|Çinko|
|Dış görünüş||gümüş grisi|
|Standart atom ağırlığı A r °(Zn)|
|Periyodik tablodaki çinko|


|Atom numarası ( Z )||30|
|Grup||grup 12|
|Dönem||dönem 4|
|Engellemek||d-blok|
|Elektron düzenlenişi||[ ar ] 3d 10 4s 2|
|kabuk başına elektron||2, 8, 18, 2|
|Fiziki ozellikleri|
|STP'de Faz _||sağlam|
|Erime noktası||692,68 K (419,53 °C, 787,15 °F)|
|Kaynama noktası||1180 K (907 °C, 1665 °F)|
|Yoğunluk ( rt yakınında )||7,14 g/ cm3|
|sıvı olduğunda ( mp'de )||6,57 g/ cm3|
|Füzyon ısısı||7,32 kJ/mol|
|Buharlaşma ısısı||115 kJ/mol|
|Molar ısı kapasitesi||25.470 J/(mol·K)|


Buhar basıncı|
|atomik özellikler|
|oksidasyon durumları||−2, 0, +1, +2 ( amfoterik bir oksit)|
|elektronegatiflik||Pauling ölçeği: 1.65|
|iyonlaşma enerjileri|
|atom yarıçapı||ampirik: 134 pm|
|kovalent yarıçap||122±4 pm|
|Van der Waals yarıçapı||139:00|
|Çinko spektral çizgileri|
|Diğer özellikler|
|Doğal oluşum||ilkel|
|Kristal yapı||altıgen sıkı paketlenmiş (hcp)|
|ses hızı ince çubuk||3850 m/s ( rt'de ) (haddelenmiş)|
|Termal Genleşme||30,2 µm/(m⋅K) (25 °C'de)|
|Termal iletkenlik||116 W/(m⋅K)|
|Elektrik özdirenci||59,0 nΩ⋅m (20 °C'de)|
|Manyetik sıralama||diyamanyetik|
|Molar manyetik duyarlılık||-11,4 × 10 -6 cm3 / mol (298 K)|
|Gencin modülü||108 GPa|
|Kayma modülü||43 GPa|
|toplu modül||70 GPa|
|Poisson oranı||0,25|
|Mohs sertliği||2.5|
|Brinell sertliği||327–412 MPa|
|CAS numarası||7440-66-6|
|Tarih|
|keşif||Hintli metalürjistler ( MÖ 1000'den önce )|
|İlk izolasyon||Andreas Sigismund Marggraf (1746)|
|tarafından benzersiz bir metal olarak kabul edilmiştir.||Rasaratna Samuccaya (1300)|
|Çinkonun ana izotopları|


Çinko , sembolü Zn ve atom numarası 30 olan kimyasal bir elementtir . Çinko, oda sıcaklığında hafif kırılgan bir metaldir ve oksidasyon giderildiğinde parlak grimsi bir görünüme sahiptir. Periyodik tablonun 12. grubundaki ( IIB) ilk elementtir . Bazı açılardan çinko kimyasal olarak magnezyuma benzer : her iki element de yalnızca bir normal oksidasyon durumu (+2) sergiler ve Zn 2+ ve Mg 2+ iyonları benzer boyuttadır. Çinko, yerkabuğunda en bol bulunan 24. elementtir ve beş kararlı izotopa sahiptir . En yaygın çinko cevheri , bir çinko sülfid minerali olan sfalerittir (çinko blende) . İşlenebilir en büyük damarlar Avustralya, Asya ve Amerika Birleşik Devletleri'ndedir. Çinko, cevherin köpüklü flotasyonu , kavurma ve elektrik kullanılarak son ekstraksiyon ( elektro -kazanma) ile rafine edilir .
Çinko insanlar, hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar için esansiyel bir eser elementtir ve doğum öncesi ve doğum sonrası gelişim için gereklidir. Demirden sonra insanlarda en bol bulunan ikinci eser metaldir ve tüm enzim sınıflarında görülen tek metaldir . Çinko, birçok enzim için önemli bir kofaktör olduğu için mercan büyümesi için de gerekli bir besin elementidir.
Çinko eksikliği , gelişmekte olan dünyada yaklaşık iki milyar insanı etkiler ve birçok hastalıkla ilişkilidir. Çocuklarda eksiklik büyüme geriliğine, cinsel olgunlaşmanın gecikmesine, enfeksiyona yatkınlığa ve ishale neden olur . İnsanlarda alkol dehidrogenaz gibi , reaktif merkezinde çinko atomu bulunan enzimler biyokimyada yaygındır. Fazla çinko tüketimi ataksi , uyuşukluk ve bakır eksikliğine neden olabilir .
Çeşitli oranlarda bakır ve çinko alaşımı olan pirinç , Ege bölgesinde ve şu anda Irak , Birleşik Arap Emirlikleri , Kalmıkya , Türkmenistan ve Gürcistan'ı içeren bölgede MÖ 3. binyıl gibi erken bir tarihte kullanıldı . MÖ 2. binyılda şu anda Batı Hindistan , Özbekistan , İran , Suriye , Irak ve İsrail gibi bölgelerde kullanılıyordu . Çinko metali , eski Romalılar ve Yunanlılar tarafından bilinmesine rağmen, Hindistan'da 12. yüzyıla kadar büyük ölçekte üretilmedi. Rajasthan madenleri, MÖ 6. yüzyıla kadar uzanan çinko üretiminin kesin kanıtlarını vermiştir. Bugüne kadar, saf çinkonun en eski kanıtı, saf çinko yapmak için bir damıtma işleminin kullanıldığı MS 9. yüzyılın başlarında Rajasthan'daki Zawar'dan gelmektedir. Simyacılar " filozof yünü " veya "beyaz kar" dedikleri şeyi oluşturmak için havada çinko yaktılar .
Element muhtemelen simyacı Paracelsus tarafından Almanca Zinke (çatal, diş) kelimesinden sonra adlandırılmıştır. Alman kimyager Andreas Sigismund Marggraf , 1746'da saf metalik çinkoyu keşfetmesiyle tanınır. Luigi Galvani ve Alessandro Volta'nın çalışmaları, çinkonun elektrokimyasal özelliklerini 1800'de ortaya çıkardı. Demirin korozyona dayanıklı çinko kaplaması ( sıcak daldırma galvanizleme ), çinkonun başlıca uygulama alanıdır. . Diğer uygulamalar elektrikli piller , küçük yapısal olmayan dökümler ve pirinç gibi alaşımlardır. Çinko karbonat ve çinko glukonat (diyet takviyesi olarak), çinko klorür (deodorantlarda), çinko piriyon ( kepek önleyici şampuanlar), çinko sülfit (ışıldayan boyalarda) ve dimetilçinko veya dietilçinko gibi çeşitli çinko bileşikleri yaygın olarak kullanılır. organik laboratuvarda.
Özellikler
Fiziki ozellikleri
Çinko mavimsi beyaz, parlak, diyamanyetik bir metaldir, ancak metalin en yaygın ticari sınıfları donuk bir yüzeye sahiptir. Demirden biraz daha az yoğundur ve her atomun kendi düzleminde en yakın altı komşuya (265.9 pm'de) ve 290.6 pm daha büyük bir mesafede altı diğer komşuya sahip olduğu, bozuk bir altıgen yakın paketleme biçimine sahip altıgen bir kristal yapıya sahiptir. . Metal çoğu sıcaklıkta sert ve kırılgandır, ancak 100 ila 150 °C arasında dövülebilir hale gelir. 210 °C'nin üzerinde metal tekrar kırılgan hale gelir ve dövülerek toz haline getirilebilir. Çinko iyi bir elektrik iletkenidir . Bir metal için çinko nispeten düşük erime noktasına (419,5 °C) ve kaynama noktasına (907 °C) sahiptir. Erime noktası, cıva ve kadmiyum dışında tüm d-blok metallerinin en düşük olanıdır ; bu nedenle diğerleri arasında çinko, kadmiyum ve cıva genellikle diğer d-blok metalleri gibi geçiş metalleri olarak kabul edilmez.
Pirinç dahil birçok alaşım çinko içerir. Uzun zamandır çinko ile ikili alaşımlar oluşturduğu bilinen diğer metaller alüminyum , antimon , bizmut , altın , demir, kurşun , cıva, gümüş , kalay , magnezyum , kobalt , nikel , tellür ve sodyumdur . Ne çinko ne de zirkonyum ferromanyetik olmamasına rağmen , alaşımları ZrZn
2, 35 K'nin altında ferromanyetizma sergiler .
oluşum
Çinko , Dünya kabuğunun yaklaşık 75 ppm'ini (%0,0075) oluşturur ve bu da onu en bol bulunan 24. element yapar. Çinkonun tipik arka plan konsantrasyonları atmosferde 1 μg/m3'ü geçmez ; 300 mg/kg toprakta; bitki örtüsünde 100 mg/kg; Tatlı suda 20 μg/L ve deniz suyunda 5 μg/L. Element normalde cevherlerde bakır ve kurşun gibi diğer baz metallerle birlikte bulunur . Çinko bir kalkofildir , yani elementin hafif kalkojen oksijen veya halojenler gibi kalkojen olmayan elektronegatif elementler yerine kükürt ve diğer ağır kalkojenlerle birlikte minerallerde bulunma olasılığı daha yüksektir . Kabuk , erken Dünya atmosferinin indirgeyici koşulları altında katılaştıkça oluşan sülfürler . Çinko sülfürün bir formu olan sfalerit , konsantresi %60-62 çinko içerdiğinden en çok çıkarılan çinko içeren cevherdir.
Çinko için diğer kaynak mineraller arasında smithsonite (çinko karbonat ), hemimorfit (çinko silikat ), wurtzite (başka bir çinko sülfit) ve bazen hidrozincit (temel çinko karbonat ) bulunur. Wurtzite dışındaki tüm diğer mineraller, ilkel çinko sülfürlerin ayrışmasıyla oluşmuştur.
Tanımlanmış dünya çinko kaynakları toplamı yaklaşık 1,9–2,8 milyar tondur . Büyük mevduatlar Avustralya, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'ndedir ve en büyük rezervler İran'dadır . Çinko rezerv tabanına ilişkin en son tahmin (mevcut madencilik ve üretim uygulamalarıyla ilgili belirtilen minimum fiziksel kriterleri karşılar) 2009 yılında yapılmış ve kabaca 480 Mt olarak hesaplanmıştır. geri kazanım için belirleme sırasında ekonomik olarak (konum, derece, kalite ve miktar) esas alınır. Keşif ve maden geliştirme devam eden bir süreç olduğundan, çinko rezervlerinin miktarı sabit bir sayı değildir ve çinko cevheri arzının sürdürülebilirliği, günümüzün çinko madenlerinin birleşik maden ömrünü tahmin ederek değerlendirilemez. Bu kavram, rafine çinko üretiminin 1990 ile 2010 arasında %80 artmasına rağmen, çinko rezerv ömrünün değişmediğini gösteren Birleşik Devletler Jeoloji Araştırması'ndan (USGS) elde edilen verilerle iyi bir şekilde desteklenmektedir. Tarih boyunca 2002'ye kadar yaklaşık 346 milyon ton çıkarıldı ve bilim adamları yaklaşık 109-305 milyon tonun kullanımda olduğunu tahmin ettiler.
izotoplar
Birkaç düzine radyoizotop karakterize edilmiştir.65
243.66 günlük yarı ömre sahip olan Zn en az aktif radyoizotoptur ve onu takip eder.72
46.5 saatlik bir yarı ömre sahip Zn . Çinkonun 10 nükleer izomeri vardır , bunlardan 69m Zn en uzun yarı ömre sahiptir, 13.76 saat. Üst simge m , metastabil bir izotopu belirtir . Yarı kararlı bir izotopun çekirdeği uyarılmış durumdadır ve gama ışını şeklinde bir foton yayarak temel duruma geri döner .61
Zn , üç uyarılmış yarı kararlı duruma sahiptir ve73
Zn'de iki tane var. izotoplar65
Zn ,71
Zn ,77
Zn ve78
Zn'nin her biri yalnızca bir uyarılmış metastabil duruma sahiptir.
-
n
30Zn
+
e-
→n
29cu
Bileşikler ve kimya
tepkisellik
Çinko, [Ar]3d 10 4s 2 elektron konfigürasyonuna sahiptir ve periyodik tablonun 12. grubunun bir üyesidir . Orta derecede reaktif bir metal ve güçlü bir indirgeyici ajandır . Saf metalin yüzeyi hızla kararır ve sonunda temel çinko karbonat Zn'den koruyucu bir pasifleştirici tabaka oluşturur .
5(AH)
6( CO3 )
2atmosferik karbondioksit ile reaksiyona girerek .
Çinko havada parlak mavimsi yeşil bir alevle yanar ve çinko oksit dumanı çıkarır . Çinko asitler , alkaliler ve diğer metal olmayan maddelerle kolayca reaksiyona girer . Son derece saf çinko, oda sıcaklığında asitlerle yalnızca yavaş reaksiyona girer . Hidroklorik veya sülfürik asit gibi güçlü asitler pasifleştirici tabakayı kaldırabilir ve ardından asitle reaksiyona girerek hidrojen gazı açığa çıkarır.
Çinko kimyasına +2 oksidasyon durumu hakimdir. Bu oksidasyon durumundaki bileşikler oluştuğunda, dış kabuğun elektronları kaybolarak [Ar]3d 10 elektronik konfigürasyonuna sahip çıplak bir çinko iyonu verir . Sulu çözeltide bir oktahedral kompleks, [Zn(H
2Ç) 6 ]2+
baskın türdür. 285 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çinko klorür ile kombinasyon halinde çinkonun buharlaşması , Zn oluşumunu gösterir.
2Cl
2, +1 oksidasyon durumuna sahip bir çinko bileşiği. +1 veya +2 dışında pozitif oksidasyon durumlarında hiçbir çinko bileşiği bilinmemektedir. Hesaplamalar, oksidasyon durumu +4 olan bir çinko bileşiğinin var olma ihtimalinin düşük olduğunu gösteriyor. Zn(III)'ün güçlü elektronegatif trianyonların varlığında var olduğu tahmin edilmektedir; ancak, bu olasılık etrafında bazı şüpheler var. Ancak 2021'de, ZnBeB 11 (CN) 12 formülüne sahip, oksidasyon durumu +3 olan daha fazla kanıta sahip başka bir bileşik rapor edildi .
Çinko kimyası, geç birinci sıra geçiş metalleri olan nikel ve bakırın kimyasına benzer, ancak dolu bir d kabuğuna sahiptir ve bileşikler diyamanyetiktir ve çoğunlukla renksizdir. Çinko ve magnezyumun iyonik yarıçapları neredeyse aynıdır. Bu nedenle, bazı eşdeğer tuzlar aynı kristal yapıya sahiptir ve iyonik yarıçapın belirleyici bir faktör olduğu diğer durumlarda, çinko kimyasının magnezyumunkiyle pek çok ortak noktası vardır. Diğer açılardan, geç birinci sıra geçiş metalleri ile çok az benzerlik vardır. Çinko, N - ve S - donörlerle daha yüksek derecede kovalentliğe ve çok daha kararlı komplekslere sahip bağlar oluşturma eğilimindedir . 5 koordinatlı kompleksler bilinmesine rağmen , çinko kompleksleri çoğunlukla 4- veya 6 - koordinatlıdır .
Çinko(I) bileşikleri
Çinko(I) bileşikleri çok nadirdir. [Zn 2 ] 2+ iyonu, metalik çinkonun erimiş ZnCl2 içinde çözülmesiyle sarı diamanyetik bir camın oluşumuyla ilişkilendirilir . [Zn2 ] 2+ çekirdeği , cıva (I) bileşiklerinde bulunan [ Hg2 ] 2+ katyonuna benzer olacaktır . İyonun diyamanyetik doğası, dimerik yapısını doğrular. Zn–Zn bağını içeren ilk çinko(I) bileşiği, (η 5 -C 5 Me 5 ) 2 Zn 2 .
Çinko(II) bileşikleri
Çinkonun ikili bileşikleri , metaloidlerin çoğu ve asal gazlar dışındaki tüm ametaller için bilinir . Oksit ZnO , nötr sulu çözeltilerde neredeyse çözünmeyen, ancak amfoterik olan, hem güçlü bazik hem de asidik çözeltilerde çözünen beyaz bir tozdur . Diğer kalkojenitler ( ZnS , ZnSe ve ZnTe ) elektronik ve optikte çeşitli uygulamalara sahiptir. Pnictogenides ( Zn
3N
2, Zn
3P
2, Zn
3Gibi
2ve Zn
3Şb
2), peroksit ( ZnO
2), hidrit ( ZnH
2) ve karbür ( ZnC
2) da bilinmektedir. Dört halojenürden ZnF _
2en iyonik karaktere sahipken, diğerleri ( ZnCl
2, ZnBr
2, ve ZnI
2) nispeten düşük erime noktalarına sahiptir ve daha kovalent karaktere sahip oldukları kabul edilir.
Zn içeren zayıf bazik çözeltilerde2+
iyonlar, hidroksit Zn(OH)
2beyaz bir çökelti olarak oluşur . Daha güçlü alkali çözeltilerde, bu hidroksit çözünerek zinkatlar oluşturur ( [Zn(OH) 4 ]2-
). Nitrat Zn(NO 3 )
2, klorat Zn( ClO3 )
2, sülfat ZnSO
4, fosfat Zn
3(PO 4 )
2, molibdat ZnMoO
4, siyanür Zn(CN)
2, arsenit Zn( AsO2 )
2, arsenat Zn(AsO 4 )
2·8H
2O ve kromat ZnCrO
4(birkaç renkli çinko bileşiğinden biri), diğer yaygın inorganik çinko bileşiklerinin birkaç örneğidir.
Organoçinko bileşikleri , çinko-karbon kovalent bağları içeren bileşiklerdir. Dietilçinko ( (C
2H5 ) _
2Zn ) sentetik kimyada bir reaktiftir. İlk olarak 1848'de çinko ve etil iyodürün reaksiyonundan rapor edildi ve bir metal-karbon sigma bağı içerdiği bilinen ilk bileşikti.
Çinko testi
Kobaltisiyanür kağıdı (Rinnmann'ın Zn testi) çinko için kimyasal bir gösterge olarak kullanılabilir. 4 gr K 3 Co(CN) 6 ve 1 gr KClO 3 100 ml suda eritilir. Kağıt çözeltiye daldırılır ve 100 °C'de kurutulur. Kuru kağıda bir damla numune damlatılır ve ısıtılır. Yeşil bir disk çinko varlığını gösterir.
Tarih
Eski kullanım
MS 300 ile 500 yılları arasında yazıldığı düşünülen Charaka Samhita , oksitlendiğinde çinko oksit olduğu düşünülen pushpanjan üreten bir metalden bahseder . Hindistan'da Udaipur yakınlarındaki Zawar'daki çinko madenleri, Mauryan döneminden ( MÖ 322 ve 187) beri faal durumdadır . Bununla birlikte, burada metalik çinkonun eritilmesi MS 12. yüzyılda başlamış gibi görünüyor. Bir tahmin, bu konumun 12. ila 16. yüzyıllar arasında tahmini olarak milyon ton metalik çinko ve çinko oksit ürettiğidir. Başka bir tahmin, bu süre boyunca toplam 60.000 ton metalik çinko üretimi verir. Yaklaşık MS 13. yüzyılda yazılan Rasaratna Samuccaya , iki tür çinko içeren cevherden bahseder: biri metal çıkarmada, diğeri tıbbi amaçlar için kullanılır.
Antik çağlarda saf olmayan çinko kullanımının çeşitli izole örnekleri keşfedilmiştir. Çinkonun ayrı bir element olarak keşfedilmesinden binlerce yıl önce , çinko-bakır alaşımlı pirinci yapmak için çinko cevherleri kullanıldı . MÖ 14. ila 10. yüzyıllardan kalma Yahudiye pirinci %23 çinko içerir.
Pirinç üretme bilgisi MÖ 7. yüzyılda Antik Yunanistan'a yayıldı , ancak çok az çeşit yapıldı. % 80-90 çinko içeren alaşımlardan , geri kalanı kurşun, demir, antimon ve diğer metallerden yapılmış süs eşyalarının 2.500 yaşında olduğu bulunmuştur. Daçya'daki bir arkeolojik sit alanında, muhtemelen %87,5 çinko içeren tarih öncesi bir heykelcik bulundu .
Bilinen en eski haplar çinko karbonatlar hidrozincit ve smithsonitten yapılmıştır. Haplar ağrılı gözler için kullanıldı ve MÖ 140'ta batan Roma gemisi Relitto del Pozzino'da bulundu.
Pirinç üretimi Romalılar tarafından MÖ 30 civarında biliniyordu. Toz kalamin (çinko silikat veya karbonat), odun kömürü ve bakırı bir potada ısıtarak pirinç yaptılar . Ortaya çıkan kalamin pirinci daha sonra silahlarda kullanılmak üzere ya döküldü ya da dövülerek şekillendirildi. Hıristiyanlık döneminde Romalılar tarafından basılan bazı madeni paralar muhtemelen kalamin pirinçten yapılmıştır.
Strabo MÖ 1. yüzyılda yazıyor (ancak MÖ 4. yüzyılda tarihçi Theopompus'un artık kayıp bir çalışmasından alıntı yapıyor ), bakırla karıştırıldığında pirinç yapan "sahte gümüş damlalarından" bahsediyor. Bu, sülfit cevherlerinin eritilmesinin bir yan ürünü olan küçük miktarlarda çinkoya atıfta bulunabilir . Eritme fırınlarında bu tür kalıntılarda bulunan çinko, değersiz olduğu düşünüldüğünden genellikle atılırdı.
Erken çalışmalar ve adlandırma
Çinko, Hindu kralı Madanapala'ya (Taka hanedanından) atfedilen ve yaklaşık 1374 yılında yazılan tıbbi Sözlükte Yasada veya Jasada adı altında bir metal olarak açıkça kabul edildi. Kalamini yün ve diğer organiklerle indirgeyerek saf olmayan çinkonun eritilmesi ve çıkarılması maddeler 13. yüzyılda Hindistan'da gerçekleştirildi. Çinliler tekniği 17. yüzyıla kadar öğrenmediler.
Simyacılar çinko metalini havada yaktılar ve elde edilen çinko oksidi bir kondansatörde topladılar . Bazı simyacılar bu çinko oksiti lana philosophica , Latince "filozofun yünü" olarak adlandırdı, çünkü yünlü tutamlar halinde toplandı, oysa diğerleri onun beyaz kar gibi göründüğünü düşündü ve ona nix album adını verdi .
Metalin adı muhtemelen ilk olarak 16. yüzyılda Liber Mineralium II adlı kitabında metalden "çinko" veya "çinko" olarak bahseden İsviçre doğumlu bir Alman simyacı olan Paracelsus tarafından belgelenmiştir. Sözcük muhtemelen Almanca zinke'den türetilmiştir ve sözde "diş benzeri, sivri veya pürüzlü" anlamına gelir (metalik çinko kristalleri iğne benzeri bir görünüme sahiptir). Zink , Almanca'da kalay anlamına gelen zinn ile olan ilişkisi nedeniyle "kalay benzeri" anlamına da gelebilir . Yine bir başka olasılık da kelimenin Farsça taş anlamına gelen سنگ seng kelimesinden türetilmiş olmasıdır. Metal ayrıca Hint tenekesi, tutanego, kalamin ve spinter olarak da adlandırıldı.
Alman metalurjist Andreas Libavius , 1596 yılında Portekiz'den ele geçirilen bir kargo gemisinden Malabar'dan "calay" olarak adlandırdığı bir miktar aldı. Libavius, çinko olabilecek numunenin özelliklerini açıkladı. Çinko, 17. ve 18. yüzyıllarda Doğu'dan Avrupa'ya düzenli olarak ithal ediliyordu, ancak bazen çok pahalıydı.
İzolasyon
Metalik çinko, Hindistan'da MS 1300'de, Batı'dakinden çok daha önce izole edildi. Avrupa'da izole edilmeden önce, yaklaşık MS 1600'de Hindistan'dan ithal edildi. Avrupa'da teknolojik bilgi veren çağdaş bir kaynak olan Postlewayt'in Evrensel Sözlüğü , 1751'den önce çinkodan bahsetmedi, ancak element o zamandan önce incelendi.
Flaman metalurjist ve simyacı P. M. de Respour , 1668'de çinko oksitten metalik çinko çıkardığını bildirdi. 18. yüzyılın başlarında Étienne François Geoffroy , çinko oksidin, çinko cevherinin üzerine yerleştirilen demir çubuklar üzerinde sarı kristaller olarak nasıl yoğunlaştığını anlattı. eritilmiş Britanya'da, John Lane'in 1726'daki iflasından önce muhtemelen Landore'da çinko eritmek için deneyler yaptığı söyleniyor.
1738'de Büyük Britanya'da William Champion , dikey imbik tarzı bir dökümhanede kalaminden çinko çıkarmak için bir işlemin patentini aldı . Tekniği Rajasthan'daki Zawar çinko madenlerinde kullanılana benziyordu , ancak Doğu'yu ziyaret ettiğini gösteren hiçbir kanıt yok. Şampiyonun süreci 1851'e kadar kullanıldı.
Alman kimyager Andreas Marggraf , İsveçli kimyager Anton von Swab dört yıl önce kalaminden çinko damıtmış olsa da, normalde saf metalik çinkoyu keşfettiği için övgü alır. 1746 deneyinde Marggraf, bir metal elde etmek için kalamin ve odun kömürü karışımını bakırsız kapalı bir kapta ısıttı. Bu prosedür 1752'de ticari olarak pratik hale geldi.
Daha sonra iş
William Champion'un erkek kardeşi John, 1758'de çinko sülfürü imbik işleminde kullanılabilen bir okside kalsine etmek için bir işlemin patentini aldı. Bundan önce çinko üretmek için sadece kalamin kullanılabiliyordu. 1798'de Johann Christian Ruberg , ilk yatay imbik izabe tesisini inşa ederek ergitme sürecini geliştirdi. Jean-Jacques Daniel Dony , Belçika'da daha fazla çinko işleyen farklı türde bir yatay çinko izabe tesisi inşa etti. İtalyan doktor Luigi Galvani , 1780'de yeni kesilmiş bir kurbağanın omuriliğini pirinç bir kancayla tutturulmuş demir bir raya bağlamanın kurbağanın bacağının seğirmesine neden olduğunu keşfetti. Yanlışlıkla, sinirlerin ve kasların elektrik yaratma yeteneğini keşfettiğini düşündü ve bu etkiyi " hayvan elektriği " olarak adlandırdı. Galvanik hücre ve galvanizleme işleminin her ikisi de Luigi Galvani'nin adını aldı ve keşifleri elektrikli piller , galvanizleme ve katodik korumanın yolunu açtı .
Galvani'nin arkadaşı Alessandro Volta , etkiyi araştırmaya devam etti ve 1800'de Voltaik yığını icat etti. Volta'nın yığını, her biri bir elektrolitle bağlanmış bir bakır ve bir çinko levhadan oluşan basitleştirilmiş galvanik hücreler yığınından oluşuyordu . Bu birimleri seri olarak istifleyerek, Voltaik yığın (veya "pil") bir bütün olarak daha yüksek bir gerilime sahipti ve bu, tek hücrelerden daha kolay kullanılabilecekti. Elektrik üretilir çünkü iki metal plaka arasındaki Volta potansiyeli elektronların çinkodan bakıra akmasını sağlar ve çinkoyu aşındırır.
Çinkonun manyetik olmayan karakteri ve solüsyonda renk eksikliği, biyokimya ve beslenme için öneminin keşfedilmesini geciktirdi. Bu, 1940 yılında , kandaki karbondioksiti temizleyen bir enzim olan karbonik anhidrazın aktif bölgesinde çinko bulunduğunun gösterilmesiyle değişti . Sindirim enzimi karboksipeptidaz , 1955'te bilinen ikinci çinko içeren enzim oldu.
Üretme
Madencilik ve işleme
|rütbe||Ülke||ton|
|1||Çin||4.210.000|
|2||Peru||1.400.000|
|3||Avustralya||1.330.000|
|5||Amerika Birleşik Devletleri||753.000|
|4||Hindistan||720.000|
|6||Meksika||677.000|
Çinko, yıllık yaklaşık 13 milyon ton üretimle demir , alüminyum ve bakırın ardından en yaygın kullanılan dördüncü metaldir . Dünyanın en büyük çinko üreticisi, Avustralyalı OZ Minerals ile Belçikalı Umicore'un birleşmesi olan Nyrstar'dır . Dünyadaki çinkonun yaklaşık %70'i madencilikten, geri kalan %30'u ise ikincil çinkonun geri dönüştürülmesinden gelir.
Ticari olarak saf çinko, Özel Yüksek Sınıf olarak bilinir, genellikle SHG olarak kısaltılır ve %99,995 saftır.
Dünya çapında, yeni çinkonun %95'i, sfaleritin (ZnS) neredeyse her zaman bakır, kurşun ve demir sülfitleri ile karıştırıldığı sülfürlü cevher yataklarından çıkarılır. Çinko madenleri, ana alanlar Çin, Avustralya ve Peru olmak üzere tüm dünyaya dağılmıştır. Çin, 2014 yılında küresel çinko üretiminin %38'ini üretti.
Çinko metal, ekstraktif metalurji kullanılarak üretilir . Cevher ince bir şekilde öğütülür, ardından yaklaşık %50 çinko, %32 kükürt, %13 demir ve %5 SiO'dan oluşan bir çinko sülfür cevheri konsantresi elde etmek için mineralleri gangdan ( hidrofobiklik özelliğine göre) ayırmak için köpük yüzdürme işlemine tabi tutulur.
2.
Kavurma , çinko sülfit konsantresini çinko okside dönüştürür:
Kükürt dioksit, liç işlemi için gerekli olan sülfürik asit üretimi için kullanılır. Çinko üretimi için çinko karbonat , çinko silikat veya çinko-spinel yatakları ( Namibya'daki Skorpion Yatağı gibi ) kullanılıyorsa, kavurma atlanabilir.
Daha fazla işleme için iki temel yöntem kullanılır: pirometalurji veya elektro -kazanma . Pirometalurji, çinko oksidi karbon veya karbon monoksit ile 950 ° C'de (1,740 ° F) metale indirger ve bu, onu bu sıcaklıklarda uçucu olmayan diğer metallerden ayırmak için çinko buharı olarak damıtılır. Çinko buharı bir kondansatörde toplanır. Aşağıdaki denklemler bu süreci açıklamaktadır:
Son olarak, çinko elektroliz ile indirgenir .
Sülfürik asit rejenere edilir ve liç aşamasına geri döndürülür.
Çevresel Etki
Sülfürlü çinko cevherlerinin arıtılması, büyük hacimlerde kükürt dioksit ve kadmiyum buharı üretir. Dökümhane cürufu ve diğer kalıntılar önemli miktarda metal içerir. 1806 ile 1882 yılları arasında Belçika'nın La Calamine ve Plombières kasabalarında yaklaşık 1,1 milyon ton metalik çinko ve 130 bin ton kurşun çıkarıldı ve eritildi. Geçmiş madencilik operasyonlarının çöplüklerinde çinko ve kadmiyum ve Geul Nehri'nin tortuları sızıyor önemsiz miktarda metal içerir. Yaklaşık iki bin yıl önce, madencilik ve izabeden kaynaklanan çinko emisyonları yılda 10 bin tonu buldu. 1850'den 10 kat arttıktan sonra, çinko emisyonları 1980'lerde yılda 3,4 milyon tonla zirve yaptı ve 1990'larda 2,7 milyon tona düştü, ancak 2005 yılında Kuzey Kutbu troposferi üzerine yapılan bir araştırma, oradaki konsantrasyonların düşüşü yansıtmadığını buldu. İnsan yapımı ve doğal emisyonlar 20'ye 1 oranında meydana gelir.
Sanayi ve maden alanlarından akan nehirlerdeki çinko 20 ppm kadar yüksek olabilir. Etkili atık su arıtımı bunu büyük ölçüde azaltır; örneğin Ren Nehri boyunca yapılan tedavi , çinko seviyelerini 50 ppb'ye düşürdü. 2 ppm gibi düşük çinko konsantrasyonları, balıkların kanlarında taşıyabilecekleri oksijen miktarını olumsuz etkiler.
Madencilik, arıtma veya çinko içeren çamurla gübrelemeden kaynaklanan çinko ile kirlenmiş topraklar , kilogram kuru toprak başına birkaç gram çinko içerebilir. Toprakta 500 ppm'yi aşan çinko seviyeleri, bitkilerin demir ve manganez gibi diğer temel metalleri emme kabiliyetine müdahale eder . Bazı toprak örneklerinde 2000 ppm ila 180.000 ppm (%18) çinko seviyeleri kaydedilmiştir.
Uygulamalar
Başlıca çinko uygulamaları şunları içerir (sayılar ABD için verilmiştir)
Korozyon önleyici ve piller
Çinko en çok korozyon önleyici madde olarak kullanılır ve galvanizleme ( demir veya çeliğin kaplanması ) en bilinen şeklidir. 2009 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde galvanizleme için% 55 veya 893.000 ton çinko metal kullanıldı.
Çinko, demir veya çelikten daha reaktiftir ve bu nedenle, tamamen paslanana kadar neredeyse tüm yerel oksidasyonu çekecektir. Koruyucu bir oksit ve karbonat yüzey tabakası ( Zn
5(AH)
6(CO
3)
2) çinko aşındıkça oluşur. Bu koruma, çinko tabakası çizildikten sonra bile devam eder, ancak çinko aşındıkça zamanla bozulur. Çinko, elektrokimyasal olarak veya sıcak daldırma galvanizleme veya püskürtme yoluyla erimiş çinko olarak uygulanır . Galvanizleme, zincir bağlantı çitlerinde, korkuluklarda, asma köprülerde, ışık direklerinde, metal çatılarda, ısı eşanjörlerinde ve araba gövdelerinde kullanılır.
Çinkonun nispi reaktivitesi ve oksidasyonu kendine çekme yeteneği, onu katodik korumada (CP) verimli bir kurban anot yapar . Örneğin, gömülü bir boru hattının katodik koruması, çinkodan yapılmış anotların boruya bağlanmasıyla sağlanabilir. Çinko , elektrik akımını çelik boru hattına geçirirken yavaşça aşındırarak anot (negatif uç) görevi görür . Çinko ayrıca deniz suyuna maruz kalan metalleri katodik olarak korumak için de kullanılır. Bir geminin demir dümenine takılı bir çinko disk, dümen bozulmadan kalırken yavaşça paslanacaktır. Benzer şekilde, bir pervaneye takılan bir çinko tapa veya geminin omurgası için metal koruyucu mahfaza geçici koruma sağlar.
Standart elektrot potansiyeli (SEP) -0,76 volt olan çinko, piller için anot malzemesi olarak kullanılır. ( Lityum pillerdeki anotlar için daha reaktif lityum (SEP −3,04 V) kullanılır ). Toz çinko bu şekilde alkalin pillerde kullanılır ve çinko-karbon pillerin kasası (anot görevi de görür) çinko levhadan yapılır. Çinko, çinko-hava pilinin / yakıt hücresinin anot veya yakıtı olarak kullanılır . Çinko -seryum redoks akış pili ayrıca çinko bazlı bir negatif yarı hücreye dayanır.
Alaşımlar
Yaygın olarak kullanılan bir çinko alaşımı, pirinç türüne bağlı olarak bakırın %3 ila %45 çinko ile alaşımlandığı pirinçtir. Pirinç genellikle bakırdan daha sünek ve daha güçlüdür ve üstün korozyon direncine sahiptir . Bu özellikler onu iletişim ekipmanı, donanım, müzik aletleri ve su vanalarında kullanışlı kılar.
Yaygın olarak kullanılan diğer çinko alaşımları arasında nikel gümüşü , daktilo metali, yumuşak ve alüminyum lehim ve ticari bronz bulunur . Çinko ayrıca, borulardaki geleneksel kurşun/kalay alaşımının yerine çağdaş boru organlarında da kullanılmaktadır. %85-88 çinko, %4-10 bakır ve %2-8 alüminyum alaşımları, belirli makine yatağı türlerinde sınırlı kullanım bulmaktadır. Çinko, 1982'den beri Amerikan tek sentlik madeni paralarında (penies) birincil metal olmuştur . Çinko çekirdek, bakır madeni para görünümü vermek için ince bir bakır tabakasıyla kaplanmıştır. 1994 yılında, Amerika Birleşik Devletleri'nde 13.6 milyar peni üretmek için 33.200 ton (36.600 kısa ton) çinko kullanıldı.
Az miktarda bakır, alüminyum ve magnezyum içeren çinko alaşımları , özellikle otomotiv, elektrik ve donanım endüstrilerinde, basınçlı dökümün yanı sıra spin dökümde de faydalıdır. Bu alaşımlar Zamak adı altında pazarlanmaktadır . Bunun bir örneği çinko alüminyumdur . Alaşımın düşük viskozitesi ile birlikte düşük erime noktası , küçük ve girift şekillerin üretimini mümkün kılar. Düşük çalışma sıcaklığı, döküm ürünlerin hızlı soğumasına ve montaj için hızlı üretime yol açar. Prestal markası altında pazarlanan başka bir alaşım, %78 çinko ve %22 alüminyum içerir ve neredeyse çelik kadar güçlü, ancak plastik kadar yumuşak olduğu rapor edilir. Alaşımın bu süper plastikliği , seramik ve çimentodan yapılmış kalıp dökümleri kullanılarak kalıplanmasına izin verir.
Az miktarda kurşun ilavesiyle benzer alaşımlar, levhalar halinde soğuk haddelenebilir. % 96 çinko ve % 4 alüminyumdan oluşan bir alaşım, demirli metal kalıpların çok pahalı olacağı düşük üretim uygulamaları için damgalama kalıpları yapmak için kullanılır. Bina cepheleri, çatı kaplama ve derin çekme , haddeleme veya bükme ile oluşturulmuş sac metal uygulamaları için titanyum ve bakır ile çinko alaşımları kullanılır. Alaşımsız çinko, bu üretim süreçleri için çok kırılgandır.
Yoğun, ucuz, kolay işlenen bir malzeme olan çinko, kurşun yerine kullanılır. Kurşun endişelerinin ardından çinko, balıkçılıktan lastik balanslarına ve volanlara kadar çeşitli uygulamalar için ağırlıklarda ortaya çıkıyor .
Kadmiyum çinko tellür (CZT), bir dizi küçük algılama cihazına bölünebilen yarı iletken bir alaşımdır. Bu cihazlar bir entegre devreye benzer ve gelen gama ışını fotonlarının enerjisini algılayabilir . Emici bir maskenin arkasındayken, CZT sensör dizisi ışınların yönünü belirleyebilir.
Diğer endüstriyel kullanımlar
2009'da Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm çinko üretiminin kabaca dörtte biri çinko bileşiklerinde tüketildi; çeşitli endüstriyel olarak kullanılır. Çinko oksit, boyalarda beyaz bir pigment olarak ve ısıyı dağıtmak için kauçuk üretiminde bir katalizör olarak yaygın olarak kullanılır. Çinko oksit, kauçuk polimerleri ve plastikleri ultraviyole radyasyondan (UV) korumak için kullanılır . Çinko oksidin yarı iletken özellikleri onu varistörlerde ve fotokopi ürünlerinde kullanışlı kılar . Çinko çinko oksit döngüsü , hidrojen üretimi için çinko ve çinko okside dayalı iki aşamalı bir termokimyasal işlemdir .
Çinko klorür genellikle keresteye yangın geciktirici ve bazen de ahşap koruyucu olarak eklenir . Diğer kimyasalların üretiminde kullanılır. Çinko metil ( Zn ( CH3 )
2) bir dizi organik sentezde kullanılır . Çinko sülfit (ZnS), saatlerin akreplerinde, röntgen ve televizyon ekranlarında ve parlak boyalarda olduğu gibi ışıldayan pigmentlerde kullanılır . ZnS kristalleri , spektrumun orta kızılötesi bölümünde çalışan lazerlerde kullanılır. Çinko sülfat , boyalarda ve pigmentlerde bulunan bir kimyasaldır . Çinko pirition zehirli boyalarda kullanılır .
Çinko tozu bazen model roketlerde itici gaz olarak kullanılır . %70 çinko ve %30 kükürt tozundan oluşan sıkıştırılmış bir karışım tutuştuğunda şiddetli bir kimyasal reaksiyon oluşur. Bu, büyük miktarlarda sıcak gaz, ısı ve ışıkla birlikte çinko sülfit üretir.
Çinko sac metal, çatılar, duvarlar ve tezgahlar için dayanıklı bir kaplama olarak kullanılır, en son bistrolarda ve istiridye barlarında görülür ve mavi-gri bir patine için kullanımda yüzey oksidasyonunun verdiği rustik görünüm ve duyarlılıkla bilinir. tırmalama
64
Çinkonun en bol izotopu olan Zn , yüksek oranda radyoaktif hale dönüştürülerek nötron aktivasyonuna karşı çok hassastır.65
244 günlük yarı ömre sahip olan ve yoğun gama radyasyonu üreten Zn . Bu nedenle, nükleer reaktörlerde korozyon önleyici madde olarak kullanılan çinko oksit tükenir.64
Zn kullanımdan önce, buna tükenmiş çinko oksit denir . Aynı nedenle çinko, nükleer silahlar için bir tuzlama maddesi olarak önerilmiştir ( kobalt , daha iyi bilinen başka bir tuzlama maddesidir). İzotopik olarak zenginleştirilmiş bir ceket 64
Zn , patlayan bir termonükleer silahtan gelen yoğun yüksek enerjili nötron akışıyla ışınlanacak ve büyük miktarda65
Zn , silah serpintisinin radyoaktivitesini önemli ölçüde artırıyor . Böyle bir silahın üretildiği, test edildiği veya kullanıldığı bilinmiyor.
65
Zn , çinko içeren alaşımların nasıl aşındığını veya çinkonun organizmalardaki yolunu ve rolünü incelemek için izleyici olarak kullanılır .
Çinko ditiyokarbamat kompleksleri, tarımsal fungisitler olarak kullanılır ; bunlara Zineb , Metiram, Propineb ve Ziram dahildir. Çinko naftenat ahşap koruyucu olarak kullanılır. ZDDP formundaki çinko, motor yağında metal parçalar için aşınma önleyici katkı maddesi olarak kullanılır.
Organik Kimya
Organoçinko kimyası, karbon-çinko bağları içeren bileşiklerin fiziksel özelliklerini, sentezini ve kimyasal reaksiyonlarını açıklayan bilimidir. Birçok organoçinko bileşikleri önemlidir. Önemli uygulamalar arasında
- Bir oksalat esterin (ROCOCOOR) α-hidroksikarboksilik esterler RR'COHCOOR oluşturmak üzere bir alkil halojenür R'X, çinko ve hidroklorik asit ile reaksiyona girdiği Frankland-Duppa Reaksiyonu
- Olumsuz tarafı, organoçinkolar Grignard'lardan çok daha az nükleofiliktir ve pahalıdırlar ve kullanımı zordur. Ticari olarak temin edilebilen diorganozink bileşikleri , dimetilçinko , dietilçinko ve difenilçinkodur. Bir çalışmada, aktif organoçinko bileşiği çok daha ucuz olan organobromin öncüllerinden elde edilmektedir.
Çinko, asimetrik sentez de dahil olmak üzere organik sentezde bir katalizör olarak, değerli metal komplekslerine ucuz ve kolayca bulunabilen bir alternatif olarak birçok kullanım alanı bulmuştur. Kiral çinko katalizörlerle elde edilen sonuçlar (verim ve enantiyomerik fazlalık ), paladyum, rutenyum, iridyum ve diğerleri ile elde edilenlerle karşılaştırılabilir ve çinko, tercih edilen bir metal katalizör haline gelir.
Diyet takviyesi
Genellikle çinko eksikliği riskinin yüksek olduğu yerlerde (düşük ve orta gelirli ülkeler gibi) koruyucu önlem olarak çinko takviyesi önerilir. Çinko sülfat yaygın olarak kullanılan bir çinko formu olmasına rağmen, çinko sitrat, glukonat ve pikolinat da geçerli seçenekler olabilir. Bu formlar çinko oksitten daha iyi emilir.
Gastroenterit
Çinko, gelişmekte olan ülkelerde çocuklar arasında ishal tedavisinin ucuz ve etkili bir parçasıdır . İshal sırasında vücutta çinko tükenir ve 10-14 günlük bir tedaviyle çinkonun yenilenmesi ishal ataklarının süresini ve şiddetini azaltabilir ve ayrıca üç aya kadar gelecek atakları önleyebilir. Gastroenterit , çinkonun yutulmasıyla, muhtemelen gastrointestinal sistemdeki iyonların doğrudan antimikrobiyal etkisiyle veya çinkonun emilmesi ve bağışıklık hücrelerinden yeniden salınmasıyla (tüm granülositler çinko salgılar) veya her ikisi ile güçlü bir şekilde zayıflatılır.
Nezle, soğuk algınlığı
Çinko takviyeleri (sıklıkla çinko asetat veya çinko glukonat pastiller ), soğuk algınlığı tedavisinde yaygın olarak kullanılan bir diyet takviyeleri grubudur . Semptomların başlamasından sonraki 24 saat içinde 75 mg/gün'ü aşan dozlarda çinko takviyesi kullanımının yetişkinlerde soğuk algınlığı semptomlarının süresini yaklaşık 1 gün azalttığı gösterilmiştir. Ağız yoluyla çinko takviyelerinin yan etkileri kötü tat ve mide bulantısını içerir . Çinko içeren burun spreylerinin burun içi kullanımı , koku alma duyusunun kaybıyla ilişkilendirilmiştir ; sonuç olarak, Haziran 2009'da Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç İdaresi (USFDA), tüketicileri burun içi çinko kullanmayı bırakmaları konusunda uyardı.İnsanlarda en yaygın viral patojen olan insan rinovirüsü , soğuk algınlığının baskın nedenidir. Çinkonun soğuk algınlığı semptomlarının şiddetini ve/veya süresini azalttığı varsayılan etki mekanizması, nazal inflamasyonun baskılanması ve nazal mukozada rinoviral reseptör bağlanması ve rinoviral replikasyonun doğrudan inhibisyonudur .
Kilo almak
Çinko eksikliği iştah kaybına neden olabilir. Anoreksi tedavisinde çinko kullanımı 1979'dan beri savunulmaktadır. En az 15 klinik çalışma, çinkonun anoreksiyada kilo alımını iyileştirdiğini göstermiştir. 1994 yılında yapılan bir araştırma, çinkonun anoreksiya nervoza tedavisinde vücut kütlesi artış hızını iki katına çıkardığını gösterdi. Tirozin, triptofan ve tiamin gibi diğer besinlerin eksikliği, bu "yetersiz beslenme kaynaklı yetersiz beslenme" olgusuna katkıda bulunabilir. Birçok ülkede çinko takviyesi ve bunun çocukların büyümesi üzerindeki etkileri ile ilgili 33 prospektif müdahale denemesinin bir meta-analizi, tek başına çinko takviyesinin doğrusal büyüme ve vücut ağırlığı artışı üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir etkiye sahip olduğunu gösterdi; büyüme geriliğinden sorumlu değildir.
Diğer
Bir Cochrane incelemesi, çinko takviyesi alan kişilerin yaşa bağlı makula dejenerasyonuna ilerleme olasılığının daha düşük olabileceğini belirtti . Çinko takviyesi, daha önce etkilenen bebekler için ölümcül olan çinko emilimini etkileyen genetik bir hastalık olan akrodermatitis enteropathica için etkili bir tedavidir . Çinko eksikliği majör depresif bozukluk (MDB) ile ilişkilendirilmiştir ve çinko takviyeleri etkili bir tedavi olabilir. Çinko, bireylerin daha fazla uyumasına yardımcı olabilir.
Topikal kullanım
Topikal çinko preparasyonları , genellikle çinko oksit formunda cilt üzerinde kullanılanları içerir . Çinko oksit genellikle FDA tarafından güvenli ve etkili olarak kabul edilir ve foto-stabil olarak kabul edilir. Çinko oksit, güneş yanığını hafifletmek için bir güneş kreminde formüle edilen en yaygın aktif bileşenlerden biridir . Her bez değişiminde bebeğin alt bezi bölgesine ( perine ) ince bir şekilde uygulandığında pişiğe karşı koruma sağlayabilir .
Şelatlı çinko diş macunlarında ve gargaralarda ağız kokusunu önlemek için kullanılır ; çinko sitrat diştaşı (tartar) oluşumunu azaltmaya yardımcı olur .
Çinko piriyon , kepeği önlemek için şampuanlara yaygın olarak dahil edilir.
Topikal çinkonun genital herpeste etkili bir şekilde tedavi ettiği ve remisyonu uzattığı da gösterilmiştir .
Biyolojik rol
Çinko, insanlar ve diğer hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar için gerekli bir eser elementtir . Çinko, 300'den fazla enzimin ve 1000'den fazla transkripsiyon faktörünün çalışması için gereklidir ve metallotiyoninlerde depolanır ve transfer edilir . Demirden sonra insanlarda en bol bulunan ikinci eser metaldir ve tüm enzim sınıflarında görülen tek metaldir .
Proteinlerde, çinko iyonları genellikle aspartik asit , glutamik asit , sistein ve histidinin amino asit yan zincirlerine koordine edilir . Proteinlerdeki bu çinko bağlanmasının (diğer geçiş metallerinin yanı sıra) teorik ve hesaplamalı açıklaması zordur.
Kabaca 2-4 gram çinko insan vücuduna dağılmıştır. Çinkonun çoğu beyinde, kasta, kemiklerde, böbrekte ve karaciğerde bulunur ve en yüksek konsantrasyon prostatta ve gözün kısımlarında bulunur. Semen , prostat bezi işlevinde ve üreme organı büyümesinde önemli bir faktör olan çinko açısından özellikle zengindir .
İnsanlarda, çinkonun biyolojik rolleri her yerde bulunur. "Geniş bir organik ligand yelpazesi" ile etkileşime girer ve RNA ve DNA metabolizmasında, sinyal iletiminde ve gen ekspresyonunda rolleri vardır . Aynı zamanda apoptozu da düzenler . 2015'te yapılan bir inceleme, insan proteinlerinin yaklaşık %10'unun (~ 3000) çinkoyu bağladığını ve bunun yanı sıra yüzlerce taşıma ve trafik çinkosunu; Arabidopsis thaliana bitkisinde yapılan benzer bir in silico çalışmasında çinko ile ilgili 2367 protein bulundu.
Beyinde çinko , glutamaterjik nöronlar tarafından spesifik sinaptik veziküllerde depolanır ve nöronal uyarılabilirliği modüle edebilir. Sinaptik plastisitede ve dolayısıyla öğrenmede kilit bir rol oynar . Çinko homeostazı , merkezi sinir sisteminin fonksiyonel düzenlenmesinde de kritik bir rol oynar . Aşırı sinaptik çinko konsantrasyonları ile sonuçlanan merkezi sinir sisteminde çinko homeostazının düzensizliğinin mitokondriyal oksidatif stres yoluyla (örneğin, kompleks I , kompleks III ve a-ketoglutarat dahil olmak üzere elektron taşıma zincirinde yer alan belirli enzimleri bozarak) nörotoksisiteyi indüklediğine inanılmaktadır. dehidrojenaz ), kalsiyum homeostazının düzensizliği, glutamaterjik nöronal eksitotoksisite ve intranöronal sinyal iletimi ile etkileşim . L- ve D-histidin beyin çinko alımını kolaylaştırır. SLC30A3 , serebral çinko homeostazında yer alan birincil çinko taşıyıcıdır .
enzimler
Çinko verimli bir Lewis asididir , bu da onu hidroksilasyon ve diğer enzimatik reaksiyonlarda yararlı bir katalitik madde yapar . Metal ayrıca, onu kullanan proteinlerin biyolojik reaksiyonları gerçekleştirmek için konformasyonları hızla değiştirmesine izin veren esnek bir koordinasyon geometrisine sahiptir. Çinko içeren enzimlerin iki örneği, karbon dioksit işlemleri için hayati önem taşıyan karbonik anhidraz ve karboksipeptidazdır ( CO
2) sırasıyla proteinlerin düzenlenmesi ve sindirimi.
Omurgalı kanında karbonik anhidraz CO'ya dönüşür.
2bikarbonata dönüşür ve aynı enzim bikarbonatı tekrar CO'ya dönüştürür.
2akciğerlerden nefes vermek için. Bu enzim olmadan, bu dönüşüm normal kan pH'ı olan 7'de yaklaşık bir milyon kat daha yavaş gerçekleşir veya 10 veya daha fazla bir pH gerektirir. İlişkili olmayan β-karbonik anhidraz, bitkilerde yaprak oluşumu, indol asetik asit (oksin) sentezi ve alkollü fermantasyon için gereklidir .
Karboksipeptidaz, proteinlerin sindirimi sırasında peptit bağlantılarını ayırır. Terminal peptit ile çinkoya bağlı bir C=O grubu arasında, karbona pozitif bir yük veren bir koordinat kovalent bağı oluşturulur. Bu , sindirilmekte olan proteinin polar olmayan kısmını çeken çinkonun yakınındaki enzim üzerinde hidrofobik bir cep oluşturmaya yardımcı olur .
sinyal verme
Çinko, sinyal yollarını aktive edebilen bir haberci olarak kabul edilmiştir. Bu yolların çoğu, anormal kanser büyümesinde itici güç sağlar. ZIP taşıyıcıları aracılığıyla hedeflenebilirler .
Diğer proteinler
Çinko, çinko parmaklarda , kıvrımlarda ve kümelerde tamamen yapısal bir rol oynar . Çinko parmaklar, DNA'nın replikasyonu ve transkripsiyonu sırasında DNA baz dizilerini tanıyan proteinler olan bazı transkripsiyon faktörlerinin parçalarını oluşturur . Dokuz veya on Zn'nin her biri2+
çinko parmağındaki iyonlar , transkripsiyon faktöründeki dört amino aside koordineli bir şekilde bağlanarak parmağın yapısının korunmasına yardımcı olur .
Kan plazmasında çinko albümin (%60, düşük afinite) ve transferrin (%10 ) ile bağlanır ve taşınır . Transferrin aynı zamanda demiri de taşıdığından, aşırı demir çinko emilimini azaltır ve bunun tersi de geçerlidir. Benzer bir karşıtlık bakır ile de mevcuttur. Kan plazmasındaki çinko konsantrasyonu, çinko alımından bağımsız olarak nispeten sabit kalır. Tükürük bezi, prostat, bağışıklık sistemi ve bağırsaktaki hücreler, diğer hücrelerle iletişim kurmak için çinko sinyalini kullanır.
Çinko, mikroorganizmalar içindeki metalotiyonin rezervlerinde veya hayvanların bağırsaklarında veya karaciğerinde tutulabilir . Bağırsak hücrelerindeki metallotiyonin, çinko emilimini %15-40 oranında ayarlayabilir. Ancak yetersiz veya fazla çinko alımı zararlı olabilir; aşırı çinko özellikle bakır emilimini bozar çünkü metalotiyonin her iki metali de emer.
İnsan dopamin taşıyıcısı , çinko bağlanması üzerine dopamin geri alımını engelleyen ve in vitro olarak amfetamin kaynaklı dopamin akışını artıran yüksek afiniteli bir hücre dışı çinko bağlama bölgesi içerir . İnsan serotonin taşıyıcısı ve norepinefrin taşıyıcısı çinko bağlama bölgeleri içermez. S100 veya NCS-1 gibi bazı EF-el kalsiyum bağlayıcı proteinler de çinko iyonlarını bağlayabilir.
Beslenme
Diyet önerileri
ABD Tıp Enstitüsü (IOM), 2001 yılında çinko için Tahmini Ortalama Gereksinimleri (EAR'ler) ve Önerilen Diyet Ödeneklerini (RDA'lar) güncelledi. 14 yaş ve üstü kadınlar ve erkekler için çinko için mevcut EAR'ler sırasıyla 6,8 ve 9,4 mg/gün'dür. BKA'lar 8 ve 11 mg/gün'dür. Ortalamadan daha yüksek gereksinimleri olan insanları kapsayacak miktarları belirlemek için BKA'lar EAR'lerden daha yüksektir. Hamilelik için RDA 11 mg/gün'dür. Emzirme için RDA 12 mg/gün'dür. 12 aya kadar olan bebekler için günlük önerilen günlük alım miktarı 3 mg'dır. 1-13 yaş arası çocuklar için RDA, 3'ten 8 mg/gün'e yaşla birlikte artar. Güvenliğe gelince, IOM , kanıtlar yeterli olduğunda vitaminler ve mineraller için Tolere Edilebilir üst alım seviyelerini (UL'ler) belirler. Çinko durumunda yetişkin UL 40 mg/gün'dür (çocuklar için daha düşüktür). Toplu olarak EAR'ler, RDA'lar, AI'ler ve UL'ler Diyet Referans Alımları (DRI'ler) olarak adlandırılır.
Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), BKİ yerine Nüfus Referans Alımı (PRI) ve EAR yerine Ortalama Gereksinim ile birlikte, toplu bilgi kümesini Diyet Referans Değerleri olarak ifade eder. AI ve UL, Amerika Birleşik Devletleri'ndekiyle aynı şekilde tanımlanır. Diyetin fitat içeriği arttıkça EFSA daha yüksek değerler belirlediğinden, 18 yaş ve üstü kişiler için PRI hesaplamaları karmaşıktır . Kadınlar için fitat alımı 300 mg/gün'den 1200 mg/gün'e çıkarken, PRI'ler 7,5'ten 12,7 mg/gün'e yükselir; erkekler için aralık 9,4 ila 16,3 mg/gün'dür. Bu PRI'lar ABD BKA'larından daha yüksektir. EFSA aynı güvenlik sorusunu gözden geçirdi ve UL değerini ABD değerinden çok daha düşük olan 25 mg/gün olarak belirledi.
ABD gıda ve besin takviyesi etiketleme amaçları için, bir porsiyondaki miktar Günlük Değerin yüzdesi (%DV) olarak ifade edilir. Çinko etiketleme amacıyla Günlük Değerin %100'ü 15 mg idi, ancak 27 Mayıs 2016'da 11 mg olarak revize edildi. Referans Günlük Alım'da eski ve yeni yetişkin günlük değerlerinin bir tablosu verilmektedir .
Diyet alımı
Et, balık, kabuklu deniz ürünleri, kümes hayvanları, yumurta ve süt ürünleri gibi hayvansal ürünler çinko içerir. Bitkilerdeki çinko konsantrasyonu topraktaki seviyeye göre değişir. Toprakta yeterli çinko ile, en fazla çinko içeren gıda bitkileri buğday (rüşeym ve kepek) ve susam , haşhaş , yonca , kereviz ve hardal gibi çeşitli tohumlardır . Çinko ayrıca fasulye , fındık , badem , kepekli tahıllar , kabak çekirdeği , ayçiçeği çekirdeği ve frenk üzümünde bulunur .
Diğer kaynaklar arasında takviye edilmiş gıda ve çeşitli şekillerde diyet takviyeleri bulunur. 1998'de yapılan bir inceleme, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en yaygın takviyelerden biri olan çinko oksidin ve çinko karbonatın neredeyse çözünmez olduğu ve vücutta zayıf bir şekilde emildiği sonucuna vardı. Bu inceleme, çinko oksit ve çinko karbonat tüketen deneklerde çinko asetat ve sülfat tuzları alanlara göre daha düşük plazma çinko konsantrasyonları bulan çalışmalara atıfta bulundu. Bununla birlikte, zenginleştirme için 2003 yılında yapılan bir inceleme, daha pahalı formlar kadar kolay emilen ucuz, istikrarlı bir kaynak olarak tahılları (çinko oksit içeren) tavsiye etti. 2005 yılında yapılan bir araştırma, oksit ve sülfat dahil olmak üzere çeşitli çinko bileşiklerinin, mısır ekmeğine güçlendirici olarak eklendiğinde emilimde istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar göstermediğini buldu.
Eksiklik
Gelişmekte olan dünyada yaklaşık iki milyar insan çinko eksikliği yaşıyor. Risk altındaki gruplar, gelişmekte olan ülkelerdeki çocukları ve kronik hastalığı olan yaşlıları içerir. Çocuklarda enfeksiyon ve ishalin artmasına neden olur ve her yıl dünya çapında yaklaşık 800.000 çocuğun ölümüne katkıda bulunur. Dünya Sağlık Örgütü, şiddetli yetersiz beslenme ve ishal için çinko takviyesini savunmaktadır. Çinko takviyeleri, özellikle düşük doğum ağırlıklı veya büyüme geriliği olan çocuklar arasında hastalığı önlemeye ve ölüm oranını azaltmaya yardımcı olur. Bununla birlikte, çinko takviyeleri tek başına uygulanmamalıdır çünkü gelişmekte olan ülkelerde pek çok kişinin çeşitli eksiklikleri vardır ve çinko diğer mikro besinlerle etkileşime girer. Çinko eksikliği genellikle yetersiz diyet alımından kaynaklanırken, malabsorpsiyon , akrodermatitis enteropatika , kronik karaciğer hastalığı, kronik böbrek hastalığı, orak hücre hastalığı , diyabet , malignite ve diğer kronik hastalıklarla ilişkilendirilebilir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde federal bir gıda tüketimi araştırması, 19 yaşın üzerindeki kadınlar ve erkekler için ortalama tüketimin sırasıyla 9,7 ve 14,2 mg/gün olduğunu belirledi. Kadınlar için %17, erkekler için %11, EAR'den daha az tüketiyor. EAR'ın altındaki yüzdeler yaşla birlikte arttı. Anketin en son yayınlanan güncellemesi (NHANES 2013–2014), yine yaşla birlikte alımın azalmasıyla birlikte daha düşük ortalamalar – 9,3 ve 13,2 mg/gün – bildirdi.
Hafif çinko eksikliğinin belirtileri çeşitlidir. Klinik sonuçlar arasında büyüme geriliği, ishal, iktidarsızlık ve gecikmiş cinsel olgunlaşma, alopesi , göz ve cilt lezyonları, iştah bozukluğu, bilişte değişiklik, bağışıklık fonksiyonlarında bozulma, karbonhidrat kullanımında kusurlar ve üreme teratogenezi yer alır . Çinko eksikliği bağışıklığı baskılar, ancak aşırı çinko da yapar.
Bazı endişelere rağmen, batılı vejetaryenler ve veganlar, et yiyenlerden daha fazla açık çinko eksikliğinden muzdarip değiller. Başlıca bitkisel çinko kaynakları arasında pişmiş kuru fasulye, deniz sebzeleri, güçlendirilmiş tahıllar, soya gıdaları, fındık, bezelye ve tohumlar bulunur. Bununla birlikte, birçok tam tahıl ve lifteki fitatlar , çinko emilimini engelleyebilir ve marjinal çinko alımının tam olarak anlaşılamayan etkileri vardır. Tohumlarda ve tahıl kepeğinde bulunan çinko şelatlayıcı fitat , çinko malabsorpsiyonuna katkıda bulunabilir. Bazı kanıtlar, bazı vejetaryenler gibi diyetleri fitat açısından yüksek olanlarda ABD RDA'sından (yetişkin kadınlar için 8 mg/gün; yetişkin erkekler için 11 mg/gün) daha fazlasına ihtiyaç duyulabileceğini düşündürmektedir. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA) yönergeleri, diyet fitat alımı daha fazla olduğunda daha yüksek çinko alımı önererek bunu telafi etmeye çalışır. Bu değerlendirmeler, yeterli çinko biyobelirteçlerinin azlığına karşı dengelenmelidir ve en yaygın kullanılan gösterge olan plazma çinkonun duyarlılığı ve özgüllüğü düşüktür .
Toprak iyileştirme
Tarım
Çinko eksikliği, mahsul bitkilerinde en yaygın mikro besin eksikliği gibi görünmektedir; özellikle yüksek pH'lı topraklarda yaygındır. Çinko eksikliği olan toprak , Türkiye ve Hindistan'ın yaklaşık yarısında, Çin'in üçte birinde ve Batı Avustralya'nın çoğunda ekili alanlarda yetiştirilmektedir . Bu alanlarda çinko gübrelemeye önemli tepkiler bildirilmiştir. Çinko eksikliği olan topraklarda yetişen bitkiler hastalığa karşı daha hassastır. Çinko, öncelikle kayaların ayrışmasıyla toprağa eklenir, ancak insanlar çinkoyu fosil yakıt yanması, maden atıkları, fosfatlı gübreler, böcek ilacı ( çinko fosfit ), kireç taşı, gübre, lağım çamuru ve galvanizli yüzeylerden gelen parçacıklar yoluyla eklemiştir. Çinko toksisitesi çok daha az yaygın olmasına rağmen, fazla çinko bitkiler için toksiktir.
Önlemler
toksisite
Çinko, sağlık için temel bir gereklilik olmasına rağmen, fazla çinko zararlı olabilir. Çinkonun aşırı emilimi, bakır ve demir emilimini baskılar. Çözeltideki serbest çinko iyonu bitkiler, omurgasızlar ve hatta omurgalı balıklar için oldukça zehirlidir. Serbest İyon Aktivitesi Modeli literatürde yerleşmiştir ve serbest iyonun sadece mikromolar miktarlarının bazı organizmaları öldürdüğünü gösterir. Yakın tarihli bir örnek , sudaki tüm Daphnia'nın % 93'ünü öldüren 6 mikromolar gösterdi .
Serbest çinko iyonu aşındırıcı olma noktasına kadar güçlü bir Lewis asididir . Mide asidi , metalik çinkonun kolaylıkla çözünerek korozif çinko klorür verdiği hidroklorik asit içerir. 1982 sonrası bir Amerikan tek sentlik parçasını (%97.5 çinko) yutmak, asidik midede çinko iyonunun yüksek çözünürlüğü nedeniyle mide astarına zarar verebilir.
Kanıtlar, günde 100-300 mg çinko alan kişilerin indüklenmiş bakır eksikliğinden muzdarip olabileceğini göstermektedir . 2007 yılında yapılan bir araştırma, günde 80 mg alan yaşlı erkeklerin, plasebo alanlardan daha sık idrar komplikasyonları nedeniyle hastaneye kaldırıldığını gözlemledi. 100-300 mg seviyeleri bakır ve demir kullanımını engelleyebilir veya kolesterolü olumsuz etkileyebilir. Toprakta 500 ppm'den fazla çinko, demir ve manganez gibi diğer temel metallerin bitki tarafından emilimini engeller. Çinko sallanması veya "çinko titremesi" adı verilen bir durum, galvanizli malzemeleri lehimlerken veya kaynak yaparken çinko dumanlarının solunmasıyla indüklenebilir . Çinko, gram başına 17 ila 38 mg çinko içerebilen takma diş kreminin yaygın bir bileşenidir . Bu ürünlerin aşırı kullanımından kaynaklanan sakatlık ve hatta ölümler iddia edilmiştir.
ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), çinkonun burundaki sinir reseptörlerine zarar vererek anozmiye neden olduğunu belirtmektedir . 1930'larda çocuk felci enfeksiyonlarını önlemek için başarısız bir girişimde çinko müstahzarları kullanıldığında anosmi raporları da gözlemlendi . 16 Haziran 2009'da FDA, çinko bazlı intranazal soğuk ürünlerin mağaza raflarından kaldırılmasını emretti. FDA, koku kaybının yaşamı tehdit edici olabileceğini çünkü koku alma bozukluğu olan kişilerin sızan gaz veya dumanı algılayamadıklarını ve yiyeceklerin bozulup bozulmadığını yemeden önce anlayamadıklarını söyledi.
Son araştırmalar, topikal antimikrobiyal çinko piritiyonun, kültürlenmiş insan keratinositleri ve melanositlerinde PARP'ye bağlı enerji krizinin indüklenmesiyle genomik bütünlüğü bozabilecek güçlü bir ısı şoku tepkisi indükleyicisi olduğunu ileri sürmektedir .
Zehirlenme
1982'de ABD Darphanesi , bakırla kaplanmış ancak esas olarak çinko içeren madeni paralar basmaya başladı . Çinko kuruşları, ölümcül olabilen çinko toksikozu riski taşır. 425 peninin (1 kg'dan fazla çinko) kronik olarak yutulduğu bildirilen bir vaka, gastrointestinal bakteriyel ve fungal sepsis nedeniyle ölümle sonuçlanmıştır . 12 gram çinko alan başka bir hasta, yalnızca uyuşukluk ve ataksi (kas hareketlerinin büyük koordinasyon eksikliği) gösterdi. Çinko madeni paraların yutulmasıyla çinko zehirlenmesine maruz kalan insanlarda başka birkaç vaka bildirilmiştir.
Kuruşlar ve diğer küçük madeni paralar bazen köpekler tarafından yutulur ve yabancı cisimlerin veteriner tarafından çıkarılması gerekir. Bazı madeni paraların çinko içeriği, köpeklerde şiddetli hemolitik anemi ve karaciğer veya böbrek hasarı yoluyla yaygın olarak ölümcül olan çinko toksisitesine neden olabilir; kusma ve ishal olası semptomlardır. Çinko papağanlarda oldukça zehirlidir ve zehirlenme genellikle ölümcül olabilir. Galvanizli kutularda saklanan meyve sularının tüketimi, çinko ile toplu papağan zehirlenmelerine neden olmuştur.
Ayrıca bakınız
- Çinko üretimine göre ülkelerin listesi
- Çinko
- Islak depolama lekesi
- çinko alaşımı galvanik
- Metal dumanı ateşi
- Piotr Steinkeller
notlar
- Elementler farklı metal gruplarındandır. Periyodik tabloya bakın.
- Doğu'dan neredeyse saf çinko metali taşıyan bir Doğu Hindistan Şirketi gemisi1745'te İsveç kıyılarında battı.( Emsley 2001 , s. 502)
- Elektrik akımı doğal olarak çinko ve çelik arasında akacaktır, ancak bazı durumlarda harici bir DC kaynağı ile inert anotlar kullanılır.
alıntılar
Kaynakça
- Chambers, William ve Robert (1901). Chambers's Encyclopaedia: A Dictionary of Universal Knowledge (Gözden geçirilmiş baskı). Londra ve Edinburg: JB Lippincott Şirketi.
- Pamuk, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). İleri İnorganik Kimya (6. baskı). New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19957-1.
- David R.Lide, ed. (2006). Handbook of Chemistry and Physics (87. baskı). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3.
- Emsley, John (2001). "Çinko" . Doğanın Yapı Taşları: Elementler İçin A'dan Z'ye Bir Kılavuz . Oxford, İngiltere, Birleşik Krallık: Oxford University Press. sayfa 499–505 . ISBN 978-0-19-850340-8.
- Greenwood, NN; Earnshaw, A. (1997). Elementlerin Kimyası (2. baskı). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
- Heiserman, David L. (1992). "Element 30: Çinko" . Kimyasal Elementleri ve Bileşiklerini Keşfetmek . New York: TAB Kitapları. ISBN 978-0-8306-3018-9.
- Lehto, RS (1968). "Çinko" . Clifford A. Hampel'de (ed.). Kimyasal Elementlerin Ansiklopedisi . New York: Reinhold Kitap Şirketi. sayfa 822–830 . ISBN 978-0-442-15598-8. LCCN 68-29938 .
- Stwertka, Albert (1998). "Çinko" . Elementler Rehberi (Gözden geçirilmiş baskı). Oxford Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-19-508083-4.
- Haftalar, Mary Elvira (1933). "III. Bazı Onsekizinci Yüzyıl Metalleri". Elementlerin Keşfi . Easton, PA: Kimya Eğitimi Dergisi. ISBN 978-0-7661-3872-8.
- ABD Ulusal Sağlık Enstitülerinden Çinko Bilgi Sayfası
- Çinkonun Tarihçesi ve Etimolojisi
- US Geological Survey'den İstatistikler ve Bilgiler
- İndirgeyici Ajanlar > Çinko
- Amerikan Çinko Derneği Çinkonun kullanım alanları ve özellikleri hakkında bilgiler.
- ISZB Uluslararası Çinko Biyoloji Topluluğu, 2008'de kuruldu. Çinkonun biyolojik etkileri üzerinde çalışan bilim insanlarını bir araya getiren, kar amacı gütmeyen uluslararası bir kuruluş.
- Zinc-UK Birleşik Krallık'ta çinko üzerinde çalışan bilim insanlarını bir araya getirmek için 2010 yılında kuruldu.
- Periyodik Video Tablosunda Çinko (Nottingham Üniversitesi )
- ZincBind - biyolojik çinko bağlama bölgelerinin bir veritabanı.