Οι ιδιότητες και οι χρήσεις του μετάλλου ψευδαργύρου

Ο ψευδάργυρος (Zn) είναι ένα άφθονο μέταλλο, που βρίσκεται στο φλοιό της Γης, με μυριάδες βιομηχανικών και βιολογικών χρήσεων. Σε θερμοκρασία δωματίου, ο ψευδάργυρος είναι εύθραυστος και μπλε-λευκός, αλλά μπορεί να γυαλισθεί σε λαμπερό φινίρισμα.

ΕΝΑ βασικό μέταλλο, ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται κυρίως για γαλβανισμό ατσάλι, μια διαδικασία που προστατεύει το μέταλλο έναντι ανεπιθύμητων διάβρωση. Τα κράματα ψευδαργύρου, συμπεριλαμβανομένων ορείχαλκος, είναι ζωτικής σημασίας για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από ανθεκτικά στη διάβρωση θαλάσσια συστατικά έως μουσικά όργανα.

Δύναμη: Ο ψευδάργυρος είναι ένα αδύναμο μέταλλο με λιγότερο από το μισό αντοχή εφελκυσμού από ήπιο ανθρακούχο χάλυβα. Γενικά δεν χρησιμοποιείται σε εφαρμογές φέροντες φορτία, αν και φθηνά μηχανικά μέρη μπορούν να χυθούν από ψευδάργυρο.

Σκληρότητα: Ο καθαρός ψευδάργυρος είναι χαμηλός σκληρότητα και είναι γενικά εύθραυστη, αλλά με ψευδάργυρο κράματα γενικά έχουν μεγάλη αντοχή σε σύγκριση με άλλα κράματα χύτευσης.

Εύπλαστο: Μεταξύ 212 και 302 βαθμών Φαρενάιτ, ο ψευδάργυρος γίνεται ελατός και Ελατός, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες, επανέρχεται σε μια εύθραυστη κατάσταση. Τα κράματα ψευδαργύρου βελτιώνονται σημαντικά σε αυτή την ιδιότητα πάνω από το καθαρό μέταλλο, επιτρέποντας να χρησιμοποιηθούν πιο σύνθετες μέθοδοι κατασκευής.

Αγώγιμο: Ο ψευδάργυρος αγώγιμο είναι μέτρια για ένα μέταλλο. Οι ισχυρές ηλεκτροχημικές ιδιότητές του πάντως εξυπηρετούν καλά σε αλκαλικές μπαταρίες και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γαλβανισμού.

Τα ανθρωπογενή προϊόντα κράματος ψευδαργύρου έχουν αξιόπιστα χρονολογηθεί από το 500 π.Χ. και ο ψευδάργυρος προστίθεται αρχικά σκόπιμα σε χαλκός για να σχηματίσει ορείχαλκο γύρω στο 200-300 π.Χ. Ορείχαλκος συμπληρωμένο χάλκινο κατά τη διάρκεια της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας στην κατασκευή νομισμάτων, όπλων και τέχνης. Ο ορείχαλκος παρέμεινε η κύρια χρήση του ψευδαργύρου μέχρι το 1746, όταν ο Ανδρέας Ζιγκσούντ Μάργκγραφ κατέγραψε προσεκτικά τη διαδικασία απομόνωσης του καθαρού στοιχείου. Ενώ ο ψευδάργυρος είχε προηγουμένως απομονωθεί σε άλλα μέρη του κόσμου, η λεπτομερής του περιγραφή βοήθησε τον ψευδάργυρο να διατεθεί στο εμπόριο σε όλη την Ευρώπη.

Ο Alessandro Volta δημιούργησε την πρώτη μπαταρία το 1800 χρησιμοποιώντας πλάκες από χαλκό και ψευδάργυρο, εισάγοντας μια νέα εποχή ηλεκτρικής γνώσης. Μέχρι το 1837, ο Stanislas Sorel είχε ονομάσει τη νέα του διαδικασία ψευδαργύρου "galvanization" μετά Luigi Galvani, ο οποίος είχε ανακαλύψει το κινούμενο αποτέλεσμα του ηλεκτρικού ρεύματος, ενώ αυτοψία βατράχους. Ο γαλβανισμός, μια μορφή καθοδικής προστασίας, μπορεί να προστατεύσει μια μεγάλη ποικιλία μετάλλων. Είναι πλέον η κύρια βιομηχανική εφαρμογή καθαρού ψευδαργύρου.

Ο ψευδάργυρος εξάγεται κατά κύριο λόγο από μετάλλευμα που περιέχει σουλφίδιο ψευδαργύρου, μίγμα ψευδαργύρου ή σαλλερίτη.

Οι χώρες εξόρυξη και παραγωγή του πιο εκλεπτυσμένου ψευδαργύρου, κατά φθίνουσα σειρά, είναι η Κίνα, το Περού, η Αυστραλία, οι Ηνωμένες Πολιτείες και ο Καναδάς. Σύμφωνα με την Γεωλογική έρευνα των Η.Π.Α., περίπου 13,4 εκατομμύρια μετρικοί τόννοι συμπυκνωμένου ψευδαργύρου εξορύσσονται το 2014, ενώ η Κίνα αντιπροσωπεύει περίπου το 36% του συνόλου.

Σύμφωνα με τη διεθνή ομάδα μελέτης μόλυβδου και ψευδαργύρου, περίπου 13 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ψευδαργύρου καταναλώθηκαν βιομηχανικά το 2013 - μέσω γαλβανισμού, ορείχαλκου και χαλκού, κραμάτων ψευδαργύρου, χημικής χύσιμο.

Ο ψευδάργυρος διαπραγματεύεται στο London Metal Exchange (LME) ως συμβόλαια "Special High Grade" με ελάχιστη καθαρότητα 99,995% σε ράβδους 25 τόνων.

• Ορείχαλκος: 3-45% Zn κατά βάρος, χρησιμοποιείται σε μουσικά όργανα, βαλβίδες και υλικό.
• Νικέλιο αργύρου: 20% Zn κατά βάρος, χρησιμοποιείται για τη λαμπερή ασημένια εμφάνισή του σε κοσμήματα, ασημικά, μοντέλα τρένων και μουσικά όργανα.
• Κράματα ψευδαργύρου χύτευσης: > 78% Zn κατά βάρος, συνήθως περιέχει μικρές ποσότητες Pb, Sn, Cu, Al και Mg για να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά χύτευσης και τις μηχανικές ιδιότητες. Χρησιμοποιείται για να δημιουργεί μικρά περίπλοκα σχήματα και είναι κατάλληλο για κινούμενα μέρη σε μηχανές. Τα φθηνότερα από αυτά τα κράματα αναφέρονται ως μεταλλικά δοχεία και χρησιμεύουν ως φθηνές αντικαταστάσεις για χάλυβα.

Ο ψευδάργυρος είναι κρίσιμος για όλη τη ζωή στη Γη και χρησιμοποιείται σε περισσότερα από 300 ένζυμα. Η ανεπάρκεια ψευδαργύρου αναγνωρίστηκε ως κλινικό πρόβλημα υγείας το 1961. Η Διεθνής Ένωση Ψευδαργύρου εξηγεί ότι ο ψευδάργυρος είναι κρίσιμος για την σωστή ανάπτυξη των κυττάρων και τη μίτωση, τη γονιμότητα, τη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, τη γεύση, τη μυρωδιά, το υγιές δέρμα και το όραμα.

Οι πένες των Ηνωμένων Πολιτειών κατασκευάζονται με πυρήνα ψευδαργύρου που αποτελεί το 98% του συνολικού τους βάρους. Το υπόλοιπο 2% είναι μια ηλεκτρολυτικά επιχρισμένη επίστρωση χαλκού. Η ποσότητα του Χαλκός που χρησιμοποιείται σε πένες μπορεί να αλλάξει εάν το Υπουργείο Οικονομικών των Η.Π.Α. κρίνει ότι είναι υπερβολικά δαπανηρό να παραχθεί. Μέχρι και 2 δισεκατομμύρια ψευδάργυροι πυρήνες κυκλοφορούν στην οικονομία των ΗΠΑ.