جونار نوردبرج
الحدوث والاستخدامات
يتوزع الزنك (Zn) على نطاق واسع في الطبيعة بكميات تصل إلى حوالي 0.02٪ من قشرة الأرض. يوجد في الطبيعة مثل الكبريتيد (سفاليريت) أو الكربونات أو الأكسيد أو السيليكات (كالامين) مع العديد من المعادن. سفاليريت ، معدن الزنك الرئيسي ومصدر 90٪ على الأقل من الزنك المعدني ، يحتوي على الحديد والكادميوم كشوائب. يكاد يكون مصحوبًا دائمًا بالغالينا ، كبريتيد الرصاص ، وأحيانًا يتم العثور عليه بالاقتران مع الخامات المحتوية على النحاس أو كبريتيدات المعادن الأساسية الأخرى.
عند التعرض للهواء ، يتم تغطية الزنك بغشاء متين من الأكسيد الذي يحمي المعدن من المزيد من الأكسدة. تشكل هذه المقاومة للتآكل الجوي الأساس لأحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا للمعدن ، وهو حماية أعمال الصلب عن طريق الجلفنة. يتم تعزيز قدرة الزنك على حماية المعادن الحديدية من التآكل من خلال عمل التحليل الكهربائي. يعمل بمثابة أنود فيما يتعلق بالحديد والمعادن الهيكلية الأخرى ، باستثناء الألومنيوم والمغنيسيوم ، وبالتالي يتم مهاجمته بشكل تفضيلي بواسطة العوامل المسببة للتآكل. تُستخدم هذه الخاصية في العديد من التطبيقات المهمة الأخرى للزنك - على سبيل المثال ، في استخدام ألواح الزنك كأنودات للحماية الكاثودية لهيكل السفن والخزانات الأرضية وما إلى ذلك. يتم صب معدن الزنك على شكل قوالب للمكونات في صناعة السيارات ، وصناعة المعدات الكهربائية ، وفي صناعة أدوات الآلات الخفيفة ، والأجهزة ، والألعاب ، وصناعات السلع الفاخرة. يتم دحرجتها إلى صفائح في مصانع الدرفلة لتصنيع الأسقف ، وتقشير الطقس ، وحالات البطاريات الجافة ، وألواح الطباعة ، وما إلى ذلك. يُصنع الزنك أيضًا من النحاس والنيكل والألمنيوم والمغنيسيوم. عندما يتم خلطها بالنحاس ، فإنها تشكل المجموعات المهمة من السبائك المعروفة باسم النحاس الأصفر.
Zinc oxide (ZnO) ، أو الزنك الأبيض (زهور الزنك) ينتج عن طريق أكسدة الزنك النقي المتبخر أو عن طريق تحميص خام أكسيد الزنك. يتم استخدامه كصبغة في الدهانات واللك والورنيشات وكذلك حشو للبلاستيك والمطاط. يوجد أكسيد الزنك في مستحضرات التجميل والأسمنت سريع التصلب والمستحضرات الصيدلانية. يفيد في صناعة الزجاج وإطارات السيارات والمباريات والصمغ الأبيض وأحبار الطباعة. يستخدم أكسيد الزنك أيضًا كأشباه موصلات في صناعة الإلكترونيات.
كرومات الزنك (زنكرو4) ، أو أصفر الزنك ، عن طريق عمل حمض الكروميك على عجائن أكسيد الزنك ، أو على هيدروكسيد الزنك. يتم استخدامه في الأصباغ والدهانات والورنيش واللك وفي صناعة المشمع. كرومات الزنك يعمل كمثبط للتآكل للمعادن وشرائح الايبوكسي.
سيانيد الزنك (Zn (CN)2) عن طريق ترسيب محلول من كبريتات الزنك أو كلوريد مع سيانيد البوتاسيوم. يتم استخدامه لطلاء المعادن واستخراج الذهب. يعمل سيانيد الزنك ككاشف كيميائي وكمبيد للآفات. كبريتات الزنك (زنسو4· 7H2O) ، أو الزجاج الأبيض ، يتم إنتاجه عن طريق تحميص مزيج الزنك أو عن طريق عمل حمض الكبريتيك على الزنك أو أكسيد الزنك. يتم استخدامه كمادة قابضة ، كمادة حافظة للجلود والخشب ، ومبيض للورق ، ومبيد حشري ومبيد للفطريات. تعمل كبريتات الزنك أيضًا كعامل مقاوم للحريق وكمثبط في تعويم الرغوة. يتم استخدامه في معالجة المياه وفي صباغة النسيج والطباعة. كبريتيد الزنك يستخدم كصبغة للدهانات ، والأقمشة الزيتية ، والمشمع ، والجلود ، والأحبار ، واللك ، ومستحضرات التجميل. فوسفيد الزنك (الزنك3P2) عن طريق تمرير الفوسفين عبر محلول من كبريتات الزنك. يستخدم بشكل رئيسي كمبيد للقوارض.
كلوريد الزنك (زنكل2) ، أو زبدة الزنك ، لها استخدامات عديدة في صناعة النسيج ، بما في ذلك أقمشة الصباغة والطباعة والتحجيم والترجيح. وهو أحد مكونات الأسمنت للمعادن ، ومعجون الأسنان ، وتدفق اللحام. يتم استخدامه بمفرده أو مع الفينول والمطهرات الأخرى للحفاظ على روابط السكك الحديدية. كلوريد الزنك مفيد لنقش الزجاج وتصنيع الأسفلت. إنه عامل فلكنة للمطاط ، ومثبط للهب للخشب ، ومانع للتآكل في معالجة المياه.
المخاطر
الزنك عنصر غذائي أساسي. وهو أحد مكونات الإنزيمات المعدنية ، التي تلعب دورًا مهمًا في استقلاب الحمض النووي وتخليق البروتين. لا يتم تخزين الزنك في الجسم ، ويوصي خبراء التغذية بالحد الأدنى من تناول الزنك يوميًا. يحدث امتصاص الزنك بسهولة من مصادر البروتين الحيواني أكثر من المنتجات النباتية. يرتبط محتوى الفيتات بالنباتات بالزنك ، مما يجعله غير متاح للامتصاص. تم الإبلاغ عن حالات نقص الزنك في البلدان التي تعد فيها الحبوب المصدر الرئيسي للبروتين الذي يستهلكه السكان. بعض المظاهر السريرية المعترف بها لنقص الزنك المزمن عند البشر هي تأخر النمو ، قصور الغدد التناسلية عند الذكور ، تغيرات الجلد ، ضعف الشهية ، الخمول العقلي وتأخر التئام الجروح.
بشكل عام ، أملاح الزنك قابضة ، ماصة للرطوبة ، أكالة ومطهرة. يشكل تأثيرها المترسب على البروتينات أساس تأثيرها القابض والمطهر ، ويتم امتصاصها بسهولة نسبيًا من خلال الجلد. عتبة طعم أملاح الزنك حوالي 15 جزء في المليون ؛ الماء الذي يحتوي على 30 جزء في المليون من أملاح الزنك الذائبة له مظهر حليبي وطعم معدني عندما يصل التركيز إلى 40 جزء في المليون. تعمل أملاح الزنك على تهيج الجهاز الهضمي ، وتتراوح التركيزات المقيئة لأملاح الزنك في الماء من 675 إلى 2,280 جزء في المليون.
أدت قابلية ذوبان الزنك في المحاليل الحمضية الضعيفة ، في وجود الحديد ، إلى تناول كميات كبيرة من أملاح الزنك بشكل عرضي عند تحضير الأطعمة الحمضية مثل مشروبات الفاكهة في أوعية حديدية مجلفنة بالية. حدثت الحمى والغثيان والقيء وتشنجات المعدة والإسهال في غضون 20 دقيقة إلى 10 ساعات بعد الابتلاع.
قد يدخل عدد من أملاح الزنك الجسم عن طريق الاستنشاق أو عن طريق الجلد أو عن طريق الابتلاع وينتج التسمم. تم العثور على كلوريد الزنك يسبب تقرحات الجلد. يمثل عدد من مركبات الزنك مخاطر نشوب حريق وانفجار. يمكن أن ينتج عن التصنيع الكهربائي للزنك ضباب يحتوي على حامض الكبريتيك وكبريتات الزنك التي يمكن أن تهيج الجهاز التنفسي أو الجهاز الهضمي وتؤدي إلى تآكل الأسنان. يمكن أن تؤدي عمليات التعدين التي تنطوي على الزنك إلى الزرنيخ والكادميوم والمنغنيز والرصاص وربما التعرض للكروم والفضة ، مع المخاطر المرتبطة بها. نظرًا لوجود الزرنيخ بشكل متكرر في الزنك ، فإنه يمكن أن يكون مصدرًا للتعرض لغاز الزرنيخ عالي السمية عندما يتم إذابة الزنك في الأحماض أو القلويات.
في تعدين الزنك وتصنيعه ولحام وقطع المعدن المجلفن أو المطلي بالزنك ، أو صهر وصب النحاس أو البرونز ، فإن الخطر الأكثر شيوعًا من الزنك ومركباته هو التعرض لأبخرة أكسيد الزنك ، التي تسبب حمى الأدخنة المعدنية. تشمل أعراض حمى الدخان المعدني نوبات الارتعاش والحمى غير المنتظمة والتعرق الغزير والغثيان والعطش والصداع وآلام الأطراف والشعور بالإرهاق. تكون النوبات قصيرة المدة (معظم الحالات في طريقها لاستكمال الشفاء في غضون 24 ساعة من ظهور الأعراض) ، ويبدو أن التحمل قد اكتسب. تم الإبلاغ عن زيادة كبيرة في البروتوبورفيرين في كريات الدم الحمراء الحرة في عمليات تعبئة أكسيد الزنك.
تتسبب أبخرة كلوريد الزنك في تهيج العيون والأغشية المخاطية. في حادث يشمل مولدات دخان ، تعرض 70 شخصًا لدرجات متفاوتة من تهيج العين والأنف والحنجرة والرئتين. من بين الوفيات العشر ، توفي البعض في غضون ساعات قليلة بسبب الوذمة الرئوية ، وتوفي آخرون لاحقًا بسبب الالتهاب الرئوي القصبي. وفي مناسبة أخرى ، تعرض اثنان من رجال الإطفاء لأبخرة كلوريد الزنك من مولد دخان أثناء مظاهرة إطفاء حريق ، أحدهما لفترة وجيزة والآخر لعدة دقائق. تعافى الأول بسرعة بينما توفي الأخير بعد 10 يومًا بسبب فشل الجهاز التنفسي. كان هناك ارتفاع سريع في درجة الحرارة والتهاب ملحوظ في الجهاز التنفسي العلوي بعد فترة وجيزة من التعرض. شوهدت ارتشاحات رئوية منتشرة على صورة الصدر بالأشعة ، وكشف تشريح الجثة عن انتشار ورم ليفي نشط وقلب رئوي.
في تجربة مصممة بشكل أساسي لتقييم التسرطن ، تلقت مجموعات من 24 فأرًا من 1,250 إلى 5,000 جزء في المليون من كبريتات الزنك في مياه الشرب لمدة عام واحد. بصرف النظر عن فقر الدم الوخيم في الحيوانات التي تتلقى 5,000 جزء في المليون ، لم تكن هناك آثار ضارة من الزنك. لم يكن معدل حدوث الورم مختلفًا بشكل كبير عن ذلك الذي شوهد في الضوابط.
يعتبر فوسفيد الزنك ، الذي يستخدم كمبيد للقوارض ، سامًا للإنسان سواء تم ابتلاعه أو استنشاقه أو حقنه ، وهو ، إلى جانب كلوريد الزنك ، أخطر أملاح الزنك ؛ هاتان المادتان كانتا مسؤولتين عن الوفيات الوحيدة بالتأكيد بسبب التسمم بالزنك.
آثار الجلد. تم الإبلاغ عن أن كرومات الزنك في الدهانات الأولية التي يستخدمها صانعو هياكل السيارات وصانعو الخزائن وصانعو الخزائن الفولاذية تسبب تقرحات الأنف والتهاب الجلد لدى العمال المعرضين. يحتوي كلوريد الزنك على مادة كاوية ، مما قد يؤدي إلى تقرح أصابع اليدين واليدين والساعدين لأولئك الذين يتعاملون مع الخشب المشرب به أو يستخدمونه كتدفق في اللحام. تم الإبلاغ عن أن غبار أكسيد الزنك قد يسد قنوات الغدد الدهنية ويؤدي إلى إكزيما حطاطية بثثرية في البشر الذين يعبئون هذا المركب.
إجراءات السلامة والصحة
حريق وانفجار. يمكن أن يكون مسحوق الزنك المقسم بدقة ، ومركبات الزنك الأخرى ، من مخاطر الحريق والانفجار إذا تم تخزينه في أماكن رطبة ، وهي مصادر للاحتراق التلقائي. قد تؤدي المخلفات من تفاعلات الاختزال إلى إشعال المواد القابلة للاحتراق. نترات أمونيوم الزنك ، برومات الزنك ، كلورات الزنك ، إيثيل الزنك ، نترات الزنك ، برمنجنات الزنك وبيكرات الزنك كلها مخاطر حريق وانفجار. بالإضافة إلى ذلك ، سوف يشتعل إيثيل الزنك تلقائيًا عند ملامسته للهواء. لذلك ، يجب تخزينها في مكان بارد وجاف وجيد التهوية بعيدًا عن مخاطر الحريق الحادة واللهب المكشوف والعوامل المؤكسدة القوية.
في جميع الحالات التي يتم فيها تسخين الزنك إلى النقطة التي يتم فيها إنتاج أبخرة ، فمن الأهمية بمكان ضمان توفير تهوية مناسبة. يتم ضمان الحماية الفردية بشكل أفضل من خلال تثقيف العامل بشأن حمى الأدخنة المعدنية وتوفير تهوية للعادم المحلي ، أو في بعض الحالات ، من خلال ارتداء غطاء أو قناع الهواء المزود.
يجب على العمال الذين لا يقل تعرضهم لأبخرة كلوريد الزنك ارتداء معدات الحماية الشخصية بما في ذلك الملابس الواقية ، وحماية العين والوجه الكيميائية ومعدات حماية الجهاز التنفسي المناسبة. يجب معالجة التعرض لأبخرة كلوريد الزنك عن طريق الري الغزير للمناطق المكشوفة.