Kẽm

Kẽm,  30Zn
Zinc fragment sublimed and 1cm3 cube.jpg
Các mảnh kẽm 99,995%
Zinc spectrum visible.png
Quang phổ của kẽm
Tính chất chung
Tên, ký hiệuKẽm, Zn
Hình dạngÁnh kim bạc xám
Kẽm trong bảng tuần hoàn
Hiđrô (diatomic nonmetal)
Hêli (noble gas)
Liti (alkali metal)
Berili (alkaline earth metal)
Bo (metalloid)
Cacbon (polyatomic nonmetal)
Nitơ (diatomic nonmetal)
Ôxy (diatomic nonmetal)
Flo (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natri (alkali metal)
Magiê (alkaline earth metal)
Nhôm (post-transition metal)
Silic (metalloid)
Phốtpho (polyatomic nonmetal)
Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)
Clo (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kali (alkali metal)
Canxi (alkaline earth metal)
Scandi (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadi (transition metal)
Chrom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Sắt (transition metal)
Coban (transition metal)
Niken (transition metal)
Đồng (transition metal)
Kẽm (transition metal)
Gali (post-transition metal)
Gecmani (metalloid)
Asen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidi (alkali metal)
Stronti (alkaline earth metal)
Yttri (transition metal)
Zirconi (transition metal)
Niobi (transition metal)
Molypden (transition metal)
Tecneti (transition metal)
Rutheni (transition metal)
Rhodi (transition metal)
Paladi (transition metal)
Bạc (transition metal)
Cadimi (transition metal)
Indi (post-transition metal)
Thiếc (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telua (metalloid)
Iốt (diatomic nonmetal)
Xenon (noble gas)
Xêsi (alkali metal)
Bari (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Xeri (lanthanide)
Praseodymi (lanthanide)
Neodymi (lanthanide)
Promethi (lanthanide)
Samari (lanthanide)
Europi (lanthanide)
Gadolini (lanthanide)
Terbi (lanthanide)
Dysprosi (lanthanide)
Holmi (lanthanide)
Erbi (lanthanide)
Thuli (lanthanide)
Ytterbi (lanthanide)
Luteti (lanthanide)
Hafni (transition metal)
Tantan (transition metal)
Wolfram (transition metal)
Rheni (transition metal)
Osmi (transition metal)
Iridi (transition metal)
Platin (transition metal)
Vàng (transition metal)
Thuỷ ngân (transition metal)
Tali (post-transition metal)
Chì (post-transition metal)
Bitmut (post-transition metal)
Poloni (post-transition metal)
Astatin (metalloid)
Radon (noble gas)
Franxi (alkali metal)
Radi (alkaline earth metal)
Actini (actinide)
Thori (actinide)
Protactini (actinide)
Urani (actinide)
Neptuni (actinide)
Plutoni (actinide)
Americi (actinide)
Curi (actinide)
Berkeli (actinide)
Californi (actinide)
Einsteini (actinide)
Fermi (actinide)
Mendelevi (actinide)
Nobeli (actinide)
Lawrenci (actinide)
Rutherfordi (transition metal)
Dubni (transition metal)
Seaborgi (transition metal)
Bohri (transition metal)
Hassi (transition metal)
Meitneri (unknown chemical properties)
Darmstadti (unknown chemical properties)
Roentgeni (unknown chemical properties)
Copernixi (transition metal)
Nihoni (unknown chemical properties)
Flerovi (post-transition metal)
Moscovi (unknown chemical properties)
Livermori (unknown chemical properties)
Tennessine (unknown chemical properties)
Oganesson (unknown chemical properties)


Zn

Cd
KẽmGali
Số nguyên tử (Z)30
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar)65,38(2)(4)[1]
Phân loại  kim loại chuyển tiếp
Nhóm, phân lớp12d
Chu kỳChu kỳ 4
Cấu hình electron[Ar] 3d10 4s2
mỗi lớp
2, 8, 18, 2
Tính chất vật lý
Màu sắcÁnh kim bạc xám
Trạng thái vật chấtChất rắn
Nhiệt độ nóng chảy692,68 K ​(419,53 °C, ​787,15 °F)
Nhiệt độ sôi1.180 K ​(907 °C, ​1.665 °F)
Mật độ7,14 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏngở nhiệt độ nóng chảy: 6,57 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy7,32 
Nhiệt bay hơi123,6 kJ·mol−1
Nhiệt dung25,470 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa)1101001 k10 k100 k
ở T (K)6106707508529901.179
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxy hóa+2, +1, 0Lưỡng tính
Độ âm điện1,65 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóaThứ nhất: 906,4 kJ·mol−1
Thứ hai: 1.733,3 kJ·mol−1
Thứ ba: 3.833 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trịthực nghiệm: 134 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị122±4 pm
Bán kính van der Waals139 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thểLục phương
Cấu trúc tinh thể Lục phương của Kẽm
Vận tốc âm thanhque mỏng: (Cuộn dây) 3850 m·s−1 (ở r.t.)
Độ giãn nở nhiệt30,2 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt116 W·m−1·K−1
Điện trở suấtở 20 °C: 59,0 n Ω·m
Tính chất từNghịch từ
Mô đun Young108 GPa
Mô đun cắt43 GPa
Mô đun nén70 GPa
Hệ số Poisson0,25
Độ cứng theo thang Mohs2,5
Độ cứng theo thang Brinell412 MPa
Số đăng ký CAS7440-66-6
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Kẽm
isoNAChu kỳ bán rãDMDE (MeV)DP
64Zn48.6%64Zn ổn định với 34 neutron
65ZnTổng hợp243,8 ngàyε1.351965Cu
γ1.1155-
66Zn27.9%66Zn ổn định với 36 neutron
67Zn4.1%67Zn ổn định với 37 neutron
68Zn18.8%68Zn ổn định với 38 neutron
69ZnTổng hợp56 phútβ0.90669Ga
69mZnTổng hợp13,76 giờβ0.90669Ga
70Zn0.6%70Zn ổn định với 40 neutron
71ZnTổng hợp2,4 phútβ2.8271Ga
71mZnTổng hợp3,97 ngàyβ2.8271Ga
72ZnTổng hợp46,5 giờβ0.45872Ga

Kẽm là một nguyên tố kim loại chuyển tiếp, ký hiệu là Zn và có số nguyên tử là 30. Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Kẽm, trên một số phương diện, có tính chất hóa học giống với magiê, vì ion của chúng có bán kính giống nhau và có số ôxy hoá duy nhất ở điều kiện bình thường là +2. Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất và có 5 đồng vị bền. Quặng kẽm phổ biến nhất là quặng sphalerit, một loại kẽm sulfua. Những mỏ khai thác lớn nhất nằm ở Úc, CanadaHoa Kỳ. Công nghệ sản xuất kẽm bao gồm tuyển nổi quặng, thiêu kết, và cuối cùng là chiết tách bằng dòng điện.

Đồng thau là một hợp kim của đồng và kẽm đã bắt đầu được sử dụng muộn nhất từ thế kỷ X TCN tại Judea[2] và thế kỷ VII TCN tại Hy Lạp cổ đại.[3] Mãi cho đến thế kỷ XII thì kẽm nguyên chất mới được sản xuất quy mô lớn ở Ấn Độ, và đến cuối thế kỷ XVI thì người châu Âu mới biết đến kẽm kim loại. Các mỏ ở Rajasthan được khai thác từ thế kỷ VI TCN.[4] Cho đến nay, bằng chứng cổ xưa nhất về kẽm tinh khiết là từ Zawar ở Rajasthan vào khoảng thế kỷ IX, người ta dùng phương pháp chưng cất để tạo ra kẽm nguyên chất.[5] Các nhà giả kim thuật đốt kẽm trong không khí để tạo thành một chất mà họ gọi là "len của nhà triết học" hay "tuyết trắng".

Nhà hóa học người Đức Andreas Sigismund Marggraf được công nhận đã tách được kẽm kim loại tinh khiết năm 1746. Luigi GalvaniAlessandro Volta đã phát hiện ra các đặc tính điện hóa học của kẽm vào năm 1800. Ứng dụng chính của kẽm là làm lớp phủ chống ăn mòn trên thép. Các ứng dụng khác như làm pin kẽm, và hợp kim như đồng thau. Nhiều hợp chất kẽm cũng được sử dụng phổ biến như kẽm cacbonat và kẽm gluconat (bổ sung dinh dưỡng), kẽm clorua (chất khử mùi), kẽm pyrithion (dầu gội đầu trị gàu), kẽm sulfua (sơn huỳnh quang), và kẽm methyl hay kẽm diethyl sử dụng trong hóa hữu cơ ở phòng thí nghiệm.

Kẽm là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con người, đặc biệt trong quá trình phát triển của thai nhi và của trẻ sau khi sinh.[6] Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và liên quan đến nguyên nhân một số bệnh.[7] Ở trẻ em, thiếu kẽm gây ra chứng chậm phát triển, phát dục trễ, dễ nhiễm trùng và tiêu chảy, các yếu tố này gây thiệt mạng khoảng 800.000 trẻ em trên toàn thế giới mỗi năm.[6] Các enzym liên kết với kẽm trong trung tâm phản ứng có vai trò sinh hóa quan trọng như alcohol dehydrogenase ở người.[8] Ngược lại việc tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng.

Tính chất

Vật lý

Kẽm có màu trắng xanh, óng ánhnghịch từ,[9] mặc dù hầu hết kẽm phẩm cấp thương mại có màu xám xỉn.[10] Phân bố tinh thể của kẽm loãng hơn sắt và có cấu trúc tinh thể sáu phương[11] với một kết cấu lục giác không đều, trong đó mỗi nguyên tử có sáu nguyên tử gần nhất (cách 265,9 pm) trong mặt phẳng riêng của chúng và sáu nguyên tử khác tại khoảng cách lớn hơn 290,6 pm.[12]

Kẽm kim loại cứng và giòn ở hầu hết cấp nhiệt độ nhưng trở nên dễ uốn từ 100 đến 150 °C.[9][10] Trên 210 °C, kim loại kẽm giòn trở lại và có thể được tán nhỏ bằng lực.[13] Kẽm dẫn điện khá.[9] So với các kim loại khác, kẽm có độ nóng chảy (419,5 °C, 787,1F) và điểm sôi (907 °C) tương đối thấp.[14] Điểm sôi của nó là một trong số những điểm sôi thấp nhất của các kim loại chuyển tiếp, chỉ cao hơn thủy ngâncadmi.[14]

Một số hợp kim với kẽm như đồng thau, là hợp kim của kẽm và đồng. Các kim loại khác có thể tạo hợp kim 2 phần với kẽm như nhôm, antimon, bitmut, vàng, sắt, chì, thủy ngân, bạc, thiếc, magiê, coban, niken, teluanatri.[15] Tuy cả kẽm và zirconi không có tính sắt từ, nhưng hợp kim của chúng ZrZn2 lại thể hiện tính chất sắt từ dưới 35 K.[9]

Phân bố

Kẽm chiếm khoảng 75 ppm (0,0075%) trong vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ 24. Đất chứa 5-770 ppm kẽm với giá trị trung bình 64 ppm. Nước biển chỉ chứa 30 ppb kẽm và trong khí quyển chứa 0,1-4 µg/m3.[16]

Sphalerit (ZnS), một loại quặng kẽm phổ biến.

Nguyên tố này thường đi cùng với các nguyên tố kim loại thông thường khác như đồngchì ở dạng quặng.[17] Kẽm là một nguyên tố ưa tạo quặng (chalcophile), nghĩa là nguyên tố có ái lực thấp với ôxy và thường liên kết với lưu huỳnh để tạo ra các sulfua. Các nguyên tố ưa tạo quặng hình thành ở dạng lớp vỏ hóa cứng trong các điều kiện khử của khí quyển Trái Đất.[18] Sphalerit là một dạng kẽm sulfua, và là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất với hàm lượng kẽm lên đến 60-62%.[17]

Các loại quặng khác có thể thu hồi được kẽm như smithsonit (kẽm cacbonat), hemimorphit (kẽm silicat), wurtzit (loại kẽm sulfua khác), và đôi khi là hydrozincit (kẽm cacbonat).[19] Ngoại trừ wurtzit, tất cả các khoáng trên được hình thành từ các quá trình phong hóa kẽm sulfua nguyên sinh.[18]

Tổng tài nguyên kẽm trên thế giới đã được xác nhận vào khoảng 1,9 tỉ tấn.[20] Các mỏ kẽm lớn phân bố ở Úc và Mỹ, và trữ lượng kẽm lớn nhất ở Iran, trong đó Iran có trữ lượng lớn nhất.[18][21][22] Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay thì nguồn tài nguyên này ước tính sẽ cạn kiệt vào khoảng năm từ 2027 đến 2055.[23][24] Khoảng 346 triệu tấn kẽm đã được sản xuất trong suốt chiều dài lịch sử cho đến năm 2002, và theo một ước lượng cho thấy khoảng 109 triệu tấn tồn tại ở các dạng đang sử dụng.[25]

Đồng vị

Bài chi tiết: Đồng vị của Kẽm

Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 5 đồng vị ổn định 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn, trong đó đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên)[26] với chu kỳ bán rã &0000000000009000.0000004.3×1018 năm,[27] do đó tính phóng xạ của nó có thể bỏ qua.[28] Tương tự, 7030Zn (0,6%), có chu kỳ bán rã &3000000000000090.0000001.3×1016 năm thường không được xem là có tính phóng xạ. Các đồng vị khác là 66Zn (28%), 67Zn (4%) và 68Zn (19%).

Một số đồng vị phóng xạ đã được nhận dạng. 65Zn có chu kỳ bán rã 243,66 ngày, là đồng vị tồn tại lâu nhất, theo sau là 72Zn có chu kỳ bán rã 46,5 giờ.[26] Kẽm có 10 đồng phân hạt nhân.69mZn có chu kỳ bán rã 13,76 giờ.[26] (tham số mũ m chỉ đồng vị giả ổn định). Các hạt nhân của đồng vị giả ổn định ở trong trạng thái kích thích và sẽ trở về trạng thái bình thường khi phát ra photon ở dạng tia gamma. 61Zn có 3 trạng thái kích thích và 73Zn có 2 trạng thái.[29] Mỗi đồng vị 65Zn, 71Zn, 77Zn78Zn chỉ có một trạng thái kích thích.[26]

Cơ chế phân rã phổ biến của đồng vị phóng xạ kẽm có số khối nhỏ hơn 66 là bắt electron, sản phẩm tạo thành là một đồng vị của đồng.[26]

n30Zn + en29Cu

Cơ chế phân rã phổ biến của đồng vị phóng xạ kẽm có số khối lớn hơn 66 là phân rã beta-), sản phẩm tạo ra là đồng vị của gali.[26]

n30Znn31Ga + e +
En otros idiomas
Afrikaans: Sink
አማርኛ: ዚንክ
العربية: زنك
aragonés: Zinc
armãneashti: Zinc
অসমীয়া: জিংক
asturianu: Cinc
azərbaycanca: Sink
تۆرکجه: زنگ
Bahasa Indonesia: Seng
Bahasa Melayu: Timah sari
বাংলা: দস্তা
Bân-lâm-gú: A-iân
Basa Jawa: Sèng
Basa Sunda: Séng
башҡортса: Цинк
беларуская: Цынк
беларуская (тарашкевіца)‎: Цынк
भोजपुरी: जस्ता
བོད་ཡིག: ཏི་ཚ།
bosanski: Cink
brezhoneg: Zink
български: Цинк
català: Zinc
Чӑвашла: Цинк
čeština: Zinek
chiShona: Zeng'e
corsu: Zingu
Cymraeg: Sinc
dansk: Zink
Deutsch: Zink
ދިވެހިބަސް: ޒިންކް
eesti: Tsink
Ελληνικά: Ψευδάργυρος
English: Zinc
эрзянь: Цинк
español: Zinc
Esperanto: Zinko
euskara: Zink
فارسی: روی
Fiji Hindi: Zinc
føroyskt: Sink
français: Zinc
Frysk: Sink
furlan: Zinc
Gaeilge: Sinc
Gaelg: Shinc
Gàidhlig: Sinc
galego: Cinc
Gĩkũyũ: Zinc
ગુજરાતી: જસત
客家語/Hak-kâ-ngî: Â-yèn
хальмг: Цинкон
한국어: 아연
Հայերեն: Ցինկ
हिन्दी: जस्ता
hornjoserbsce: Cynk
hrvatski: Cink
Ido: Zinko
interlingua: Zinc
íslenska: Sink
italiano: Zinco
עברית: אבץ
ಕನ್ನಡ: ಸತುವು
ქართული: თუთია
қазақша: Мырыш
Кыргызча: Цинк
кырык мары: Цинк
Kiswahili: Zinki
коми: Цинк
Kreyòl ayisyen: Zenk
kurdî: Çînko
лакку: Тутия
Latina: Zincum
latviešu: Cinks
Lëtzebuergesch: Zénk
lietuvių: Cinkas
Ligure: Zingo
Limburgs: Zink
Livvinkarjala: Cinku
la .lojban.: zinki
lumbaart: Zinch
magyar: Cink
македонски: Цинк
മലയാളം: നാകം
Māori: Konutea
मराठी: जस्त
Mìng-dĕ̤ng-ngṳ̄: Ā-iòng
Mirandés: Zinco
монгол: Цайр
မြန်မာဘာသာ: သွပ်
Nederlands: Zink (element)
नेपाली: जस्ता
नेपाल भाषा: जस्ता
日本語: 亜鉛
Nordfriisk: Sink
norsk: Sink
norsk nynorsk: Sink
occitan: Zinc
ଓଡ଼ିଆ: ଦସ୍ତା
oʻzbekcha/ўзбекча: Rux
ਪੰਜਾਬੀ: ਜਿਸਤ
पालि: जिंक
پنجابی: زنک
Piemontèis: Zinch
Plattdüütsch: Zink
polski: Cynk
português: Zinco
română: Zinc
Runa Simi: Tsinku
русский: Цинк
русиньскый: Цінк
संस्कृतम्: दस्ता
Scots: Zinc
Seeltersk: Zink
shqip: Zinku
sicilianu: Zincu
Simple English: Zinc
سنڌي: جست
slovenčina: Zinok
slovenščina: Cink
Soomaaliga: Sinki
کوردی: زینک
српски / srpski: Цинк
srpskohrvatski / српскохрватски: Cink
suomi: Sinkki
svenska: Zink
Tagalog: Sink
тоҷикӣ: Руҳ
Türkçe: Çinko
українська: Цинк
اردو: جست
ئۇيغۇرچە / Uyghurche: سىنك
vepsän kel’: Cink
Võro: Tsink
文言:
Winaray: Singk
吴语:
ייִדיש: צינק
Yorùbá: Zinc
粵語:
中文:
Kabɩyɛ: Sɛŋkɩ (zinc)