研究簡史
13世紀,印度人用諸如木炭之類的無機物還原菱鋅礦(碳酸鋅,ZnCO
3)得到了金屬鋅。

亞歷山德羅·伏打
1668年,佛蘭德的冶金家P.Moras de Respour,從氧化鋅中提取了金屬鋅,但歐洲認為鋅是由德國化學家Andreas Marggraf在1746年發現的。
1738年,英國開始用下冷凝式煉鋅。
1800年,義大利科學家
亞歷山德羅·伏打以多層鋅環和銀環疊放,其間用浸濕食鹽水的紙片隔開,製造了世界上最早的電池——
伏打電池。
1869年Raulin發現鋅存在於生活機體中,並為生活機體所必需。1963年報告了人體的
鋅缺乏病,於是鋅開始列為
人體必需營養素。鋅的生產過程非常簡單,將
爐甘石(即菱鋅礦石)裝滿在陶罐內密封,堆成錐形,罐與罐之間的空隙用木炭填充,將罐打破,就可以得到提取出來的金屬鋅錠。
理化性質
物理性質
鋅為ⅡB族元素,原子序數為30,相對原子質量為65.38。金屬鋅是銀白色略帶藍灰色的金屬,在常溫下密度為7.1g/cm,熔點和沸點分別為419.53℃和907℃。

鋅粒
鋅的晶體結構為密排六方晶格,有α、β、γ三種結晶狀態,轉化溫度分別為170℃和330℃。鋅在常溫下延展性差,加熱至100—150℃時延展性變好,當加熱到250℃時則失去延展性而變脆。
鋅在熔點附近的蒸氣壓很小,液體鋅蒸氣壓隨溫度的升高急劇增大,在熔點—沸點範圍內,鋅蒸氣壓(Pa)與溫度的關係式如下:
lgp = -6620/T-1.255lgT+14.465
化學性質
金屬鋅在潮濕的空氣中會失去光澤。鋅在空氣中燃燒可以生成白色的
氧化鋅(Ⅱ)。如果延長加熱的時間,氧化鋅會變成黃色。
二溴化鋅(ZnBr
2)和二碘化鋅(ZnI
2)可以通過金屬鋅和溴、碘單質的直接反應而生成。
金屬鋅可以緩慢溶於稀酸中,生成含有Zn(Ⅱ)離子的溶液和氫氣。實際上Zn(Ⅱ)在溶液中是以配離子Zn(H
2O)
6的形式存在的。
金屬鋅和硝酸等氧化性酸的反應非常複雜,反應產物取決於反應時的條件。
金屬鋅可以溶解於
氫氧化鉀(KOH)等
鹼性溶液中,生成鋅酸鹽,如Zn(OH)
4。所得的溶液中也許還會含有其他含鋅化合物。
製備方法
金屬鋅可以實現工業化生產,因此通常無需在實驗室中製備它。大部分的鋅都是從其硫化物中提煉的。在工廠中烘烤硫化鋅,可生成氧化鋅(ZnO)。再用碳還原之,可生成金屬鋅。但在實際生產中,需要精妙的技術以確保產品中不含有其他氧化物雜質。

鋅製品
還有一種生產方法,就是電解。把粗製氧化鋅溶於硫酸中,生成硫酸鋅(ZnSO
4)的溶液,其中的主要雜質是
鎘。通過加入鋅粉,可把鎘沉澱為金屬鎘而互相分離。用鋁做陰極、
鉛銀合金做陽極電解硫酸鋅溶液,可以生成鍍在鋁表面的純鋅,在陽極會放出氧氣。
用區域精煉法可以以粗鋅得到高純鋅,可以製得99.9999%的單晶鋅。
套用領域
工業用途
鋅是十分重要的有色金屬原料之一,有良好的金屬性能(壓延性、耐磨性和抗腐蝕性),能與多種金屬製成物理與化學性能更加優良的合金,被廣泛套用於汽車、建築、
船舶、輕工搪瓷、醫藥、印刷、纖維等多個領域;同時具有優良的電化學性能,在腐蝕防護、電池製造等領域有著極為廣泛的套用。金屬鋅的消費量在有色金屬中僅次於銅和鋁,是國家經濟和社會發展的重要物質基礎。

鹼性鋅錳電池
在鋼材和鋼材製品的表面形成鍍鋅層。鍍鋅有優良的抗大氣腐蝕性能,在常溫下表面易生成一層保護膜,因此鋅最大的用途是用於鍍鋅工業,用於鋼材和鋼結構件的表面鍍層(如鍍鋅板),廣泛用於汽車、建築、船舶和輕工等行業。
21世紀後,西方國家開始嘗試直接用鋅合金板做屋頂覆蓋材料,其使用年限可長達120—140年,而且可回收再用,而用鍍鋅鐵板作屋頂材料的使用壽命一般為5—10年。同時,鋼帶熱浸鍍鋅量有顯著增長。
鋅能與許多金屬形成性質優良的合金材料。黃銅是銅與鋅的合金,青銅是銅、錫、鋅形成的合金,而銅、錫、鉛、鋅則形成耐磨合金。這些合金在機械工業、國防工業和交通運輸業中被廣泛套用。高純鋅製造的Ag—Zn電池,體積小而能量高,多用於飛機和航天的儀表上。
鋅自身的強度和硬度並不高,但加入鋁、銅和鈦等合金元素後,其強度和硬度大大提高。鋅合金的加工性比較優良,道次加工率可達60%—80%。中壓性能優越,可進行深拉延,並具有自潤滑性,延長了模具壽命,可用釺焊或電阻焊或電弧焊(需在氦氣中)進行焊接,表面可進行電鍍、塗漆處理,切削加工性能良好。在一定條件下具有優越的超塑性能。
鋅與銅、錫、鉛組成的黃銅,用於機械製造業。含少量鉛鎘等元素的鋅板可製成鋅錳乾電池負極、印花鋅板、有粉腐蝕照相制板和膠印印刷板等。
鋅—銅—鈦合金的綜合機械性能已接近或達到鋁合金、黃銅和灰鑄鐵的水平,其抗蠕變性能大幅度被提高。鋅銅鈦合金已廣泛套用於汽車、建築、電氣設備、家用電器及玩具等的零部件生產。
鋅是負電性金屬,標準電位為-0.76V;由於鋅價廉易得,在化學電源中鋅是套用最多的一種負極材料,如鋅-二氧化錳乾電池、鋅-空氣電池、鋅-銀蓄電池等。
鋅錳電池中鋅作為負極活性物質,兼作電池的容器和負極引電體,是決定電池貯存性能的主要材料。鋅-空氣電池又稱鋅氧電池,是金屬空氣電池的一種,鋅空氣電池比能理論值是1350W·h/kg,最新的電池比能量已達到了230W·h/kg,幾乎是鉛酸電池的8倍;鋅可與NH4CI發生作用,放出H正離子,鋅-MnO2電池正是利用鋅的這個特點。
醫療用途
氧化鋅還可用於醫藥、橡膠、油漆等工業。
分布情況
在自然界中不存在鋅的單質,但是有很多種重要的鋅礦,如
閃鋅礦(硫化鋅,ZnS)、
菱鋅礦(碳酸鋅,ZnCO
3)、
晶石(也是碳酸鋅,ZnCO
3)和
鐵閃鋅礦(含有
硫化亞鐵的硫化鋅,ZnS/FeS)。鋅廣泛分布於全世界,在
北美洲和
大洋洲有重要的鋅沉積層。

黃銅
據美國地質調查局2006年統計,世界已查明的鋅資源量約為19億噸。按2000年世界鋅礦山產量868.86萬噸計,現有鋅儲量和儲量基礎靜態保證年限分別為20多年和40多年。
中國鋅礦儲量居世界第一位,已探明保有儲量為9278萬噸。鋅保有儲量主要集中在雲南(2500萬噸)、內蒙古(1272.50萬噸)、甘肅(783.94萬噸)、廣西(680.78萬噸)、湖南(650.69萬噸)、廣東(634.37萬噸)和四川(502.05萬噸)七省區,占全國總保有儲量的71%。
安全措施
環境危害
鋅會導致植物發育遲緩和衰老。
健康危害
重金屬鋅的危害常表現在過量引起的急性中毒表現為嘔吐、腹瀉、頭痛和肌肉收縮失調。慢性中毒主要表現在與其他礦物質元素的相互拮抗所產生的後果,如影響鈣的吸收和銅的代謝。有關疾病包括癌症、貧血、腎臟病、急性心肌梗死、類風濕關節炎、
痤瘡、動脈硬化、血栓性脈管炎、冠心病、視覺減退、脫髮、皮膚乾燥無光、易生粉刺、白內障、兒童多動症、牙周病、克山病、口腔潰瘍和肝脾腫等。鋅會導致人體免疫力降低、動脈硬化、影響骨骼生長發育。
毒理資料
金屬鋅無毒,但是會刺激人的皮膚,並且非常容易引起火災。絕大多數種類的普通鋅鹽沒有顯著的毒性,但是少數鋅鹽會致癌。有些鋅化合物可用於生產食品。工業廢氣中排放的鋅會導致肺癌。
儲存運輸
儲存方法
儲存於陰涼、乾燥、通風良好的專用庫房內,遠離火種、熱源。庫溫不超過32℃,相對濕度不超過75%。包裝密封。應與氧化劑、酸類、鹼類、胺類、氯代烴等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
運輸方法
鋅錠起運時包裝要完整,裝載應保險。運送過程中要保證容器不走漏、不坍毀、不掉落、不損壞。禁止與氧化劑、食用化學品等混裝混運。運送途中應防曝曬、雨淋,防高溫。