Плотность цинка
Плотность цинка и другие его физические свойства
Рис. 1. Цинк. Внешний вид.
При комнатной температуре цинк хрупок, но при нагревании до 100oС становится пластичным, прокатывается в тонкие листы и вытягивается в проволоку. Дальнейшее нагревание выше 200oС вновь делает его хрупким. На воздухе он покрывается тонким слоем оксида или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк.
Важнейшие константы цинка приведены в таблице ниже.
Таблица 1. Физические свойства и плотность цинка.
|
Плотность, г/см3 |
7,13 |
|
Температура плавления, oС |
419,4 |
|
Температура кипения, oС |
907 |
|
E0Э2+/Э0, В |
-0,763 |
|
Перенапряжение водорода, В |
0,70 |
Нахождение цинка в природе
Благодаря высокому сродству к сере цинк встречается в земной коре преимущественно в форме сульфидов. По распространенности цинк (7,6×10-3%) близок к рубидию и меди. Среди цинксодержащих минералов наибольшее значение имеют сфалерит (ZnS), а также вюрцит — другая полиморфная модификация сульфида. Часто он входит в состав полиметаллических руд, содержащих медь, кадмий и свинец.
Краткое описание химических свойств и плотность цинка
Цинк при хранении на воздухе тускнеет, покрываясь тонким слоем оксида ZnO. Особенно легко окисление протекает при высокой влажности и в присутствии углекислого газа. Пар цинка горит на воздухе, если тонкую пластинку металла накалить в пламени горелки, то она сгорает зеленоватым пламенем с образованием белого дыма оксида.
При повышенной температуре цинк реагирует также с галогенами, серой, фосфором.
Zn + Cl2 = ZnCl2 (t > 60oC);
Zn + S = ZnS (t > 130oC);
3Zn + 2P = Zn3P2 (t = 400 — 650oC).
Цинк взаимодействует с кислотами-неокислителями с выделением водорода:
Zn + H2SO4 (20%) = ZnSO4 + H2↑.
Особенно легко растворяется в кислотах технический цинк, содержащий примеси менее активных металлов, например меди или кадмия.
При температуре красного каления расплавленный цинк вытесняет водород из водяного пара:
Zn + H2O = ZnO + H2↑ (800oC).
Цинк взаимодействует также с кислотами-окислителями: серной и азотной. Состав продуктов восстановления определяется концентрацией раствора:
Zn + 4HNO3 (conc.) = Zn(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O;
3Zn + 8HNO3 (40%) = 3Zn(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O;
4Zn + 10HNO3 (20%) = 4Zn(NO3)2 + 2N2O↑ + 5H2O;
5Zn + 12HNO3 (6%) = 5Zn(NO3)2 + N2↑ + 6H2O;
4Zn + 10HNO3 (0,5%) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3↑ + 3H2O.
Благодаря амфотерности гидроокиси цинка металлический цинк способен растворяться в щелочах:
Zn + 2KOH + 2H2O = K[Zn(OH)4] + H2↑.
Примеры решения задач
| Задание | Рассчитайте плотность оксида углерода (II) по водороду. |
| Решение | Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.
DH2(CO) = Mr(CO) / Mr(H2); DH2(CO) = 28 / 2 = 14. Mr(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28. Mr(H2) = 2 ×Ar(H) = 2 × 1 = 2. |
| Ответ | Плотность оксида углерода (II) по водороду равна 14. |
| Задание | Определите во сколько раз тяжелее воздуха фосфин PH3. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
D = M1 / M2. Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Dair(PH3) = Mr(PH3) / Mr(air); Dair(PH3) = 34 / 29 = 1,17. Mr(PH3) = Ar(P) + 3×Ar(H) = 31 + 3× 1 = 31 + 3 = 34. |
| Ответ | Фосфин PH3 тяжелее воздуха в 1,17 раз. |
