Cinkas – tai cheminis elementas, kuris periodinėje elementų lentelėje žymimas simboliu Zn, o jo atominis skaičius – 30. Cinkas yra vienas svarbiausių metalų pasaulyje, kurio kasmet pagaminama milijonai tonų. Šis metalas buvo žinomas dar senovės civilizacijose, tačiau jo panaudojimo galimybės ir technologinės savybės pradėtos plačiau tyrinėti tik pastaraisiais šimtmečiais. Dabartiniu metu cinkas naudojamas įvairiose pramonės šakose, jo svarba matoma tiek kasdieniame gyvenime, tiek ir pramonėje.
Fizikinės ir cheminės savybės
Cinkas yra sidabro spalvos, gana trapus metalas, kuris pasižymi vidutiniu tankumu ir geru elektros bei šilumos laidumu. Jis lydosi prie santykinai žemos temperatūros (apie 419 °C) ir verda apie 907 °C temperatūroje. Jo tankis yra maždaug 7,13 g/cm³. Cinko savybė yra ir tai, kad jis gana lengvai oksiduojasi, ypač kontaktuodamas su drėgnu oru, kas sukelia apsauginio oksido sluoksnio susidarymą ant paviršiaus. Šis sluoksnis padeda apsaugoti metalą nuo tolesnio korozijos proceso.
Cinkas yra aktyvus metalas, todėl jis reaguoja su rūgštimis, sudarydamas cinko druskas, ir yra geras reduktorius. Šio metalo chemiškai aktyvios savybės itin naudingos įvairiems cheminiams procesams, kurie naudojami pramonėje.
Gavyba ir gamyba
Cinko gamyba prasideda nuo jo rūdų, dažniausiai tai – sfaleritas arba cinko blenda, mineralai, kuriuose yra daug cinko sulfido. Pasaulyje daugiausia cinko išgaunama Kinijoje, Australijoje ir Peru, kurios yra pagrindinės cinko rūdos tiekėjos. Kad gautų gryną metalą, rūda yra apdirbama keliais etapais:
- Gniuždymas ir malimas – rūda susmulkinama į mažesnes daleles.
- Flotacija – atskiriamos cinko dalelės nuo kitų mineralų, naudojant cheminius reagentus.
- Kepimas – cinko sulfidas oksiduojamas ir paverčiamas į cinko oksidą.
- Redukcija – cinko oksidas šildomas anglies aplinkoje, taip išgaunant gryną metalą.
Panaudojimas
Cinkas turi platų pritaikymo spektrą ir yra naudojamas įvairiose srityse, dėl savo unikalių savybių, tokių kaip atsparumas korozijai, gebėjimas sukurti stiprius lydinius ir bioaktyvumas.
- Cinko galvanizavimas: Vienas pagrindinių cinko panaudojimo būdų yra galvanizavimas. Šis procesas, kai cinku padengiami geležies arba plieno paviršiai, suteikia atsparumą korozijai. Tokie paviršiai plačiai naudojami automobilių pramonėje, statybų sektoriuje bei kitose srityse, kur metalas susiduria su oro sąlygomis ir drėgme.
- Lydiniai: Cinkas yra svarbus lydinių gamybos komponentas, ypač vario ir cinko lydinių – žalvario gamybai. Žalvaris pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, atsparumu korozijai ir estetiniu patrauklumu, tad naudojamas dekoratyviniams objektams ir muzikos instrumentams gaminti.
- Cheminė pramonė: Cinko oksidas, kuris yra itin plačiai naudojamas chemijos pramonėje, naudojamas dažams, plastikams ir kosmetikai gaminti. Taip pat jis randamas tepalų, kremų ir apsaugos nuo saulės produktų sudėtyje dėl savo antioksidacinių savybių.
- Medicina ir sveikata: Cinkas yra esminis mikroelementas žmogaus organizmui. Jis yra reikalingas imuninei sistemai, odos būklei, nagų ir plaukų stiprumui palaikyti, taip pat turi antioksidacinių savybių. Cinko papildai dažnai skiriami žmonėms, kuriems trūksta šio elemento, siekiant pagerinti imunitetą ar pagreitinti žaizdų gijimą.
- Elektros pramonė: Cinkas naudojamas ir elektros prietaisų gamyboje, ypač baterijose. Labiausiai paplitusios yra cinko ir anglies bei cinko-oro baterijos. Šie elektros šaltiniai yra nebrangūs, o cinko panaudojimas padeda užtikrinti ilgalaikį energijos tiekimą.
Biologinė reikšmė
Cinkas yra esminis mikroelementas tiek augalų, tiek gyvūnų ir žmonių organizmuose. Jis dalyvauja daugiau nei 300 fermentų veikloje, įskaitant tas, kurios yra atsakingos už baltymų sintezę, DNR replikaciją, augimą ir imuninės sistemos funkcionavimą. Cinko trūkumas gali sukelti įvairių sveikatos problemų, tokių kaip augimo sutrikimai, imuninės sistemos susilpnėjimas ir odos ligos. Žmonės cinką gauna su maistu, ypač gyvūninės kilmės produktais, tokiais kaip mėsa, žuvis ir pieno produktai, taip pat riešutais, ankštiniais augalais ir pilno grūdo produktais.
Aplinkosaugos aspektai
Nors cinkas yra natūralus ir aplinkoje randamas elementas, jo per didelis kiekis gali būti žalingas aplinkai ir ekosistemoms. Pramoninės atliekos, kuriose yra daug cinko, gali patekti į vandens telkinius ir sukelti vandens augalų bei gyvūnų sveikatos problemas. Taip pat, cinko perteklius gali sukelti dirvožemio užteršimą, kuris lemia augalų augimo sutrikimus. Todėl labai svarbu tinkamai tvarkyti pramonines atliekas, užtikrinant, kad cinko koncentracija aplinkoje būtų priimtinu lygiu.