Цинк в промышленности и медицине. Биологическая роль и функции цинка в организме

Цинк — тридцатый по порядку химический элемент II группы периодической системы Менделеева. Обозначается «Zn» и классифицируется, как переходной металл.

Цинк относится к металлам древности, дата и место открытия которых теряются в столетиях. По одним источникам, первые упоминания о нем археологи находили в индийских манускриптах, относящихся к V веку до н.э., по другим, в Египте в I веке до нашей эры.

Само слово «цинк» упоминается в средневековых трудах алхимика и философа Парацельса в XVI веке н.э. Как только не называли этот металл за его историю. Его называли и смитсонит, и виллемит. Латинское же zincum переводится как белый налет или бельмо на глазу. В России термин «цинк» ввел Михаил Васильевич Ломоносов в 1742 году.

Цинк применяется в медицине, как противовоспалительное и антисептическое средство. Сплавы с цинком находят и промышленное применение: в машиностроении, для производства цинковых белил, в качестве антикоррозийных покрытий для стали, в изготовлении аккумуляторов и батареек.

Цинк в промышленности

Технология производства цинка

В природе металл встречается в виде сульфида с примесями меди, железа и кадмия. В чистом виде цинк не добывают. Он присутствует в составе сульфидных руд и минеральных пород: сфалерите, вюртците, цинките. Также содержится в литейных сплавах с алюминием, медью (латунью), никелем.

Цинк выплавляют на заводе. Для производства металлического цинка используют пирометаллургический и гидрометаллургический процессы. Сульфидные руды перерабатывают, в результате чего они распадаются на отдельные элементы: цинк и другие составные части.  Полученный цинковый концентрат подвергают обжигу.

Характеристики цинка: физические и химические свойства

 Цвет цинка — сине-белый.

Температура плавления — 419°С.

Температура кипения (переходит в состояние пара) — 913 °С.

В спокойном состоянии — хрупкий металл (плотность цинка 7130 кг/м³).

Пластичность появляется при 100°С.

Атомная масса цинка — 65.382 а.е.м.

Цинк образует кислородные соединения, оксидируется и образует пленку.

Цинк не вступает в реакцию с щелочами и кислотами.

 Такие свойства делают цинк уникальным металлом. При разных температурах он меняет свое состояние.

Области применения цинка

Основными производственными сферами использования цинка являются:

• Получение сплавов с добавлением цинка;
• Производство оцинкованной стали;
• Цинк является основным легирующим элементом для латуни;
• Производство химикатов.

Также металл находит широкое применение в прочих производствах:

• Данный металл используется для извлечения золота и серебра.
• При помощи цинка производят энергоемкие воздушные и автомобильные аккумуляторы.
• Цинк является важным элементов при создании аккумуляторов и батареек.
• Селенид цинка участвует в производстве оптических стекол.
• Используется в качестве антикоррозийного материала.
• Сульфиды и окиси цинка применяются для создания гибких экранов, деталей автомобилей и оружия.
• Металл применяется для производства цинковых матриц в сфере полиграфической печати.
• Сульфид цинка обнаруживает лучи радиации.
• В состав многих красящих смесей для ремонта входит цинк, в особенности в белила и белую краску.
• При производстве бытовых оцинкованных изделий: ведра, тазы, посуда.

Цинк в медицине

Биологическая роль и функции цинка в организме

Согласно исследованиям ученых, в организме взрослого человека цинк содержится в размере:

• у женщин — 1,5 грамма
• у мужчин — 2,5-3 грамма

Процентное соотношение цинка в организме:

• в коже — 20%
• в костно-мышечной системе — 60%

Основная функция элемента для человеческого организма — это формирование карбоангидраза в эритроцитах для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Этот белок обеспечивает преобразование углекислого газа и обратное его перемещение в легкие для последующего выдоха. Цинк, будучи частью 400 пищеварительных ферментов, влияет на полноценное усвоение микроэлементов из пищи.

Помимо основного свойства, цинк выполняет следующие функции:

• Влияет на синтез гормонов. Цинк оказывает влияние на: активность тройных гормонов гипофиза; обмен липидов и холестерина; действие инсулина в крови.
• Есть данные об участии металла в кроветворении, в формировании новых клеток. Это важные функции в период роста и для регенерации тканей.
• Для мужчин особо важен этот микроэлемент, поскольку активно способствует выработке тестостерона. Цинк стимулирует образование семенной жидкости и оказывает положительное влияние на здоровье простаты.
• Является антиоксидантом, нейтрализует действие токсинов и свободных радикалов, предотвращая развитие рака.
• Цинк управляет воспроизводством ДНК и РНК.
• Участвует в синтезе коллагена. Этот фибриллярный белок составляет основу соединительной ткани: суставы, сухожилия, кожа, кости, хрящи. Обеспечивает их прочность и эластичность.
• Цинк «успокаивает» нервную систему, улучшает умственную деятельность, положительно влияет на сон.
• Цинк — ключ к иммунитету. Участвует в метаболизме витаминов А, С, Е, помогает при борьбе с проявлениями аллергии.

Продукты питания, богатые цинком

Цинк из пищи и витаминов всасывается в верхней части кишечника посредством белковых соединений из желудочного сока. Этот микроэлемент обязательно должен быть в рационе мужчин, беременных, кормящих женщин и детей в период их активного роста.

ТОП-10 продуктов питания по содержанию цинка в мкг на 100 грамм:

Суточная норма потребления цинка

При правильном питании гипоцинкоз (недостаток цинка) человеку не опасен. Лишь при возникновении проблем с всасыванием солей цинка из кишечника и выведением его из организма, могут возникать нарушения обменного характера.

Недостаток цинка часто встречается у детей в период активного роста и у младенцев на грудном вскармливании. В молоке, к сожалению, малое количество необходимого для развития элемента.

У больных сахарным диабетом наблюдается повышенное выделение цинка с мочой и, соответственно, более низкое его содержание в организме.

Для повышения уровня цинка в организме рекомендуется не только добавлять в рацион продукты, богатые этим элементом, но и принимать цинкосодержащие препараты.

Рекомендуемые суточные дозы цинка в зависимости от пола и возраста:

• Новорожденные — 2 мг
• Малыши от 6 мес. до 5 лет — 3 мг
• Дели до 8 лет — 5 мг
• Подростки 8-14 лет — 8 мг
• Мужчины — 15 мг
• Женщины — 10 мг
• Беременные женщины — 15 мг
• Кормящие мамы — до 20 мг

Цинк — незаменимый питательный элемент, обладающий антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, участвующий во множестве биологических процессов человеческого организма.