物理

[元素周期表] 锌

锌 (Zinc)

基本信息

• 元素符号: Zn

• 原子序数: 30

• 原子量: 65.38

• 位置: 位于元素周期表第四周期，第IIB族（第12族）。

• 电子构型: $\mathrm{[Ar]\ 3d^{10}\ 4s^2}$

原子结构

• 过渡后金属: 3d轨道已全满，常不归为典型过渡金属。

• 磁性: 抗磁性。

• 氧化态: 几乎总是+2氧化态，非常稳定。

物理性质

• 外观: 蓝白色金属，略带银色光泽。

• 密度: $\mathrm{7.14\ g/cm^3}$

• 熔点和沸点: 熔点$\mathrm{419.53\ ^\circ C}$，沸点$\mathrm{907\ ^\circ C}$

• 其他特性: 硬度较低，在$\mathrm{100-150\ ^\circ C}$时富有延展性，常温下较脆。良好的导热导电性。

化学性质

• 空气反应: 在空气中表面形成致密的碱式碳酸锌保护膜，防止内部继续氧化。

• 酸反应: 易溶于稀酸，放出氢气并生成锌盐。

• 碱反应: 能与强碱反应生成锌酸盐并放出氢气，是两性金属。

• 主要用途（化学相关）: 用于牺牲阳极保护（如镀锌钢板）和作为电池负极活性材料。

存在与制备

• 自然界存在: 不以单质存在，在地壳中含量较高。

• 主要矿物:

  1. 闪锌矿: $\mathrm{ZnS}$，最主要的锌矿来源。

  2. 菱锌矿: $\mathrm{ZnCO_3}$

  3. 红锌矿: $\mathrm{ZnO}$

• 工业制法:

  1. 火法冶金（主流）: 将硫化锌精矿焙烧为氧化锌，再用碳在高温下还原蒸馏得到粗锌，最后精馏提纯。

  2. 湿法冶金: 将氧化锌焙砂用稀硫酸浸出，溶液经净化后电积得到高纯锌。