عمومی

هر آنچه باید در رابطه با فلز روی بدانید!

روی (Zinc) یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۳۰ و نماد Zn  و اولین عنصر گروه ۱۲ است. روی در دمای اتاق یک فلز شکننده با ظاهری نقره ای – آبی است.

این فلز از بعضی جهات شبیه منیزیم است مثلا هر دو عنصر فقط یک حالت اکسیداسیون طبیعی (+۲) را نشان می دهند و یون های هر دو از نظر اندازه مشابه هستند.

روی بیست و چهارمین فلز موجود در پوسته زمین از نظر وفور است و مهمترین سنگ معدن آن اسفالریت است که بیشتر در استرالیا ، آسیا و ایالات متحده متمرکز هستند. این فلز با روش شناور سنگ معدن ، برشته کردن و استخراج نهایی با استفاده از برق (الکترودینگ) بدست می آید. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

تاریخچه استفاده از فلز روی

قرن ها قبل از اینکه Zn به عنوان یک فلز شناخته شود از آن برای ساخت برنج (آلیاژ روی و مس) و اهداف دارویی استفاده می شد. فلز روی و اکسید آن ابتدا در هند بین سده های یازدهم و چهاردهم و در قرن هفدهم در چین تولید شد . اگرچه کشف فلز خالص توسط شیمیدان آلمانی آندریاس مارگراف  در سال ۱۷۴۶ صورت گرفت.

این فلز دارای هزاران مورد استفاده صنعتی و بیولوژیکی است و به عنوان یک فلز پایه در درجه اول برای گالوانیزه فولاد استفاده می شود ، فرآیندی که از فلز در برابر خوردگی ناخواسته محافظت می کند. آلیاژهای Zn از جمله برنج ، برای طیف گسترده ای از برنامه ها از اجزای دریایی مقاوم در برابر خوردگی گرفته تا آلات موسیقی مورد استفاده قرار می گیرد.

روی برای تمام اشکال حیات روی زمین بسیار مهم و ضروری است و در بیش از ۳۰۰ آنزیم استفاده می شود. کمبود زینک در سال ۱۹۶۱ به عنوان یک مشکل بالینی سلامت شناخته شد. این ترکیب به عنوان یک مینرال برای رشد سلولی مناسب و میتوز ، باروری ، عملکرد سیستم ایمنی بدن ، احساس طعم و بو ، پوست سالم و بینایی بسیار حائز اهمیت است.

زینک یک ماده معدنی ضروری است که  حدود دو میلیارد نفر در جهان دچار کمبود آن هستند. در كودكان ، كمبود Zn باعث تاخیر رشد ، تاخير در بلوغ جنسی ، حساسيت به عفونت و اسهال می شود. آنزیم هایی که یک اتم روی در مرکز واکنش خودشان دارند مانند الکل دهیدروژناز در انسان بسیار فراوان هستند.

هر آنچه باید در رابطه با فلز روی بدانید!
هر آنچه باید در رابطه با فلز روی بدانید!

ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی فلز روی

روی یک فلز ضعیف و شکننده با نصف استحکام کششی فولاد کربنی نرم است و به طور کلی در کاربردهای تحمل بار مورد استفاده قرار نمی گیرد اگرچه قطعات مکانیکی ارزان قیمت می توانند به صورت ریخته گری با این فلز تهیه شوند.

از نظر سختی Zn خالص مقاومت کمی دارد و به طور کلی شکننده است  اما آلیاژهای آن مقاومت نسبتاً بالایی نسبت به سایر آلیاژهای ریخته گری دارند.

این فلز تراکم کمتری نسبت به آهن داشته و ساختار کریستالی شش وجهی دارد. این فلز دارای نقطه ذوب و جوش نسبتا پایین است و با آلومینیوم ، آنتیموان ، بیسموت ، طلا ، آهن ، سرب ، جیوه ، نقره ، قلع ، منیزیم ، کبالت ، نیکل و سدیم آلیاژ تشکیل می دهد.

از نظر انعطاف پذیری در درجه حرارت بین ۲۱۲ و ۳۰۲ درجه فارنهایت Zn تبدیل به یک فلز رسانا و چکش خوار می شود اما در دماهای بالا به حالت شکننده بر می گردد. در آلیاژها این خاصیت نسبت به فلز خالص بهبود می یابد و به این ترتیب امکان استفاده از آن در روشهای پیچیده تر فراهم می شود.

رسانایی زینک متوسط است ولی خواص الکتروشیمیایی قوی دارد. با این حال ، به خوبی در باتری های قلیایی و در طول فرآیند گالوانیزه عمل می کند.

کاربردهای امروزه فلز روی

اکنون روی بعد از آهن ، آلومینیوم و مس چهارمین فلز پرکاربرد جهان است. این ماده دارای خاصیت ضد خوردگی قوی بوده و با سایر فلزات پیوند برقرار می کند. در نتیجه ، حدود نیمی از Zn  که تولید می شود در گالوانیزه روی استفاده می شود که این فرآیند شامل اضافه کردن لایه های نازک از این فلز به آهن یا فولاد برای جلوگیری از زنگ زدگی است.

استفاده بعدی از این فلز به عنوان آلیاژ است. روی با مس (برای تشکیل برنج) و سایر فلزات ترکیب می شود تا موادی را تولید کند که در خودروها ، قطعات الکتریکی و وسایل خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. سومین کاربرد قابل توجه  Zn در تولید اکسید روی (مهمترین ماده شیمیایی روی از نظر میزان تولید) است که در ساخت لاستیک و به عنوان یک پماد محافظ پوست مورد استفاده قرار می گیرد.

این ترکیب برای سلامتی نیز بسیار مهم است و یک عنصر ضروری برای رشد و تکامل مناسب انسان ، حیوانات و گیاهان است. بدن انسان بالغ حاوی ۲ تا ۳ گرم زینک است که مقدار مورد نیاز آنزیم ها و سیستم ایمنی بدن برای عملکرد صحیح است. این ماده همچنین برای تشخیص طعم ، بو و التیام زخمها حائز اهمیت است. مقدار کمی Zn در بسیاری از غذاها مانند صدف ، گوشت گاو و بادام زمینی وجود دارد.

کمبود زینک شایع ترین کمبود ریز مغذی در گیاهان زراعی به نظر می رسد. کمبود این مینرال به ویژه در خاک های با pH بسیار بالا رایج است. گیاهانی که در خاک های با کمبود روی رشد می کنند بیشتر مستعد ابتلا به بیماری هستند. بنابراین یکی دیگر از کاربردهای این ماده در کشاورزی است.

عوارض و خطرات فلز روی

اگرچه زینک برای سلامتی مطلوب مورد نیاز است اما مصرف بیش از حد آن می تواند مضر باشد. جذب بیش از حد Zn باعث مهار جذب مس و آهن می شود. یون روی آزاد  در محلول برای گیاهان ، بی مهرگان و حتی ماهی های مهره دار بسیار سمی است.

یون روی آزاد یک اسید لوئیس قدرتمند و خورنده است. اسید معده حاوی اسید هیدروکلریک است که در آن روی فلزی به آسانی حل می شود و به کلرید روی خورنده تبدیل می شود. شواهد نشان می دهد که افرادی که روزانه ۱۰۰-۳۰۰ میلی گرم زینک مصرف می کنند ممکن است دچار کمبود مس شوند و این مسئله بر روی کلسترول نیز تاثیر منفی خواهد گذاشت.

تاثیرات زیست محیطی فلز روی

پالایش سنگ معدن سولفیدیک روی حجم زیادی از دی اکسید گوگرد و بخار کادمیوم تولید می کند. سایر مواد باقیمانده ها نیز حاوی مقادیر قابل توجهی فلزات هستند که باعث آلودگی محیط زیست می شود.

مقدار این فلز در رودخانه هایی که در مناطق صنعتی و معدن وجود دارد می تواند تا  ppm 20باشد. تصفیه مؤثر فاضلاب این مسئله را به شدت کاهش می دهد. به عنوان مثال تصفیه آب رودخانه راین ، سطح روی را به  ppb 50 کاهش داده است. غلظت روی به میزان  ppm 2  بر میزان اکسیژن موجود در خون ماهی ها تأثیر منفی می گذارد.

خاک های آلوده به این فلز از معدن ، پالایش یا کوددهی با لجن حاوی روی می توانند حاوی چندین گرم Zn در هر کیلوگرم خاک خشک باشند. سطح روی بیش از  ppm 500 در خاک باعث اختلال در توانایی گیاهان در جذب سایر فلزات اساسی مانند آهن و منگنز خواهد شد.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
بستن