Kẽm (Zn) là một nguyên tố hóa học nổi bật với các ứng dụng đa dạng và tính chất độc đáo. Được biết đến rộng rãi trong công nghiệp và sinh học, kẽm góp phần khá lớn vào cuộc sống hằng ngày của con người cũng như trong nhiều quy trình kỹ thuật. Dưới đây là một cái nhìn chi tiết về nguyên tố kẽm.
Vị trí trong bảng tuần hoàn
- Số hiệu nguyên tử: 30
- Nhóm: Nhóm 12
- Chu kỳ: Chu kỳ 4
- Khối lượng nguyên tử: Khoảng 65.38 u
Cấu trúc nguyên tử
- Số proton: 30
- Số electron: 30
- Số neutron: Thông thường, kẽm có khoảng từ 30 đến 36 neutron.
- Cấu hình electron: [Ar] 3d¹⁰ 4s²
Đồng vị của kẽm
- Kẽm có năm đồng vị ổn định, bao gồm Zn-64, Zn-66, Zn-67, Zn-68, và Zn-70, trong đó Zn-64 là đồng vị phổ biến nhất với tỷ lệ phong phú tự nhiên lên đến khoảng 48,6%.
Tính chất vật lý
- Trạng thái: Ở điều kiện tiêu chuẩn, kẽm là kim loại rắn.
- Màu sắc: Màu xám xanh
- Mùi vị: Kẽm không có mùi vị đặc trưng.
- Điểm nóng chảy: 419.5 °C
- Điểm sôi: 907 °C
- Khối lượng riêng: 7.14 g/cm³ ở 25°C
Tính chất hóa học
- Hoạt động hóa học: Kẽm là một kim loại có hoạt động trung bình, dễ dàng phản ứng với axit để phóng thích khí hydro. Ví dụ phản ứng với axit clohydric (HCl): [ Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ ]
- Phản ứng với không khí: Tại điều kiện thông thường, kẽm tương đối ổn định nhưng sẽ bị oxy hóa khi gia nhiệt, tạo thành lớp oxit kẽm bảo vệ bề mặt bên ngoài.
- Vai trò trong hợp chất: Kẽm thường đóng vai trò là ion dương (Zn²⁺) trong các hợp chất hoá học của nó.
Ứng dụng của kẽm
- Mạ kẽm: Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của kẽm là trong quá trình mạ kẽm, làm lớp bảo vệ cho sắt và thép, giúp ngăn chặn hiện tượng ăn mòn.
- Hợp kim: Kẽm là thành phần chính trong các hợp kim như đồng thau (với đồng) và là một phần quan trọng trong sản xuất nhôm kẽm.
- Dược phẩm: Kẽm được sử dụng trong nhiều loại dược phẩm, bao gồm thuốc mỡ để điều trị da, nhờ vào tính chất chữa lành và kháng viêm.
- Pin: Kẽm được sử dụng rộng rãi trong các loại pin, bao gồm pin kẽm-carbon và pin kiềm.
- Nông nghiệp: Kẽm là một vi chất dinh dưỡng quan trọng, được sử dụng trong phân bón để cải thiện năng suất cây trồng.
Vai trò sinh học
- Enzyme: Kẽm là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người, tham gia vào nhiều quá trình sinh học quan trọng nhờ việc là thành phần của nhiều enzyme và protein.
- Chức năng miễn dịch: Kẽm đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chức năng hệ thống miễn dịch, tăng cường sức đề kháng của cơ thể chống lại bệnh tật.
- Phát triển: Kẽm cần thiết cho tăng trưởng và phát triển tế bào, bao gồm cả quá trình phân chia tế bào và tổng hợp DNA.
Nguồn gốc và phân bố
- Nguồn gốc: Kẽm chủ yếu được khai thác từ các mỏ quặng kẽm như kẽm blende (ZnS), kẽm than (ZnCO₃), và khoáng sản chứa silicate kẽm.
- Phân bố địa lý: Các mỏ kẽm lớn nằm ở các quốc gia như Trung Quốc, Australia, Peru, Hoa Kỳ và Canada.
An toàn và lưu ý
- Khí thoát ra: Khi kẽm bị nung chảy, khói kẽm oxit thoát ra có thể gây hại nếu hít phải.
- Phơi nhiễm: Việc sử dụng kẽm trong thực phẩm và dược phẩm cần phải tuân theo khuyến cáo về liều lượng để tránh nguy cơ nhiễm độc kẽm.
Kẽm không chỉ là một kim loại đa dụng mà còn đóng vai trò thiết yếu trong việc cải thiện và bảo vệ sức khỏe con người cũng như môi trường sống. Sự kết hợp giữa tính chất hóa học, vật lý và ứng dụng rộng lớn đã khiến cho kẽm trở thành một trong những nguyên tố quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và đời sống.
Comments