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奇妙的化学元素 | 智慧之源、生命之花--锌

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锌的特性

锌是一种银白色略带淡蓝色光泽的过渡金属,化学元素符号是Zn,原子序数30,原子量65.38。锌在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族。

物理性质

锌的密度为7.14g/cm³,熔点为419.5℃,沸点是906℃。在室温下,锌较为脆硬;100~150℃时,变软;超过200℃后,又变干。

化学性质

锌的化学性质活泼,与铝相似。锌是两性金属,既可与酸反应,又可与碱反应。氧化锌和氢氧化锌,既可溶于酸,又可溶于碱。锌在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌剧烈氧化。高温时与氧气、硫、磷、卤素均可反应。锌易溶于酸,也易从溶液中置换金、银、铜等。锌的氧化膜熔点高,但金属锌熔点却很低,在酒精灯上加热锌片,锌片熔化变软,却不落下。

管制信息

锌粉属于易制爆物品,根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制。

安全措施

贮于阴凉干燥处,远离火种、热源;与氧化剂、胺类、硫、磷、酸碱类分储;灭火:干粉、干砂。禁用水和泡沫。

锌的发现和发展

锌元素最早被认可是在印度,大规模的精炼在1100年到1500年。中国是最早大量开采和使用锌的国家。锌的命名来源于拉丁文Zincum,意思是"白色薄层"或"白色沉积物"。明朝末年宋应星所著的《天工开物》中记载了世界上最早的炼锌技术。印度是世界上最早炼锌的国家,方法是与中国完全相反的“上火下凝”式的蒸馏法。锌在1668年被佛兰德的冶金家P. Moras de Respour从氧化锌中提取。1745年,瑞典海岸沉没的东印度公司的船证实运载的货物是中国的锌。1746年,欧洲认为锌是由德国化学家Andreas Marggraf发现的。1750~1850年人们开始用氧化锌和硫化锌来治病。1869年Raulin发现锌存在于生活机体中,并为生活机体所必需。锌的实际应用可能比《天工开物》成书年代还早。

锌的应用

锌主要用于钢铁、冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域。镀锌在常温下表面易生成一层保护膜,能够有效的抵抗大气腐蚀。锌合金主要用于机械行业。锌在电池制造上不可替代、相当重要。锌对仪器仪表的屏蔽材料起到良好作用。锌还广泛用于钱币、橡胶 、涂料、搪瓷、医药、印刷、纤维等工业。

锌与人体健康的关系

锌是人体必需的微量元素之一,对维持人体健康、促进生长发育、新陈代谢、提升免疫力和调节脑细胞功能等具有重要作用。锌元素的生理作用包括增强免疫力、保障生长发育、维持味觉和食欲、促进伤口愈合、保持皮肤健康、促进生殖健康、有益视力和保障大脑功能等。锌对降低重金属伤害也有一定的作用。

锌的吸收与利用

锌的主要吸收部位在小肠。锌的吸收量很少,食物中的锌能被机体吸收的不足10%。锌的吸收率随食物中蛋白质含量的增加而增加,呈现出明显的正相关。配体或螯合物、氨基酸、有机酸等可以促进锌的吸收。

锌元素日常推荐摄入量

锌缺乏的危害

大部分人存在缺锌的问题,其中一半人的锌摄入量不到推荐量的一半。过量摄入锌可能导致消化道问题、免疫功能异常、影响其他微量元素的吸收和利用、神经系统问题。孕妇和老人是需要补锌的重点人群。锌缺乏的危害包括免疫系统受损、生长发育落后、味觉和食欲减退、皮肤问题、肿瘤和其他症状。

锌过量的危害

过量摄入锌可能导致消化道问题、免疫功能异常、影响其他微量元素的吸收和利用、神经系统问题。消化道问题包括腹痛、恶心、呕吐和腹泻等。长期过量摄入锌可能对免疫系统产生负面影响,增加感染和炎症的风险。过量的锌摄入可能影响其他微量元素的吸收和利用,如铁、铜等,导致这些元素的缺乏。长期过量锌摄入可能对神经系统产生不良影响,引起头痛、昏迷、神经病变等症状。

补锌药物和食物来源

常见补锌药物有乳清酸—精氨酸锌、甘草酸锌、葡萄糖酸锌等。富锌食品主要包括肉类、蛋类、牡蛎、蟹、花生、杏仁、土豆等。在食物中锌丰度大致次为:动物性内脏>动物瘦肉>坚壳果类>豆类>谷类>蔬菜>多汁果类。锌元素破坏条件包括高温烹饪、长时间储存、酸性环境、加工过程、食物配对等。

锌元素在工业、医学和环保等领域都发挥着关键作用。它具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性,广泛应用于电子、通讯和建筑等行业。同时,锌作为人体必需的微量元素,对维持正常生理功能、促进生长发育和提高免疫力至关重要。随着科技的进步,锌的应用前景将更加广阔。