الذهب

الزنك Zinc واكتشافه في جسم الانسان

 

الزنك أو الخارصين من عناصر السلسلة الأولى في الفلزات الإنتقالية، وللمعدن أهمية كبيرة في الصناعة، كما أنه من المعادن الأساسية لجسم الإنسان، حيث أنه احد المكونات الرئيسية لهرمون الأنسولين، ويوجد العنصر في المجموعة 12 من الجدول الدوري.

معدن الزنك (Zinc Metal)

معدن الزنك (Zinc Metal)

الخارصين أو الخارصيني التسمية العربية لمعدن (Zinc)، ويختلف الكثير من العلماء اللغويون حول أصل التسمية حيث يرى البعض أن الكلمة أصلها لاتيني ومعناها الراسب أبيض اللون، ويرى آخرون أنه اسم مأخوذ من المصطلح الألماني “Zinke” ومعناها أسنان المشط حيث أن شكل العنصر الخام في فرن الصهر شبيه بأسنان المشط.

استخدم المعدن منذ أزمان بعيدة حيث تم العثور على تمثال في الموقع الأثري داقية أي رومانيا حاليًا، يحتوي هذا التمثال 87.5% من المعدن، بالإضافة إلى حلى مصنوعة من السبائك وتحتوي على ما يقارب 80% أو 90% من القصدير والحديد والرصاص ومعادن أخرى يدخل في تركيبها المعدن ويعود تاريخ اكتشافها لأكثر من 2500 سنة.

ولقد تم استخدام النحاس الأصفر وهو عبارة عن سبيكة من المعدن الخارصيني والنحاس وكان ذلك في القرن العاشر قبل الميلاد، ولقد بدأ انتاج المعدن في الهند بعد القرن 13، أما في أوروبا فحتى نهاية القرن الـ  16 لم يكن المعدن معروفًا، وفي عام 1746 تم منح العالم الألماني أندرياس سيغسمون مارغان فرض من أجل اكتشاف الخصائص المعدنية له.

أما الخواص الكهروكيميائية للمعدن الخارصيني فتم اكتشافها عن طريق لويجي جالفاني واليساندرو في سنة 1800.

اكتشاف (Zn element)

أما عن اكتشاف (Zinc Metal)  فلقد جاء متأخرًا مقارنة باكتشاف معادن أخرى كالنحاس، والرصاص والحديد، ولقد تم اكتشافه في الصين والهند في القرن 14، حيث وجد في الصين عملات معدنية تتركب من 99% من المعدن و1% من النحاس وكان ذلك في الفترة ما بين 1368 إلى 1644م.

وفي الهند تم العثور على أدوات تدل على عمليات صهر المعدن ولقد تمت عمليات الصهر في القرن 14 الميلادي، ويعود تأخر اكتشاف  (Zink Metal) إلى انخفاض درجة غليانه حيث أن المعدن الخارصيني غالبًا ما يوجد في الطبيعة مع الرصاص والذي يتم صهره داخل أفران تحت درجة حرارة 1000 درجة مئوية فسرعان ما يتبخر المعدن ولا يتبقى إلا الرصاص.

ولقد تمكن هنكل من تحضير المعدن الخارصيني من خام السميثسونيت (ZnCo3) في عام 1721 ولكنه لم يعلن عن الطريقة، ولكن في عام 1746 قام الألماني مارجراف في برلين من انتاج المعدن وذلك بتقطير خام السميثسونيت في إناء مغلق ويُعد أول من توصل إلى تحضير المعدن الخارصيني معمليًا.

معدن الزنك (Zinc Metal)

الزنك في جسم الإنسان

المعدن الخارصيني من المعادن الأساسية ويشمل ذلك عملية نمو الجنين قبل الولادة وبعدها، ويؤثر نقص (Zn element) على حوالي ملياري شخص في الدول النامية ويرتبط بالكثير من الأمراض التي تصيب الأطفال؛ حيث يتسبب نقصه في تأخر النمو وتأخر النضج الجنسي وقابلية الإصابة بالإسهال والعدوى، ويترتب على استهلاك المعدن بكميات زائدة إلى نقص النحاس والخمول والإجهاد والترنح.

الخارصين عنصر أساسي في جسم الإنسان حيث يتواجد بتركيز عالي في خلايا الدم كمكون أساسي من إنزيم الأنهيدراز الكربوني، والذي يعمل على تعزيز العديد من التفاعلات المتعلقة بعملية التمثيل الغذائي لثاني أكسيد الكربون.

كما أنه يعمل على مساعدة البنكرياس في تخزين الأنسولين، بالإضافة إلى أنه يُعد من مكونات بعض الإنزيمات والتي تعمل على هضم البروتين في الجهاز الهضمي.

الزنك في البيئة

يتوفر الخارصين في الطبيعة في شكل مركبات في خامات ولا يوجد بشكل حر، نسبته في القشرة الأرضية (0.02)% ومن أغنى الدول بالمعدن الخارصيني (الولايات المتحدة الأمريكية، ثم كندا، ثم روسيا، وأستراليا، والمكسيك، واليابان).

ويوجد على شكل خام يشتمل على كبريتيد الفضة، أو كبريتيد الرصاص، أو كبريتيد الزنك ويتم فصل هذه الكبريتيدات في المناجم من خلال ترسيبها بشكل دقيق وخلطها بالماء وكيميائيات التعويم ثم يتم إزاحة كبريتيدات الرصاص والفضة مع الزبد الناتج في أوعية التعويم.

ثم يتم إضافة مواد كيميائية أخرى إلى المواد المترسبة في قاع أوعية التعويم حتى يتم انتاج كبريتيد الزنك والذي يتم تحويله إلى أكسيد الخارصين والذي يتم غسله للحصول على محلول أكسيد الخارصين.

وبالكهرباء يتم تحليل محلول أكسيد الخارصين حتى يتم انتاج فلز الخارصين، وخلال هذه العملية ينتج حمض الكبريتيك كناتج ثانوي.

خصائص الزنك (Properties of Zinc)

الخصائص الكيميائية (Chemical Properties )

المعدن الخارصيني عنصر كيميائي رمزه (Zn) ويقع في الجدول الدوري ضمن السلسلة الأولى في الفلزات الانتقالية، ورقمه الذري (30)، وهو العنصر الأول في المجموعة 12 من الجدول الدوري.

وخصائصه تشبه المغنسيوم، ويُعد  (Zn Element) العنصر رقم 24 بين العناصر الأكثر وفرة على مستوى القشرة الأرضية ويوجد لديه 5 نظائر مستقرة، وخاماته الرئيسية هي (سفاليريت، كبريتيد الزنك).

الخارصين هش ومتبلور في درجات الحرارة العادية، ولونه أبيض مزرق، والمعدن قابل للطرق عند تسخينه في درجات الحرارة بين 110 و 150 درجة مئوية، والمعدن متفاعل إلى حد ما مع الأكسجين كما أنه يتفاعل مع الأحماض المخففة لإنتاج الهيدروجين.

الخصائص الفيزيائية لعنصر الزنك

  • نقطة الغليان: 907.
  • الكثافة: 7.14.
  • نقطة الانصهار: 419.5.
  • حالة المواد: متعدد البلورات.
  • معامل الحجم: 69.4.
  • معامل الشد: 104.5.
  • معامل التمدد الحراري: 31.0.
  • حرارة التبخر الكامنة: 1748.
  • حرارة الانصهار الكامنة: 111.

المعدن الخارصيني فلز أبيض لامع صلب وبنيته بلورية على شكل نظام بلوري سداسي، ويصبح المعدن لينًا في درجات الحرارة التي تتراوح بين 100 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية ويصبح قابل للسحب والطرق وأكثر هشاشة، وأقل كثافة من الحديد والقصدير.

المعدن الخالص ينصهر بداية من درجة الحرارة 419.53 درجة مئوية ويغلي بداية من درجة الحرارة 907 درجة مئوية، وأثناء احتراقه ينتج لهب ذات لون أخضر مزرق ويكشف عنه من خلال اختبار اللهب، والمعدن موصل للكهرباء كما أنه مقاوم للصدأ، وعند تفاعل الخارصين مع حمض الكلوريدريك ينتج عنه غاز ثنائي الهيدروجين.

استخدامات معدن الزنك (Uses of Zinc)

  • يستخدم المعدن بشكل أساسي في جلفنة الحديد حيث يتم استخدام ما يزيد عن 50% من الخارصين المعدني في الصلب المجلفن.
  • له أهمية كبيرة في تحضير السبائك.
  • يستخدم للألواح السالبة في بعض البطاريات الكهربائية والسقف والمزاريب في تشييد المباني.
  • يُعد الخارصين المعدن الأساسي المستخدم في صنع البنسات الأمريكية.
  • يستخدم في صب القوالب في صناعة السيارات.
  • أكسيد الزنك يستخدم كصبغة بيضاء في الألوان المائية أو الدهانات.
  • يستخدم كمنشط في صناعة المطاط.
  • يستخدم في صناعة البلاستيك ومستحضرات التجميل وورق وآلة التصوير وورق الحائط وأحبار الطباعة.
  • يستخدم كمحفز أثناء التصنيع وكمشتت للحرارة في المنتج النهائي.
  • يستعمل المعدن الخارصيني في تحضير الهيدروجين كنتيجة لتفاعله مع محلول (HCL).
  • يستخدم في تصنيع الهياكل والتصاميم المختلفة.
  • يستخدم في تصنيع العلب المستخدمة في حفظ المواد الغذائية.
  • يستخدم في الصناعات التعدينية لترسيب بعض العناصر النادرة.

الدور الحيوي للزنك

  • يدخل في تركيب عدد من الخمائر.
  • هام جدًا لتصنيع الإنسولين.
  • جزء من المعدن الخارصيني مكون لخميرة الأنهيدراز والتي تلعب دور كبير في عملية التنفس.
  • يزيد من مقاومة الجسم ومناعته ضد العدوى.
  • مركبات الخارصين تستخدم في تحضير العديد من أدوية الأمراض النفسية.
  • يستخدم في تحضير بعض الأدوية المخففة للإضطرابات السمعية.

المصادر

 

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

إغلاق