| Çinko |
|
|
|
Çinko, nemli havada kararan ve hava ile temasında parlak mavimsi-yeşil bir alevle yanarak geriye “çinko-oksit” gazını veren kısmen reaktif, mavi- gri bir metaldir. Asitler, alkali metaller ve metal olmayanlarla reaksiyona girer. Eğer tamamen saf değil ise, çinko etkisi azaltılmış asitlerle tepkimeye girerek hidrojeni açığa çıkarır. Çinkonun genel kabul görmüş oksitlenme durumu +2’dir. Çinko metali, 100 °C’den 210 °C’ye kadar (212 °F - 410 °F) dövülebilir ve kolayca farklı şekillere sokulabilir. 210 °C (410 °F)’nin üzerinde, metal daha kırılgan olur ve vurarak ezilip toz haline getirilebilir. Çinko manyetik değildir.
Çinko, yerkabuğundaki 23. en sık rastlanan elementtir. En çok çıkarılan çinko maden cevheri (sfalerit, ZnS çinko-sülfür), yaklaşık olarak %10 demir ve %40–50 çinko ihtiva eder. Çinko çıkarılan diğer mineraller smitsonit (çinko karbonat) , hemimorfit (çinko silikat), ve franklinittir ( (Fe,Mn,Zn)(Fe,Mn)2O4). Dünyada kalan çinko rezervlerinin 46 yıllık ihtiyacı karşılayacağı tahmin edilmektedir. Dünya’da en büyük çinko üreticilerinin başlıcalar Çin, Avustralya ve Peru’daki maden ocaklarıdır. British Geological Survey’in yayınladığı rapora göre 2005’te Çin dünya çapında çinko üretiminin hemen hemen dörtte birlik kısmını üretmiştir. Belçika’daki Umicore, İrlanda’daki Tara, Galmoy, Lisheen ve İsveç’teki Zinkgruvan, Avrupa’daki bazı maden ocakları ve rafinerilerdir. Çinko metali, ekstraktif metalürji kullanılarak üretilir. Çinko sülfür mineralleri köpüklü yüzdürme metodu kullanılarak yoğunlaştırılır ve daha sonra genellikle çinko sülfatı çinko okside dönüştürmek için pirometalürji kullanılarak kızartılır. Çinko oksit, gittikçe güçlendiren sülfürik asit (H2SO4)’in birkaç basamaktan geçirilerek çinko sülfata (ZnSO4) çevrilir. Genellikle demir başka yabancı maddeler ile birlikte jarozit ve göthit olarak çinkodan ayrıştırılır. En son arındırma işleminde de çinko tozunun kullanılarak bakır, kadmiyum ve kobalt 2–3 farklı aşamada ayrıştırılır. Çinko metal daha sonra saflaştırılmış çinko sülfat solüsyonundan elektroliz yöntemi ile katot olarak kullanılan alüminyum levhalarda biriktirilerek elde edilir.. Çinko katotlar ya doğrudan dökümhaneye gönderilerek ingotlar halinde dökülür ya da alüminyum ile alaşımlandırılır. Elektrolit çinko sülfat solüsyonları elektrolizin etkili olabilmesi için çok saf olmalıdır. Yabancı maddeler, ayrıştırma voltajını değiştirerek elektroliz hücrelerinin çinko yerine hidrojen gazı üretmesine neden olabilir. Çinkoyu elektroliz ile ayrıştırmada kullanılan iki genel yöntem vardır: düşük akım yoğunluklu işlem ve Tainton yüksek akım yoğunluklu işlem. Bu yöntemlerden birincisi elektrolit sıvı olarak %10luk sülfürik asit kullanır. Bu yöntemde metrekare başına 270–325 Amperlik akım yoğunluğu sağlanır. İkinci yöntem de ise %22-28lik sülfürik asit çözeltisi kullanılırken akım yoğunluğu metrekarede 1000 ampere çıkar. Bu yöntem daha yüksek saflık oranı ve elektrolit sıvı hacmi başına daha yüksek üretim kapasitesi vermekle beraber daha yüksek ısılara çıkar ve elektrolizin yapıldığı kabın daha çabuk korozyona uğramasına neden olur. Her iki yöntemde de elde edilen 1 ton çinko için yaklaşık 3900 Kwh’Lık (14 MJ) elektrik harcanır. Bu yöntemlerin yanı sıra çinko oksidin karbon kullanarak indirgendiği ve sonrasında karbon monoksit gazında çinkonun damıtıldığı pirometalurjik yöntemler mevcuttur. Bu yöntemler arasında Belçika yatay damıtma işlemi, New Jersey sürekli dikey damıtma işlemi ve St. Joseph Lead Company’nin elektrotermal yöntemi bulunur. Belçika yönteminde kurşun, kadmiyum, demir, bakır ve arsenik gibi yabancı maddelerin tekrar damıtılması gerekir. New Jersey yönteminde Belçika yönteminde bulunmayan bir damıtma bölümü daha mevcuttur. Bu yöntem ile yan ürünlerin de ayrıştırılarak yan ürün olarak satılması mümkündür. Joseph Lead Company’nin elektrotermal yönteminde çinko oksit ve kok kömür karışımı ateş yerine içinden elektrik akımı geçirilerek ısıtılır. Diğer bir pirometalurjik yöntem ise ani ergitme yöntemidir. Ancak bu yöntemle elde edilen çinko oksit, hidrometalurjik alternatifine göre daha düşük safiyette çinko üretimine yol açar. Çinko oksit işleminin daha az uygulaması vardır, fakat iyi kaliteli cevherlerden hidrometalurji ile çinko elde edilmesinde başarı sağlanmıştır. Çinko’nun en çok kullanıldığı alaşım pirinçtir. Burada bakır %9 ile %45 arası çinko ve düşük miktarlarda kurşun ve kalay ile alaşımlandırılır. %85–88% çinko %4–10 bakır ve %2–8 alüminyum’dan yapılan alaşım bazı özel rulman ve bilyelerde kullanılır. Düşük miktarlarda bakır, alüminyum ve magnezyum ile yapılan çinko alaşımları dökümlerde kullanılır. Buna bir örnek çinko alüminyumdur. İçinde kurşun bulunan benzer alaşımlar saçlar haline getirilebilir. %96 çinko, %4 alüminyum alaşımı demir alaşımlarının pahalı olacağı küçük çaplı üretimlerde damga kalıbı olarak kullanılır. Çinko oksit en bilinen ve en çok kullanılan çinko bileşiğidir. Boyada kullanılan beyaz pigmentlerde kullanılır. Ayrıca kauçuk endüstrisi ve opak güneş kremlerinde kullanılır. Endüstride kullanılan diğer çinko bileşikleri çinko klorit (deodorantlarda), çinko pirition (kepek şampuanlarında), çinko sülfit (fosforlu boyalarda) çinko metil veya çinko dietildir (organik laboratuarlarda) Tüm Çinko üretiminin yaklaşık dörtte biri çinko bileşikleri olarak kullanılır. Doğal olarak bulunan çinkonun 5 kararlı izotopu bulunur: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, ve 70Zn. Bunlardan 64Zn (%48,6 ile) en sık rastlanan izotoptur. Bunun dışında çinkonun 21 radyoizotopu belirlenmiştir. Bunlardan en kararlıları 244,26 günlük yarı ömrüyle 65Zn ve 46,5 saat ile 72Zn izotoplarıdır. Geri kalanların yarı ömürleri 14 saatten az hatta çoğunun yarı ömrü 1 saniyeden azdır. Elementin ayrıca 4 meta hali vardır. Çinko nükleer silahların güçlendirilmesinde kullanılmak için de düşünülmüştür (bu uygulamalarda düşünülen diğer malzeme olarak kobalt daha etkilidir). Teoriye göre patlayan bir termonükleer bombadan çıkan yoğun yüksek enerjili nötron ışımasında maruz kalan zenginleştirilmiş 64Zn, 244 günlük yarı ömürlü radyoaktif izotop 65Zn’a dönüşerek 2,27 MeV’lik gama ışıması üretecektir. Bu da nükleer silahın nükleer serpinti etkisini bir kaç gün daha uzatacaktır. Böyle bir silahın üretilip test edilip edilmediği bilinmemektedir. Çinko Yıllık üretimde bakır, alüminyum ve demirin ardından en yaygın kullanılan dördüncü metaldir. Çinko çeliği galvaniz veya parker yöntemi ile kaplanarak paslanmasını önlemekte kullanılmaktadır. Çinko alaşım, pirinç, nikellenmiş gümüş daktilo metali, çeşitli lehimli formüllerde ve Alman gümüşünde de kullanılmaktadır Çinko 1982den beri ABD 1 Sentlik bozuk para yapımında kullanılan temel metaldir. Çinko otomobil endüstrisindeki metal kalıp dökümlerinde kullanılmaktadır. Bazı pillerin gövdelerinde kullanılmaktadır. En yaygın olarak ise alkalin pillerinin artı kutuplarında kullanılır. Çinko teoride, çinko-hava temelli yakıt hücrelerinde anot veya yakıt olarak kullanılır. Çinko tekne ve gemilerde deniz suyundan kaynaklanan korozyonu engellemek için kullanılan katot koruma yönteminde anot olarak kullanılır. Çinko günümüzde Orgların bas ton borularında kurşunun yerini almaktadır. Bu notalarda kurşun-kalay alaşımı ile çinko boruların arasında neredeyse hiç tını farkı bulunmamaktadır, ayrıca daha ekonomik ve hafiftir. En iyi org yapımcıları bile çinkoyu bu amaçla kullanmaktadır. Çinko oksit boyalarda beyaz pigment olarak veya kauçuk/lastik endüstrisinde aktivatör olarak kullanılmaktadır. Çinko Oksit nemlendirici merhem olarak, güneş ve rüzgar yanıklarına karşı kullanılabilir. Ayrıca Bebek bezlerine ufak bir tabaka halinde sürülerek pişiklerin engellenmesinde kullanılabilir. Yaşlanma ile gelen göz bozulmasına karşı etkili olduğuna dair araştırmalar da mevcuttur. Çinko klorit deodorant olarak ve ahşap koruyucularda kullanılmaktadır. Çinko sülfit fosforlu boyalarda ve pigmentlerde (örneğin saat yelkovan ve akrepleri üzerlerinde) kullanılmaktadır. Çinko Metil ((Zn(CH3)2) bazı organik reaksiyonlarda kullanılmaktadır. Çinko stearat yağlayıcı bir plastik katkısıdır. Kalamin (Çinko hidroksi Karbonat ve Silikat karışımı) pişikleri tedavi etmekte kullanılmaktadır. Çinko bunların dışında reçetesiz satılan vitamin ve mineral haplarında bulunmaktadır. Çinko’nun antioksidan özelliklere sahip olup ten ve kas yaşlanmasını yavaşlattığına inanılmaktadır. Daha yüksek dozajlarda alınan çinkonun yaraların iyileşmesini hızlandırdığına inanılır. Bu amaçla çinko asetat ve çinko glokonat kullanılmaktadır. Çinko Glokonat glisin ve çinko asetat ayrıca boğaz pastilleri ve tabletlerinde kullanılmaktadır. 
|