Zn là nguyên tố gì? Tính chất, vai trò và ứng dụng thực tiễn

Zn là nguyên tố gì?

Kẽm, hay Zn, là một nguyên tố hóa học quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Với số hiệu nguyên tử là 30, Zn thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn và mang nhiều tính chất nổi bật như trắng bạc, dẫn điện tốt, và có khả năng phản ứng với cả axit lẫn bazơ. Không chỉ dừng lại ở hóa học, Zn còn góp phần quan trọng trong các lĩnh vực như mạ kim loại, tạo hợp kim, dược phẩm và dinh dưỡng.

Bài viết này được Hóa Chất Doanh Tín tổng hợp, giúp bạn hiểu rõ về bản chất, nguồn gốc và tầm quan trọng của Zn trong khoa học và thực tiễn.

Zn thuộc nhóm nguyên tố nào trong bảng tuần hoàn?

Zn là nguyên tố đầu tiên của nhóm 12, nằm trong phân nhóm kim loại chuyển tiếp. Dù không thể hiện đầy đủ đặc tính của nhóm kim loại chuyển tiếp cổ điển như đồng hay sắt, nhưng kẽm lại có vai trò riêng biệt và rõ ràng trong cấu trúc và ứng dụng.

Zn có số hiệu nguyên tử là 30, khối lượng nguyên tử khoảng 65,38 u, và cấu hình electron: [Ar] 3d¹⁰4s², khiến nó trở nên ổn định và khó bị oxi hóa hơn các kim loại đứng trước trong bảng tuần hoàn.

Tính chất vật lý và hóa học đặc trưng của kẽm (Zn)

Kẽm là một kim loại trắng bạc, có ánh kim nhẹ, ở trạng thái rắn tại nhiệt độ phòng. Khối lượng riêng của Zn khoảng 7,13 g/cm³, trong khi điểm nóng chảy là 419,53°C và điểm sôi đạt 907°C – khá thấp so với nhiều kim loại khác.

Về tính chất hóa học, Zn mang tính lưỡng tính, nghĩa là có thể phản ứng với cả axit lẫn bazơ:

• Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂↑
• Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

Ngoài ra, khi đốt cháy, Zn phản ứng với Oxi tạo thành ZnO, một loại bột màu trắng có tính sát khuẩn cao:

2Zn + O₂ → 2ZnO

Zn có vai trò gì trong tự nhiên và đời sống?

Trong tự nhiên, Zn không tồn tại ở dạng nguyên chất mà phổ biến dưới dạng khoáng vật như sphalerit (ZnS), smithsonit (ZnCO₃) và wurtzite. Những khoáng sản này là nguồn chính để khai thác và điều chế Zn phục vụ sản xuất.

Trong sinh học, Zn đóng vai trò vi chất thiết yếu, tham gia vào hơn 300 enzym khác nhau. Mình thấy nhiều người không để ý nhưng thiếu Zn có thể dẫn đến suy giảm miễn dịch, chậm phát triển ở trẻ, và rối loạn vị giác.

Ngược lại, nếu dư thừa, Zn cũng có thể gây độc, với triệu chứng như buồn nôn, tiêu chảy, đau đầu. Do đó, việc sử dụng Zn trong thực phẩm chức năng và dược phẩm cần tuân thủ liều lượng.

Ứng dụng thực tiễn của kẽm trong đời sống và công nghiệp

Kẽm có rất nhiều ứng dụng thực tiễn, trong đó nổi bật nhất là:

1. Mạ kẽm: Được dùng để bảo vệ kim loại khác như sắt, thép khỏi ăn mòn. Phương pháp mạ điện và mạ nhúng nóng đều phổ biến.
2. Tạo hợp kim: Kẽm được dùng để tạo đồng thau (Zn + Cu) và hợp kim kẽm-nhôm. Những hợp kim này rất bền, nhẹ, dễ gia công.
3. Chế tạo pin: Zn là thành phần chính trong pin kẽm-carbon và pin kiềm, rất phổ biến trong thiết bị điện tử gia dụng.
4. Dược phẩm và mỹ phẩm: ZnO có trong kem chống nắng, kem trị mụn, thuốc trị viêm da…
5. Thực phẩm và phân bón: Zn là nguyên tố vi lượng thiết yếu trong nông nghiệp, giúp cây trồng phát triển đều và tăng khả năng kháng bệnh. Bạn có thể xem thêm ví dụ sử dụng thực tế qua trang giải pháp hóa học cho thủy sản và nông nghiệp mà bên mình đã triển khai.

Zn được điều chế như thế nào trong công nghiệp?

Quy trình điều chế Zn trong công nghiệp gồm 3 bước chính:

1. Nung quặng: Chuyển ZnS thành ZnO bằng cách đốt trong không khí:
   

   2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

2. Khử oxit: Dùng than cốc (C) để khử ZnO thành Zn nguyên chất:
   

   ZnO + C → Zn + CO

3. Thu hồi: Kẽm được ngưng tụ và tách ra ở dạng lỏng, sau đó tinh chế để đạt độ tinh khiết cao.

Quy trình này yêu cầu nhiệt độ cao và kiểm soát chặt chẽ để tránh thất thoát khí độc và ô nhiễm.

Zn có gây độc không? Những lưu ý khi tiếp xúc với kẽm

Mình biết nhiều người nghĩ rằng kẽm an toàn hoàn toàn. Nhưng thực tế, Zn có thể gây ngộ độc nếu hấp thụ quá mức. Liều khuyến nghị mỗi ngày cho người trưởng thành là khoảng 8–11 mg. Nếu vượt ngưỡng 40 mg/ngày, có thể gặp:

• Buồn nôn, tiêu chảy
• Suy giảm hấp thụ đồng
• Mất cân bằng enzyme trong cơ thể

Khi sử dụng các sản phẩm chứa Zn, như phân bón, thuốc mỡ, hoặc hóa chất công nghiệp, cần có biện pháp bảo hộ như đeo găng, khẩu trang và tránh tiếp xúc trực tiếp.

So sánh Zn với một số nguyên tố kim loại chuyển tiếp khác

So với đồng (Cu), nhôm (Al) và sắt (Fe), Zn có:

• Tính ăn mòn thấp hơn sắt, do tạo lớp oxit bảo vệ
• Trọng lượng nhẹ hơn đồng, nhưng không dẫn điện tốt bằng
• Dễ điều chế hơn nhôm, nhờ điểm nóng chảy thấp hơn

Mỗi kim loại có điểm mạnh riêng, nhưng Zn vượt trội về chi phí và khả năng chống gỉ, nên rất được ưa chuộng trong xây dựng và sản xuất.

Kết luận

Hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về Zn là nguyên tố gì. Nếu thấy bài viết hữu ích, đừng ngại để lại bình luận, chia sẻ với bạn bè hoặc tiếp tục khám phá thêm tại hoachatdoanhtin.com.