Kẽm là nguyên tố gì? Vai trò trong đời sống

Kẽm là một trong những nguyên tố quan trọng không chỉ trong nền công nghiệp mà còn thiết yếu đối với sức khỏe con người. Kẽm là nguyên tố gì? Có vai trò gì quan trọng trong đời sống? Tìm hiểu bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về kẽm.

1. Tổng quan về kẽm

1.1. Kẽm là nguyên tố gì?

- Trong bảng tuần hoàn, kẽm là nguyên tố kim loại trong nhóm IIB với ký hiệu là Zn, số nguyên tử là 30. Còn trong lớp vỏ trái đất, nó là nguyên tố phổ biến thứ 24.

- Khối lượng nguyên tử: 65,38 g/mol. 

- Về mặt sinh học: Nó khoáng chất thiết yếu của nhiều phản ứng sinh hóa, tăng cường hệ miễn dịch khỏe mạnh.

Kẽm là nguyên tố gì?

1.2. Kẽm có ở đâu?

Trong tự nhiên, kẽm thường tồn tại ở dạng hợp chất với đồng và chì trong các quặng. Bởi vì nó là nguyên tố ưa tạo quặng, có ái lực mạnh với lưu huỳnh để tạo ra các sulfide. Trong đó, Sphalerit là loại quặng có chứa hàm lượng cao lên tới 60-62%.

Ngoài ra, nó còn tồn tại trong  smithsonit dưới dạng kẽm cacbonat, hemimorphite ở dạng kẽm silicat, wurtzite (loại kẽm sulfide khác),... 

Từ thời cổ đai, kẽm đã được sử dụng dưới dạng hợp kim đồng - kẽm (đồng thau). Đến tế kỷ XII, người Ấn ĐỘ đã tiến hành nấu chảy và phân lập ra kẽm nguyên chất. 

2. Tính chất đặc trưng của kẽm

2.1. Tính chất vật lý

- Tồn tại dưới dạng chất rắn, có màu ánh kim bạc xám hoặc trắng xanh, óng ánh. 

Kẽm tồn tại dưới chất rắn, màu ánh kim bạc xám

- Nhiệt độ nóng chảy: 692,68K ​tương ứng 419,53°C và 787,15 °F.

- Nhiệt độ sôi: 1180 K ứng với 419,53 °C và 1665°F.

- Nhiệt lượng nóng chảy: 7,32 kJ/mol.

- Nhiệt bay hơi: 123,6 kJ/mol.

- Cấu trúc tinh thể: Hình lục phương với kết cấu lục giác không đều. 

- Độ cứng theo thang Mohs là 2,5. Nó là kim loại tương đối cứng và giòn. Ở nhiệt độ 100-150 độ C dễ uốn hơn nhưng khi lên tới 210 độ C thì lại trở nên giòn và có thể tán nhỏ bằng lực. 

- Có tính dẫn điện tốt. 

2.2. Tính chất hóa học

- Phản ứng với một số phi kim: Cháy trong không khí tạo ra ngọn lửa màu xanh lục. 

2Zn + O2 → 2ZnO

Zn + Cl2 → ZnCl2

- Tác dụng với axit (HCl, H2SO4, HNO3,...): Tạo ra muối và giải phóng khí.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Zn + 4HNO3 đ → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

- Phản ứng với bazơ mạnh: NaOH, KOH,...

Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn(OH)4] + H2

- Kẽm không tan trong nước vì nó được bảo vệ bởi màng Hydrozincite, Zn5(OH)6(CO3)2

3. Điều chế kẽm bằng cách thức nào?

- Do kẽm tồn tại nhiều dưới dạng quặng nên được điều chế bằng phương pháp khai khoáng theo tiến trình như sau nghiền quặng, tách khoáng và tinh chế chúng. Kẽm thu được ở giai đoạn cuối cùng sẽ chiếm 50% còn lại sẽ có chứa thêm các nguyên tố khác bao gồm, lưu 

- Quá trình sẽ chuyển kẽm sunfua thành kẽm oxit

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

- Tiếp theo, người ta có thể sử dụng phương pháp nhiệt luyện để tạo ra kẽm. 

+ Phương pháp nhiệt lượng là quá trình khử kẽm oxit với cacbon hoặc CO tại nhiệt độ 950, thu được kim loại kẽm dạng hơi. Hơi kẽm sẽ được ngưng tụ lại.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

+ Phương pháp điện phân: Kẽm được tách ra từ quặng tinh khi cho tác dụng với axit sunfuric. 

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

- Sphalerite là khoáng vật được khai thác chủ yếu để sản xuất kẽm. Các nước như Mỹ, Canada, Úc,... là những quốc gia có sản lượng kẽm lớn Trên toàn thế giới, có tới 95% kẽm được khai khoáng từ quặng sunfua ZnS có lẫn các tạp khác gồm đồng, chì, sắt sunfua.

4. Vai trò của kẽm đối với sức khỏe và đời sống

- Đối với sức khỏe, kẽm là dưỡng chất quan trọng tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa của cơ thể. Nó đảm bảo các cơ quan hoạt động theo đúng chức năng của nó, cụ thể:

+ Tham gia vào quá trình kích thích sự phát triển của tế bào miễn dịch, tăng cường sự miễn dịch.

Kẽm giúp tăng cường sức đề kháng

+ Tăng cường chuyển hóa và hấp thu các chất, tạo cảm giác ăn ngon miệng.

+ Tham gia vào cấu tạo của hơn 300 loại enzym khác nhau.

+ Cần thiết cho quá trình phát triển của xương, đảm bảo xương khớp chắc khỏe.

+ Đảm bảo não bộ phát triển khỏe mạnh, thúc đẩy hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh.

+ Giúp da mịn màng, tươi trẻ, giảm nguy cơ bị mụn trứng cá.

+ Ngăn ngừa thoái hóa điểm vàng, bổ sung dưỡng chất cho mắt.

+ Cân bằng nội tiết tố trong cơ thể, cải thiện các chức năng của cơ thể. 

- Trong đời sống: 

+ Đóng vai trò là chất chống ăn mòn phủ mạ lên bề mặt thép. Dùng để xi mạ các chi tiết kim loại, làm pin kẽm, đồng thau.

+ Ứng dụng trong đúc cực chống ăn mòn trong các loại tàu biển nhằm ngăn chặn sự phá hủy của các tác nhân oxy hóa.

+ Có trong thành phần chất khử mùi, sơn huỳnh quang, sản phẩm dầu gội đầu trị gàu.

+ Ngoài ra,  nó còn là nguyên liệu để điều chế các chất khác trong đời sống. 

Nếu có nhu cầu tìm hiểu thêm về nguyên tố Kẽm, bạn đọc hãy liên hệ với chúng tôi hoặc theo dõi website labvietchem.com.vn để được cập nhật những thông tin hữu ích về hóa chất và mẹo vặt trong đời sống.