Arama

Elementler - Çinko - Tek Mesaj #1

Baturalp - avatarı
Baturalp
Ziyaretçi
1 Şubat 2007       Mesaj #1
Baturalp - avatarı
Ziyaretçi

ÇİNKO (Zn)

Ad:  Çinko.JPG
Gösterim: 1617
Boyut:  33.3 KB

Kimyasal element; periyodik tablonun Ilb grubunda (çinko grubu) yer alan, erime noktası düşük, yaşam için gerekli ve çok geniş kullanım alanı olan bir metaldir.

Çinko, Roma döneminde, bakırla yaptığı pirinç alaşımı halinde bilinirdi. Çinkoyu metal halde ilk kez 13. yüzyılda Hintli metalurjistler ayırmış, 16. yüzyılda ise Çinli metalurjistler yaygın olarak üretmeye başlamışlardır. Batıda, ticari amaçlı çinko üretimi 18. yüzyıl ortalarında İngiltere’de William Champion’ın çabalarıyla yaygınlaştı.

Bulunduğu yerler, kullanım alanları ve özellikleri. Doğada bakırdan biraz daha bol miktarda bulunan çinkonun yerkabuğundaki dağılımı ton başına ortalama 65 gr’dir. En yaygın çinko minerali olan sfalerit (çinkoblend) ile bunun yükseltgeme ürünleri smitsonit ve hemimorfit, Yerdeki çinko cevherlerinin yaklaşık tamamını oluşturur. (Yalnızca ABD’de, New Jersey’deki Og- densburg’da bulunan çinko mineralleri franklinit, vilemit ve zinkit yatakları, bugün ticari önemini yitirmiştir.) Avustralya, Yeni Zelanda ve ABD’de, çinkonun doğada serbest metal halinde bulunduğuna ilişkin iddialar henüz kanıtlanmış değildir. Mineralojik özellikleri için bak. doğal elementler (tablo).

Çinko, insan vücudunda eser halinde bulunan ve yaşam açısından gerekli olan elementlerden biridir. Kırmızı kan hücrelerinde yoğun halde bulunur ve karbon dioksit metabolizmasına ilişkin birçok tepkimenin oluşmasını sağlayan karbonik anhidraz enziminin önemli bir bölümünü oluşturur. Pankreasta bulunan çinko, insülin depolanmasına yardım eder. Ayrıca, proteinlerin mide ve incebağırsakta sindirilmesini sağlayan bazı enzimlerin de önemli bileşenlerinden biridir. Meyve ve yemiş veren ağaçlarda çinko yetersizliği çeşitli hastalıklara neden olur. Sıcakkanlı hayvanlarda kan proteini hemoglobinde bulunan demirin üstlendiği, dokulara oksijen taşıma görevini, salyangozlarda kan proteini olan hemosikotipsinin bileşimindeki çinko yerine getirir.

Çinko üretiminde, çinko sülfür mineralinin cevher içinde oldukça düşük düzeyde bulunması nedeniyle, işlenebilecek bir derişki elde etmek amacıyla, cevherin önce zenginleştirme işleminden geçirilmesi gerekir. Bu amaçla kullanılan en yaygın yöntem, kükürt mineralinin katışıklı bileşenlerden (gang) ayrıldığı köpüklü yüzdürmedir. Bu işlemde cevher önce kırılarak suyla karıştırılır ve ardından un kıvamında öğütülerek çamur haline getirilir. Çamur yüzdürme banyosuna alınarak çeşitli kimyasal köpürtücülerle birleştirilir ve sürekli karıştırılır. Mineral parçacıkları köpüklere yapışarak yüzeye çıkar, ganglar ise dibe çökelir. Özütleme işleminden önce çinko derişkileri 1.200° C’de kavrularak çinko sülfürün, çinko oksite ve kükürt dioksit gazına dönüşmesi sağlanır.

Çinko'nun metal halde elde edilmesinde kullanılan, elektroliz işleminin dışındaki tüm yöntemlerde, çinko oksitin indirgenmesi süreci temel alınır. Dikey ya da yatay potalarda sürdürülen potalı işlemlerde, çinko oksit karbonla indirgenerek çinko gazı ile karbon monoksit gazı elde edilir. Tepkime için gerekli ısı, bir dış kaynaktan sağlanır. Çinkonun gaz fazındaki derişikliği yüksektir. Yatay potalarda, çinko gazı potanın bir ucuna yerleştirilen yoğunlaştırıcılara alınarak burada damıtılır. Bu yöntemle toplam çinkonun yüzde 75’i kazanılabilir.

Dikey potalarda ise tepkime gazları, potanın üst bölümündeki yoğunlaştırıcıya beslenir ve çinko buharı burada kapalı bir çinko banyosu içinde hızla karıştırılır. Dikey potalarda bu yolla günde yaklaşık 7-10 ton arasında çinko üretilebilir. Elektrotermik işlemde ise, çinko oksidin karbonla indirgenmesi için gerekli olan ısı, yükte bulunan kömürün doğrudan elektriksel dirençle ısıtma özelliğinden yararlanılarak sağlanır. Grafit elektrotların sağladığı elektrik, yük içine düzgün bir biçimde dağıtılmış ve önceden ısıtılmış kömür ve sinter topaklarıyla karşılaşır ve yükün istenilen sıcaklığa çıkması sağlanır. Oluşan çinko buharı ve karbon monoksit gazı daha sonra yoğunlaştırıcılara alınır.

Çinkonun yüksek fırınlarda özütlenmesi işleminde önceleri karşılaşılan başlıca zorluk, yükseltgeme tepkimelerini oluşturduğu gazdan, çinko buharının yoğunlaştırılmasıydı. Bugün bu sorun aşılmıştır. Kavrulmuş çinko ve kurşun derişkileri (sinter) ve sanayi kömürü, kule biçimindeki firma üstten yüklenir. Alttan da ısıtılmış hava üflenir; hava yukarı doğru yükseldikçe yakıtı yakar. Fırın ürünleri, çinko içeren gaz ile sıvı fazlardır; bu iki ürün fırının tabanında birbirinden ayrılır ve zaman zaman dışarı alınır. Sıvılar sinterin kurşun oksit bileşeninin indirgenmesinden elde edilen kurşun eriyiği ile, cevherdeki gangların yol açtığı oksit cürufu eriyiğinden oluşur. Gaz ise, yüzde 6 çinko, yüzde 11 karbon dioksit ve yüzde 18 karbon monoksit içerir. Bu bileşim fırının üst bölümünden yoğunlaştırıcıya alınır ve burada kurşun damlacıklarından oluşan yoğun bir sağnaktan geçirilir. Çinko, sıvı kurşun tarafından soğurulur ve ardından soğutulduğunda sıvı bir katman halinde kurşundan ayrılır.

Bugün dünyada çinko üretiminin yaklaşık yarısı, ilk olarak I. Dünya Savaşı’nm sonlarında geliştirilen elektroliz işlemiyle gerçekleştirilmektedir. Bu işlemin temel aşamaları, sülfürlü derişkilerin kavrulmasıyla elde edilen çinko oksitlerinden ve seyreltik sülfürik asitten oluşan bir çözeltinin hazırlanması ve ardından, böylece oluşturulan çinko sülfatın elektroliz yoluyla ayrıştırılmasıdır. Bakır, kadmiyum, kobalt ve germanyum gibi elektrolizi etkileyecek ya da çinko ürününü kirletebilecek çeşitli katışkılar, çinko tozunun sürekli karıştırılmasıyla, çözeltiden çöktürülür.

Dünyada üretilen çinko temel olarak, demir ve çelik malzemelerin koruyucu kaplamalarında, basınçlı dökümlerde, pirinç ve çinko evha yapımında kullanılır. Üretimin geri kalan bölümlerinden ise boya, ilaç gibi maddelerin hazırlanmasında yararlanılır. Çinko kaplamalar, yapı çeliği sac, boru, kablo ve çivi gibi çeşitli çelik malzemeleri yeninle karşı korur.

Başlıca çinko kaplama yöntemi olan galvanizlemede, çelik malzeme önce asit içinde temizlenir, galvanizleyici maddeyle kaynaşmaya hazırlamak amacıyla çeşitli kimyasal maddelerle işlenir ve ardından yaklaşık 440ot’deki erimiş çinko banyosuna daldırılır. Yüzeyde çeşitli demir çinko alaşımı katmanlar oluşur, en dışarda ise yalnızca çinko katman yer alır.

Öteki çinko kaplama yöntemleri ise, malzemelerin yüzeyine erimiş çinko parçacıklarının püskürtülmesi, küçük boyutlu malzemelerin döner tamburlar içinde sıcak çinko tozuyla ısıtılması biçimindeki Sherard işlemi ve geniş yüzeylerin zengin çinko içerikli boyalarla sıvanmasıdır. Basınçlı döküm yoluyla hazırlanan çinko kalıp dökümlerinde yüzde 99,99 oranında çinko içeren katışkısız ürünlerden yararlanılır ve buna yüzde 4 alüminyum ile yüzde 0,04 magnezyum eklenir. Böylece elde edilen döküm ürünlerinin önemli bir bölümü otomotif sanayisinde kullanılır.

Ayrıca çinko alaşımı dökümleri, anahtar, kapı kolu, banyo malzemeleri, oyuncak ve inşaat malzemesi yapımında kullanılır. Çinko bakır alaşımı olan pirinç, yüksek dayanımlı, yenime karşı dirençli ve elektriksel iletkenliği yüksek bir malzemedir; pirinç ürünlerin sanayide ve günlük yaşamda çok geniş uygulama alanları vardır. Haddelenmiş çinko levhaların ve şeritlerin başlıca kullanım alanları ise pil sanayisi ile inşaat ve basım etkinlikleridir. Kuru pillerin çoğunda negatif elektrot yerine geçen pilin dış kabı çinkodan yapılır.

Yeni dökülmüş çinkonun yüzeyi mavimsi gümüş rengindedir ama havanın etkisiyle yavaşça yükseltgenir ve üzerinde gri renkli koruyucu bir oksit katmanı oluşur. Yüksek saflıktaki çinko (yüzde 99,99) sünektir. Çok az oranda katışkılı olan türü (yüzde 99,8 saf) ise soğuk haldeyken oldukça gevrektir, ama 100°Cnin üzerinde kolaylıkla haddelenerek ince levha durumuna getirilebilir.

Çinko kristalleri, yakın birleşmiş heksagonal yapıdadır. Demir ve çinko birlikte, yenimleyici bir ortamda kaldıklarında bir elektroliz gözesi oluştururlar ve çinko daha yüksek elektrot potansiyeli nedenleriyle yükseltgenerek Zn+2 iyonuna dönüşür. Bu tepkime, galvanizleme işleminin temelini oluşturur. Doğal çinko, çinko-64 (yüzde 48,89), çinko-66 (yüzde 27,81), çinko-67 (yüzde 4,11), çinko-68 (yüzde 18,57) ve çinko- 70’ten (yüzde 0,62) oluşan beş kararlı izotopun karışımıdır.

Başlıca bileşikleri Kimyasal bileşiklerinde çinkonun birleşme değeri genellikle -1-2’dir. +1 değerli birkaç bileşiği bulunmuştur, ama +3 ya da daha büyük değerli hiçbir bileşiğine rastlanmamıştır. En önemli çinko bileşiklerinden biri olan çinko oksit (ZnO), çinko buharının havada yakılması yoluyla çeşitli boyutlarda ve biçimlerdeki kristaller halinde ve yüksek saflıkta hazırlanabilir. Isıyı kolayca soğurma ve iletme özelliklerine sahip olması nedeniyle genellikle kauçuk malzemelere ısı dağıtıcı olarak katılır. Çinko oksitte kristal örgüsü açık yapıdadır ve çinko ile oksijen iyonları hacmin yalnızca yüzde 44’ünü kapsar. Örgüdeki boşluklara çinko ya da başka atomların yerleştirilmesi gibi çeşitli özel yöntemlerle kristal yapısında değişikliklere yol açılabilir.

Çinko oksit kristallerine, bu tür işlemler aracılığıyla, çeşitli elektriksel, fotoelektriksel özellikler ile katalizör özelliği kazandırılabilir. Böylece çinko oksit, televizyon tüpleri ile flüoresan lambaların üretiminde yarıiletken madde olarak kullanılır. Birçok bileşiğin tepkimeye girme özelliğini etkilediğinden, yapay kauçuk ve meta- nol gibi çeşitli maddelerin üretimine katalizör olarak da katılır. Çinko oksitin elektriksel iletkenliği ışığın etkisiyle birkaç katma çıkarabildiğinden, bu özellikten çeşitli fotokopi işlemlerinde yararlanılır.

Çinko sülfat (ZnSÖ4), elektroliz yoluyla çinko üretimi sürecinde ara bileşik olarak elde edilir. Zararlı ot ilaçlan ile fibran ve reyon (yapay ipek) üretiminin başlıca hammaddesini oluşturur, aynca boyacılıkta mordan (boyasaptar) olarak kullanılır. Çinko klorür (ZnCE) ise, doğrudan tepkimeyle ya da bazı tepkimeler sonucunda oluşan sulu çözeltilerden buharlaştırma yoluyla hazırlanır. Nemlenirliği (su soğurma gücü) çok yüksek olduğundan, kurutma maddesi ve eritken olarak kullanılır. Sulu haldeki çinko klorürden, kerestelerin çürümesinin önlenmesinde yararlanılır.

Doğada sfalerit minerali halinde bulunan çinko sülfür (ZnS), çinko tuzları çözeltilerinin hidrojen sülfürle işlenmesi yoluyla da hazırlanabilir. Çok uzun süreden beri beyaz pigment olarak kullanılan çinko sülfür, artık yerini titan dioksite bırakmaktadır. Az miktarlarda bakır, manganez, gümüş ya da arsenik eklenerek etkinleştirildiğinde çinko sülfür ışıldama özelliği kazanır ve bu haliyle röntgen ekranlarında, kol ve masa saatlerinin ışıldamalı kadranlarında kullanılır. Çinko ile fosforun doğrudan birleştirilmesiyle hazırlanan çinko fosfordan (Zn3?2) temel olarak kemirici öldürücü ilaçların üretilmesinde yararlanılır.

Dünya ve uluslar ölçeğinde, çinko cevherlerinin çıkarımı, rezervi, metal arıtımı ve ticaretine ilişkin istatistik bilgiler için bak. madencilik (tablo) atom numarası atom ağırlığı erime noktası kaynama noktası özgül ağırlığı birleşme değeri elektronların yerleşimi Tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’de de temel çinko minerali galen ile birlikte, çinko-kurşun yataklarından elde edilir.

Türkiye’nin başlıca çinko-kurşun yatakları Pontid, Anadolu ve Toros kuşaklarında yer alır. Pontid kuşağı güney ve kuzey Pontid volkanik kuşağı olmak üzere iki bölümde toplanır. Güney Pontid volkanik kuşağındaki çinko-kurşun yatakları, Tersiyer (Üçüncü) Dönemde (y. 136-65 milyon yıl önce) sıcak sularla taşınan malzemelerin damarlar biçiminde çökelmesiyle oluşmuştur. Kuzey Pontid volkanik kuşağında yer alan çinko- kurşun yatakları ise, katmanlı kurşun çinko bakır cevherlerinden oluşur.

Güney Pontid volkanik kuşağında yer alan Balya Madeni yatağı yüzde 5,2 çinko, yüzde 2,78 kurşun tenörlü, 6,7 milyon ton; Dursunbey (Göğü Kuyu) yatağı yüzde 3,25 çinko, yüzde 3,64 kurşun, yüzde 0,25 bakır tenörlü, 1,86 milyon ton; Kalkım Handeresi yatağı yüzde 2,65 çinko, yüzde 4,24 kurşun tenörlü, 1,5 milyon ton; Yenice Arapuçan yatağı 1,2 milyon ton; Koyulhisar Sisorta yatağı yüzde 4,22 çinko, yüzde 1,81 kurşun, yüzde 0,88 bakır tenörlü, 1,1 milyon ton; Şebinkarahisar Asarcık yatağı yüzde 10 çinko-kurşun, yüzde 1 bakır tenörlü 1 milyon ton rezerve sahiptir.

Kuzey Pontid volkanik kuşağında yer alan Çayeli Maden köy yatakları yüzde 4,34 çinko, yüzde 2,88 bakır, yüzde 11 kurşun tenörlü, 30 milyon ton; Tirebolu Köprübaşı yatakları yüzde 2,56 çinko, yüzde 1,77 kurşun, yüzde 33 bakır tenörlü 9,87 milyon ton rezerve sahiptir.

Anadolu kuşağında bulunan çinko kurşun yatakları, Simav yöresindeki damar tipi çinko-kurşun yatakları, Bayındır çevresindeki katmanlı başkalaşım yatakları ve Akdağ yakınındaki çinko-kurşun yatakları olmak üzere başlıca üç bölgeye dağılmıştır. Bayındır Sarıyurt yatağı yüzde 3,70 çinko, yüzde 2,76 kurşun tenörlü 860 bin ton rezervlidir. Simav yöresindeki damar tipiyatakların en önemlilerinden biri olan Karakoca çinko kurşun yatağının 316 bin ton rezervi vardır. Akdağ yöresi çinko kurşun yatakları, Kırşehir masifi başkalaşım kayaçları ve mermerler ile bunlar arasına sokulan siyenitli derinlik kayaçlarının değme bölgelerinde yer alır.

Toros kuşağı çinko kurşun yatakları, İç toros kuşağı Bolkardağı yatakları, Sarız Tufanbeyli kuşağında yer alan Aladağ yöresi karbonatlı çinko kurşun yatakları ve Doğu Toros Keban Malatya kuşağı yataklarına ayrılır. Bolkardağı yatağında yüzde 4,7 çinko, yüzde 5,4 kurşun tenörlü ve 33,5 gr/ton gümüş, 10,4 gr/ton altın içeren 284.300 ton rezerv saptanmıştır. Yahyalı Aladağ yatağı yüzde 22 çinko tenörlü 262 bin ton;Çamardı Tekneli yatağı da yüzde 25 çinko, yüzde 3,37 kurşun tenörlü 946 bin ton rezerve sahiptir.

Türkiye’deki çinko kurşun yataklarında kurşunlu çinko ve çinko üretiminin büyük bölümü özel işletmelerce, küçük bir bölümü de Etibank tarafından yapılmaktadır. 1991’de Türkiye’nin ham çinko üretimi 24 bin ton, külçe ve metalik çinko ile çeşitli çinko alaşımları ve zamak üretimi ise 18.300 ton olarak gerçekleşmiştir. Çinko grubu elementleri, periyodik tablonun Ilb grubunu oluşturan kimyasal elementler dizisi. Çinko (Zn), kadmiyum (Cd) ve cıva (Hg) bu grupta yer alır.

Birçok ortak özellikleri bulunan çinko grubu elementlerinin oldukça önemli farklılıkları da vardır. Her üçü de gümüşsü beyaz renkli metallerdir ve erime ve kaynama noktaları görece düşüktür. Oda sıcaklığında sıvı halde bulunan tek metal olan cıvanın kaynama noktası da bütün öbür metallerden daha düşüktür. Çinko grubu elementleri, yerkabuğunda değişik oranlarda bulunur. Bu oranların çinko için yaklaşık milyonda 80 (bakır milyonda 70 ve kurşun milyonda 16’dır), kadmiyum için milyonda 0,15 ve cıva için milyonda 0,08 olduğu sanılmaktadır. Kadmiyum her zaman, çinko ya da çinko-kurşun cevherleriyle birlikte bulunur ve çinko ve kurşun ergitme işlemlerinin bir yan ürünü olarak elde edilir. Bütün önemli cıva yatakları ise, zincifre (HgS) mineralinden oluşur.

Çinko temel olarak, çinko oksitin karbonla indirgenmesinden sonra oluşan çinko buharının yoğunlaştırılması yoluyla üretilir. Bununla birlikte çinko sülfatın elektroliz yoluyla ayrıştırılması yöntemi de yaygın olarak kullanılmaktadır.Çinkodan, çelik malzemelerin yenime karşı kaplanmasında yararlanılır.

Ayrıca, pirinç alaşımlarının, bakırla birlikte başlıca hammaddesini oluşturur. Kadmiyum, fiziksel olarak çinkoya benzemekle birlikte daha yoğun ve yumuşaktır, kolayca parlatılabilir ve alkalilere karşı dirençlidir. Çinko sülfürün kavrularak çinko okside dönüştürülmesi sırasında oluşan dumanların, çeşitli yöntemlerle işlenmesi yoluyla elde edilir. Başlıca kullanım alanı ise metal kaplamacılığıdır. Ayrıca, uzun ömürlü pillerin yapımında, nikel ya da gümüşle birlikte kadmiyumdan yararlanılır.

Kaynak: Ana Britannica
Son düzenleyen Baturalp; 6 Kasım 2016 18:09