Ψευδάργυρος

Φυσικές ιδιότητες

Ο ψευδάργυρος είναι ένα γυαλιστερό γαλαζωπό γκρι μέταλλο. Όταν έχει μόλις κοπεί, ο ψευδάργυρος έχει λευκό-γκρι χρώμα. Εάν εκτεθεί στον αέρα, δεν θα παραμείνει γυαλιστερός για πολύ. Το σημείο τήξης του είναι στους (419,58 °C (787,24 °F)), το σημείο ζέσεως είναι στους (907,0 °C (1.664,6 °F)), το σημείο ψύξης είναι στους -419,58 °C (-723,24 °F) και το σημείο κατάψυξης είναι στους -907,0 °C (-1.600,6 °F). Η θερμοκρασία αυτή είναι χαμηλότερη από τα περισσότερα μέταλλα μετάπτωσης αλλά υψηλότερη από τον κασσίτερο ή τον μόλυβδο. Μπορεί να λιώσει σε μια κουζίνα μαγειρέματος. Βράζει σε χαμηλή θερμοκρασία για μέταλλο. Δεν είναι μαγνητικό. Όταν θερμαίνεται λίγο, γίνεται πολύ εύκαμπτο. Αν θερμανθεί περισσότερο, γίνεται πολύ εύθραυστο. Σχηματίζει εύκολα κράματα με άλλα μέταλλα.

Χημικές ιδιότητες

Ο ψευδάργυρος είναι ένα αντιδραστικό μέταλλο. Είναι περίπου τόσο δραστικός όσο το αλουμίνιο και πιο δραστικός από τα περισσότερα από τα πιο κοινά μέταλλα, όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, το νικέλιο και το χρώμιο. Είναι λιγότερο δραστικός από το μαγνήσιο. Ο ψευδάργυρος μπορεί να αντιδράσει με οξέα, βάσεις και μη μέταλλα. Ωστόσο, δεν σκουριάζει στον αέρα. Στην επιφάνεια του ψευδαργύρου σχηματίζεται μια επίστρωση οξειδίου του ψευδαργύρου και ανθρακικού ψευδαργύρου όταν βρίσκεται στον αέρα. Αυτή η επίστρωση σταματά τη διάβρωση. Τα οξέα μπορούν να διαλύσουν αυτή την επίστρωση και να αντιδράσουν με το μέταλλο ψευδαργύρου. Αυτή η αντίδραση του ψευδαργύρου με ένα οξύ δημιουργεί ένα άλας ψευδαργύρου(ΙΙ), όπως χλωριούχο ψευδάργυρο και αέριο υδρογόνο. Αυτή είναι μια πολύ συνηθισμένη χημική αντίδραση. Η παρακάτω αντίδραση είναι η αντίδραση με υδροχλωρικό οξύ.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Ο ψευδάργυρος μπορεί να καεί όταν είναι κονιορτοποιημένος ή σε μικρά κομμάτια για να φτιάξει οξείδιο του ψευδαργύρου, μια λευκή σκόνη. Η φλόγα είναι λαμπερή μπλε-πράσινη.

2 Zn + O ₂→ 2 ZnO

Το οξείδιο του ψευδαργύρου μπορεί να διαλυθεί σε ισχυρές βάσεις. Αυτή η αντίδραση συμβαίνει σε ορισμένες μπαταρίες που περιέχουν ψευδάργυρο.

ZnO +₂ HO + 2 OH ^-→ Zn(OH)₄^2-.

Ο ψευδάργυρος είναι χαλκόφιλος. Αυτό σημαίνει ότι προτιμά να αντιδρά με το θείο και τα στοιχεία που βρίσκονται κάτω από αυτόν στον περιοδικό πίνακα παρά με το οξυγόνο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο θειούχος ψευδάργυρος είναι το πιο κοινό μετάλλευμα ψευδαργύρου και όχι το οξείδιο του ψευδαργύρου.

Χημικές ενώσεις

Ο ψευδάργυρος μπορεί να σχηματίσει χημικές ενώσεις με άλλα στοιχεία. Αυτές οι χημικές ενώσεις βρίσκονται μόνο σε μία κατάσταση οξείδωσης: +2. Έχει βρεθεί μια ένωση +1, αλλά είναι δύσκολο να παραχθεί. Δεν υπάρχουν άλλες καταστάσεις οξείδωσης εκτός από το +1 ή το +2. Οι περισσότερες από αυτές τις ενώσεις δεν έχουν χρώμα. Αν έχουν χρώμα, δεν είναι ο ψευδάργυρος που δημιουργεί το χρώμα.

Το χλωριούχο ψευδάργυρο είναι μία από τις πιο κοινές ενώσεις ψευδαργύρου. Είναι αρκετά μη αντιδραστικές. Είναι λίγο όξινα όταν διαλύονται στο νερό. Δημιουργούν πράσινη φλόγα όταν θερμαίνονται σε φωτιά.

Άλλες ενώσεις ψευδαργύρου είναι:

• Αντιμονίδιο ψευδαργύρου, γκρίζος ημιαγωγός
• Αρσενίδιο ψευδαργύρου, πορτοκαλί ημιαγωγός
• Βρωμιούχος ψευδάργυρος, ασπίδα κατά της ακτινοβολίας
• Ανθρακικός ψευδάργυρος, μετάλλευμα ψευδαργύρου
• Φθοριούχος ψευδάργυρος
• Υδροξείδιο του ψευδαργύρου, που χρησιμοποιείται σε χειρουργικούς επιδέσμους
• Ιωδιούχος ψευδάργυρος, που χρησιμοποιείται στη λήψη εικόνων με ακτίνες Χ
• Νιτρικός ψευδάργυρος, που χρησιμοποιείται ως βερνίκι
• Οξείδιο του ψευδαργύρου, που χρησιμοποιείται στα αντηλιακά
• Φωσφορικός ψευδάργυρος, που χρησιμοποιείται στην οδοντιατρική
• Θειικός ψευδάργυρος, που χρησιμοποιείται στις χρωστικές ουσίες
• Σουλφίδιο ψευδαργύρου, κοινό μετάλλευμα ψευδαργύρου

Πέντε ισότοπα του ψευδαργύρου απαντώνται στη φύση. ⁶⁴Ο Zn είναι το πιο κοινό ισότοπο, με ποσοστό 48,63% του ψευδαργύρου που απαντάται στη φύση. Αυτό το ισότοπο έχει χρόνο ημιζωής 4,3x10¹⁸ έτη. Αυτό είναι τόσο μεγάλο, ώστε η ραδιενέργειά του μπορεί να αγνοηθεί. Ομοίως, ο ⁷⁰
Zn (0,6%), με χρόνο ημιζωής 1,3x10¹⁶ έτη, θεωρείται συνήθως ότι δεν είναι ραδιενεργός. Τα άλλα ισότοπα που απαντώνται στη φύση είναι ο ⁶⁶
Zn (28%),⁶⁷
 ο Zn (4%) και ο ⁶⁸
Zn (19%).

Ο ψευδάργυρος δεν απαντάται ως μέταλλο στον φλοιό της γης. Ο ψευδάργυρος απαντάται μόνο ως ενώσεις ψευδαργύρου. Ο σφαλερίτης, ένα ορυκτό που αποτελείται από σουλφίδιο ψευδαργύρου, είναι το κύριο μετάλλευμα του ψευδαργύρου. Πολύ λίγος ψευδάργυρος βρίσκεται στον ωκεανό. Το μετάλλευμα ψευδαργύρου βρίσκεται συνήθως μαζί με μεταλλεύματα χαλκού και μολύβδου.

Υπάρχουν ορισμένα άλλα μεταλλεύματα ψευδαργύρου, όπως ο σμιθσονίτης (ανθρακικός ψευδάργυρος) και ένα πυριτικό ορυκτό ψευδαργύρου. Είναι λιγότερο κοινά.

Το θειούχο ψευδάργυρο συμπυκνώνεται με επίπλευση. Υπάρχει ένα απορρυπαντικό που συλλέγει το σουλφίδιο ψευδαργύρου. Οι ακαθαρσίες βυθίζονται στον πυθμένα και απομακρύνονται. Στη συνέχεια, το θειούχο ψευδάργυρο θερμαίνεται στον αέρα για να παραχθεί οξείδιο του ψευδαργύρου και διοξείδιο του θείου.

2 ZnS + 3 O ₂→ 2 ZnO + 2 SO₂

Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται σε τριοξείδιο του θείου.

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃

Το τριοξείδιο του θείου αντιδρά με το οξείδιο του ψευδαργύρου και σχηματίζει θειικό ψευδάργυρο. Αυτό δημιουργεί μια διαλυτή μορφή ψευδαργύρου που μπορεί να υποστεί μεγαλύτερη επεξεργασία.

SO₃ + ZnO → ZnSO₄

Ο θειικός ψευδάργυρος καθαρίζεται και ηλεκτρολύεται. Αυτή η ηλεκτρόλυση παράγει οξυγόνο, ψευδάργυρο και θειικό οξύ. Έτσι παράγεται ένας καθαρός ψευδάργυρος που είναι γνωστός ως "SHG" ή special high grade.

2 ZnSO ₄+ 2 ₂HO → 2 Zn + 2 ₂HSO₄ + O₂

Το θειικό οξύ επαναχρησιμοποιείται στη θέση του τριοξειδίου του θείου για την έκλουση περισσότερου οξειδίου του ψευδαργύρου.

Το οξείδιο του ψευδαργύρου μπορεί επίσης να αναχθεί από τον άνθρακα σε μέταλλο ψευδαργύρου και διοξείδιο του άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτή είναι μια διαδικασία υψικαμίνου παρόμοια με τον τρόπο παρασκευής του σιδήρου.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

Αυτή η μορφή ψευδαργύρου είναι φθηνότερη αλλά δεν είναι καθαρή.

Ο ψευδάργυρος είναι το τέταρτο πιο κοινό μέταλλο στον κόσμο. Κάθε χρόνο παράγονται περίπου 10 εκατομμύρια τόνοι.

Ως μέταλλο

Ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται στις ηλεκτρικές μπαταρίες. Η αλκαλική κυψέλη και η κυψέλη Leclanche είναι αυτές που χρησιμοποιούν περισσότερο ψευδάργυρο. Οξειδώνεται και παρέχει ηλεκτρόνια για τη λειτουργία της μπαταρίας.

Περίπου το 59% του ψευδαργύρου χρησιμοποιείται για την πρόληψη της διάβρωσης, η οποία περιλαμβάνει το γαλβάνισμα. Το 47% του παγκόσμιου ψευδαργύρου χρησιμοποιείται για γαλβανισμό. Αυτό χρησιμοποιείται για την προστασία ενός άλλου μετάλλου, συνήθως σιδήρου, από τη σκουριά. Η επίστρωση ψευδαργύρου διαβρώνεται αντί για το σίδηρο. Η επίστρωση ψευδαργύρου μπορεί να τοποθετηθεί στο μέταλλο με δύο τρόπους. Το μέταλλο μπορεί να βυθιστεί σε ένα δοχείο με λιωμένο ψευδάργυρο. Ο ψευδάργυρος μπορεί επίσης να επικαλυφθεί με ηλεκτρόλυση στο μέταλλο. Η εμβάπτιση διαρκεί περισσότερο, αλλά έχει μια αποσπασματική επιφάνεια που κάποιοι δεν θεωρούν ότι φαίνεται ωραία. Χρησιμοποιείται επίσης σε μηχανοκίνητα σκάφη και σωληνώσεις για να επιβραδύνει τη σκουριά. Ο κινητήρας ενός μηχανοκίνητου σκάφους έχει συχνά μια "σφαίρα" ψευδαργύρου, η οποία διαβρώνεται εύκολα, αλλά βοηθά τα άλλα μεταλλικά μέρη του κινητήρα να παραμείνουν χωρίς σκουριά.

Ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται σε κράματα. Ο ορείχαλκος είναι κράμα χαλκού και ψευδαργύρου. Ο ορείχαλκος είναι το πιο κοινό κράμα ψευδαργύρου. Ο ψευδάργυρος μπορεί να σχηματίσει κράματα με πολλά άλλα μέταλλα. Ο ψευδάργυρος-αλουμίνιο είναι ένα κράμα ψευδαργύρου και αλουμινίου, το οποίο κάνει καλά έδρανα. Ο εμπορικός χαλκός περιέχει ψευδάργυρο. Μερικές φορές το τελλουριούχο κάδμιο αντιδρά με ψευδάργυρο για να παραχθεί το τελλουριούχο κάδμιο-ψευδάργυρο, ένας ημιαγωγός. Το νικέλιο αργύρου είναι ένα άλλο κράμα ψευδαργύρου.

Ο ψευδάργυρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στους σωλήνες ενός εκκλησιαστικού οργάνου. Στο παρελθόν χρησιμοποιούνταν κράμα κασσίτερου και μολύβδου. Ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται στην αμερικανική πένα, όπου έχει μόνο ένα λεπτό στρώμα χαλκού. Ο πυρήνας είναι ψευδάργυρος. Οι παλαιότερες πένες κατασκευάζονταν εξ ολοκλήρου από χαλκό.

Ένα μείγμα ψευδαργύρου και θείου σε σκόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προώθηση ενός μοντέλου πυραύλου. Αυτή η αντίδραση παράγει θειούχο ψευδάργυρο, θερμότητα, φως και αέρια. Οι λαμαρίνες ψευδαργύρου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ράβδων ψευδαργύρου.

Ως ενώσεις ψευδαργύρου

Περίπου το 1/4 του ψευδαργύρου χρησιμοποιείται για την παρασκευή ενώσεων ψευδαργύρου. Το οξείδιο του ψευδαργύρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αντηλιακό ή για χρωστικές ουσίες χρωμάτων. Το οξείδιο του ψευδαργύρου είναι επίσης ημιαγωγός. Το χλωριούχο ψευδάργυρο χρησιμοποιείται για τη συντήρηση του ξύλου ώστε να μην σαπίζει. Ορισμένα μυκητοκτόνα περιέχουν ψευδάργυρο. Ο θειικός ψευδάργυρος χρησιμοποιείται σε βαφές και χρωστικές ουσίες. Ο θειούχος ψευδάργυρος χρησιμοποιείται στους λαμπτήρες φθορισμού για τη μετατροπή του υπεριώδους φωτός σε ορατό φως.

Στη βιολογία

Οι άνθρωποι χρειάζονται λίγο ψευδάργυρο για να βοηθήσουν το σώμα τους να λειτουργεί καλά. Εάν δεν λαμβάνουν αρκετό ψευδάργυρο με την τροφή τους, μπορεί να παρουσιάσουν ανεπάρκεια μετάλλων. Σχεδόν δύο δισεκατομμύρια άνθρωποι έχουν έλλειψη ψευδαργύρου. Η έλλειψη ψευδαργύρου κάνει κάποιον να παθαίνει πιο εύκολα λοιμώξεις. Μερικοί άνθρωποι λένε ότι όταν κρυώνουμε, πρέπει να παίρνουμε περισσότερο ψευδάργυρο. Άλλοι λένε ότι ο ψευδάργυρος δεν κάνει τη διαφορά. Υπάρχουν φάρμακα που μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει όταν είναι κρυωμένος. Οι άνθρωποι προσθέτουν μικροσκοπικές ποσότητες ενώσεων ψευδαργύρου σε χάπια βιταμινών και δημητριακά για να βεβαιωθούν ότι λαμβάνουν αρκετό ψευδάργυρο. Οι περισσότερες βιταμίνες σε ένα μόνο δισκίο περιέχουν ψευδάργυρο. Ο ψευδάργυρος βρίσκεται σε τουλάχιστον 100 ένζυμα. Είναι το δεύτερο πιο συνηθισμένο μεταβατικό μέταλλο μετά τον σίδηρο. Ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται επίσης από τον εγκέφαλο. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει 2 έως 4 γραμμάρια ψευδαργύρου. Ένα ένζυμο ψευδαργύρου βοηθά στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από το αίμα. Το σιτάρι περιέχει πολύ ψευδάργυρο.

Μεγάλες ποσότητες μεταλλικού ψευδαργύρου είναι τοξικές. Μπορεί να διαλυθεί στο οξύ του στομάχου. Όταν καταναλώνεται πολύς ψευδάργυρος, τα επίπεδα χαλκού και σιδήρου μειώνονται στο σώμα. Οι ενώσεις ψευδαργύρου μπορεί να είναι διαβρωτικές στο στομάχι. Οι ενώσεις ψευδαργύρου που μπαίνουν στη μύτη μπορεί να καταστρέψουν την αίσθηση της όσφρησης.

Τα ιόντα ψευδαργύρου είναι πολύ τοξικά για τα ψάρια και πολλά πράγματα που ζουν στο νερό.