鋅粉置換凈化；凈化後以含有硫酸的硫酸鋅水溶液為電解液、鉛板為陽極、鋁板為陰極進行電積，電積出金屬鋅，熔鑄成錠。電積鋅的品位通常為99.94%～99.99％。

　　應用　鋅主要用於制造黃銅等合金，另一重要用途是做其他金屬，如鋼、鐵的保護層，還可用於各種幹電池中。鋅是許多化學反應的催化劑和還原劑。放射性同位素鋅－65在醫學上用來瞭解鋅的代謝過程。

　　安全　鋅是所有生命形式中必需的金屬元素，許多疾病和先天性紊亂都是由於缺鋅引起的。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，應註意防護。內服大劑量的硫酸鋅能導致器官損傷和死亡。