LỜI MỞ ĐẦU

Suốt quá trình lịch sử phát triển của xã hội loài Người từ hoang dã đến văn

minh hiện đại chỉ chiếm một thời gian vô cùng ngắn ngủi so với toàn bộ lịch sử phát

triển của tự nhiên. Nhưng với đôi tay khéo léo và óc thông minh phát triển vô tận nên

xã hội loài Người tiến triển rất nhanh với tốc độ ngày càng lớn. Sự ham muốn khám

phá, tìm hiểu và nghiên cứu thế giới xung quanh đã giúp cho loài Người có những

thành tựu vượt bậc mà không một loài nào trong tự nhiên có thể làm được.

Trong đó Hóa học đóng một vai trò thiết yếu trong hành trình chinh phục vũ trụ

bao la. Như chúng ta đã biết thì Hóa học là một ngành khoa học trẻ bởi đến thế kỉ XVI

– XVII hóa học mới trở thành một ngành khoa học thực sự. Nhưng Hóa học đã hoàn

thành một cách xuất sắc trong việc khám phá ra những nguyên tố mới. Hiện nay,

chúng ta đã biết được 113 nguyên tố bao gồm tự nhiên, phóng xạ và nhân tạo. Trong

đó kim loại chiếm phần lớn tổng số nguyên tố. Sự phong phú của số lượng các nguyên

tố đã tạo nên sự đa dạng các hợp chất và ứng dụng của chúng.

Kẽm là kim loại mà hằng ngày bạn thường tiếp xúc và có rất nhiều ứng dụng

đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của xã hội. Việc tìm hiểu kẽm, phát huy vai trò và

những ứng dụng của nó là bước đệm quan trọng để nâng cao đời sống con người.

Chính vì lẽ đó, trong bài tiểu luận này, chúng tôi xin đề cập đến nguyên tố kẽm với

những ứng dụng và khám phá mới lạ mà có thể bạn chưa biết..

Vậy tại sao một nguyên tố kim loại như kẽm lại có tầm quan trọng to lớn như

vậy? Cụ thể những công dụng và những điều ta chưa biết về chúng là gì? Chúng ta

cùng tìm hiểu về nguyên tố này.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẼM

Đồng ← Kẽm → Gali

 

30

Zn  

               

               

                                 

                                   

                                                               

                                                               

                                                               

                                   

↑

Zn

↓

Cd

Hình 1.1. Vị trí của kẽm trong bảng hệ thống tuần hoàn

Hình 1.2. Các mảnh kẽm

Kẽm là một nguyên tố kim loại lưỡng tính, kí hiệu là Zn và có số nguyên tử là 30. Nó

là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 của bảng tuần hoàn nguyên tố. Kẽm, trên một số

phương diện, có tính chất hóa học giống với magiê, vì ion của chúng có bán kính

giống nhau và có trạng thái oxi hóa duy nhất ở điều kiện bình thường là +2.

1.1. Trạng thái tự nhiên và đồng vị

1.1.1. Trạng thái tự nhiên và phân bố

Hình 1.3: Sphalerit (ZnS), một loại quặng kẽm phổ biến

Kẽm chiếm khoảng 75 ppm (0,0075%) trong vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến

thứ 24. Đất chứa 5–770 ppm kẽm với giá trị trung bình 64 ppm. Nước biển chỉ chứa

30 ppb kẽm và trong khí quyển chứa 0,1–4 µg/m3.

Trong thiên nhiên không có kẽm ở trạng thái tự do. Nguyên tố này thường đi

cùng với các nguyên tố kim loại thông thường khác như đồng và chì ở dạng quặng.

Quặng thường gặp là quặng cacbonat và sunfua (ZnCO3, ZnS). Kẽm là một nguyên tố

ưa tạo quặng (chalcophile), nghĩa là nguyên tố có ái lực thấp với ôxy và thường liên

kết với lưu huỳnh để tạo ra các sulfua. Các nguyên tố ưa to quặng hình thành ở dạng

lớp vỏ hóa cứng trong các điều kiện khử của khí quyển Trái Đất. Sphalerit là một dạng

kẽm sulfua, và là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất với hàm lượng kẽm lên đến 60–

62%.

Các loại quặng khác có thể thu hồi được kẽm như smithsonit (kẽm cacbonat),

hemimorphit (kẽm silicat),wurtzit (loại kẽm sulfua khác), và đôi khi hydrozincit

hydrozincit (kẽm cacbonat). Ngoại trừ wurtzit, tất cả các khoáng trên được hình thành

từ các quá trình phong hóa kẽm sulfua nguyên sinh.

Tổng tài nguyên kẽm trên thế giới đã được xác nhận vào khoảng 1,9 tỉ tấn. Các

mỏ kẽm lớn phân bố ở Úc và Mỹ, và trữ lượng kẽm lớn nhất ở Iran. Với tốc độ tiêu thụ

như hiện nay thì nguồn tài nguyên này ước tính sẽ cạn kiệt vào khoảng năm từ 2027

đến 2055. Khoảng 346 triệu tấn kẽm đã được sản xuất trong suốt chiều dài lịch sử cho

đến năm 2002, và theo một ước lượng cho thấy khoảng 109 triệu tấn tồn tại ở các dạng

đang sử dụng.

1.1.2. Đồng vị

Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 5 đồng vị ổn định 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn,

trong đó đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên) với chu kỳ bán rã là

4,3×1018 năm, do đó tính phóng xạ của nó có thể bỏ qua. Tương tự, 70Zn (0,6%),  có

chu kỳ bán rã là 1,3×1016 năm thường không được xem là có tính phóng xạ. Các đồng

vị khác là 66Zn (28%), 67Zn (4%) và 68Zn (19%).

Một số đồng vị phóng xạ đã được nhận dạng. 65Zn có chu kỳ bán rã 243,66

ngày, là đồng vị tồn tại lâu nhất, theo sau là 72Zn có chu kỳ bán rã 46,5 giờ. Kẽm có

10 đồng phân hạt nhân. 69mZn có chu kỳ bán rã 13,76 giờ, (tham số mũ m chỉ đồng vị

giả ổn định. Các hạt nhân của đồng vị giả ổn định ở trong trạng thái kích thích và sẽ

trở về trạng thái bình thường khi phát ra photon ở dạng tia gamma. 61Zn có 3 trạng thái

kích thích và 73Zn có 2 trạng thái. Mỗi đồng vị 65Zn, 71Zn, 77Zn và 78Zn chỉ có một trạng

thái kích thích.

1.2. Tính chất vật lí

Bảng 1. Một số hằng số vật lí của kẽm:

Nguồn: Vi.wikipedia.org/wiki/kẽm

Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh và nghịch từ, mặc dù hầu hết kẽm phẩm cấp thương

mại có màu xám xỉn. Nó hơi nhẹ hơn sắt và có cấu trúc tinh thể lục phương.

Kẽm kim loại cứng và giòn ở hầu hết cấp nhiệt độ nhưng trở nên dễ uốn từ 100

đến 150 °C. Trên 210 °C, kim loại kẽm giòn trở lại và có thể được tán nhỏ bằng

lực. Kẽm dẫn điện khá. So với các kim loại khác, kẽm có độ nóng chảy (419,5 °C,

Tính chất vật lý

Màu Ánh kim bạc xám

Trạng thái vật chất Chất rắn

Mật độ gầnnhiệt độ phòng 7,14 g·cm−3

Mật độ ở thể lỏng khi đạtnhiệt độ nóng chảy

6,57 g·cm−3

Nhiệt độ nóng chảy 692,68 K787,15  419,53 °C, ,°F

Nhiệt độ sôi 1665 °F 907 °C, 1180 K,

Nhiệt lượng nóng chảy 7,32 kJ·mol−1

Nhiệt lượng bay hơi 123,6 kJ·mol−1

Nhiệt dung 25,470 J·mol−1·K−1

787,1F) và điểm sôi (907 °C) tương đối thấp. Điểm sôi của nó là một trong số những

điểm sôi thấp nhất của các kim loại chuyển tiếp, chỉ cao hơn thủy ngân và cadmi.

Kẽm có thế điện cực chuẩn: Zn đứng sau Mn và trước Cr trong dãy hoạt động

hóa học của kim loại.

Ngoài số oxi hóa bền là +2, Zn còn có số oxi hóa kém bền khác như +1, +3.

1.3. Tính chất hóa học

1.3.1. Khả năng phản ứng

Kẽm có cấu hình electron là [Ar]3d10 4s2, có phân lớp 3d bền vững với 10e.Vì vậy, ta

thấy Zn có cấu hình tương tự như các nguyên tố nhóm IIA nên Zn cũng dễ dàng cho

2e để tạo ion Zn2+. Kẽm là nguyên tố thuộc nhóm 12 trong bảng tuần hoàn. Nó là kim

loại có độ hoạt động trung bình và là chất ôxi hóa mạnh.

Tính chất hóa học của kẽm đặc trưng bởi trạng thái ôxi hóa +2. Khi các hợp

chất ở trạng thái này được hình thành thì các electron lớp s bị mất đi, và ion kẽm có

cấu hình electron [Ar]3d10. Quá trình này cho phép tạo 4 liên kết bằng cách tiếp nhận

thêm 4 cặp electron theo quy tắc bộ tám nhưng các tính toán chỉ ra rằng hợp chất kẽm

có trạng thái ôxi hóa +4 không thể tồn tại.

Dạng cấu tạo hóa học lập thể là tứ diệnvà các liên kết có thể được miêu tả như

sự tạo thành của các orbitan lai ghép sp3 của ion kẽm. Kẽm có khuynh hướng tạo thành

các liên kết cộng hóa trị với cấp độ cao hơn và nó tạo thành các phức bền hơn với các

chất cho N- và S.

Tính chất hóa học của kẽm tương tự tính chất của các kim loại chuyển tiếp nằm

ở vị trí cuối cùng của hàng đầu tiên như niken và đồng, mặc dù nó có lớp d được lấp

đầy electron, do đó các hợp chất của nó là nghịch từ và hầu như không màu. Bán kính

ion của kẽm và magiê gần như bằng nhau. Do đó một số muối của chúng có cùng cấu

trúc tinh thể và trong một số trường hợp khi bán kính ion là yếu tố quyết định thì tính

chất hóa học của kẽm và magiê là rất giống nhau. còn nếu không thì chúng có rất ít nét

tương đồng.

1.3.2. Những phản ứng đặc trưng

Bề mặt của kim loại kẽm tinh khiết xỉn nhanh, thậm chí hình thành một lớp thụ động

bảo vệ là kẽm cacbonat, Zn5(OH)6(CO3)2, khi phản ứng với cacbon điôxít trong khí

quyển. Lớp này giúp chống lại quá trình phản ứng tiếp theo với nước và hidro.

Kẽm cháy trong không khí cho ngọn lửa màu xanh lục tạo ra khói kẽm ôxít.

2Zn + O2 2ZnO

 Kẽm dễ dàng phản ứng với kiềm và các phi kim khác.

Zn + 2NaOH Na2(ZnO2) + H2

Zn + S ZnS

 Các axít mạnh như axít clohydric hay axít sulfuric có thể hòa tan lớp vảo vệ bên ngoài

và sau đó kẽm phản ứng với nước giải phóng khí hydro.

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

1.4. Điều chế

1.4.1. Những điều chưa biết trong điều chế kẽm thời cổ đại

Điều đặc biệt đối với kẽm là quặng kẽm đã được loài người biết từ thời Thượng cổ

(thời Hô-me). Thế nhưng mãi đến thời Trung cổ, kẽm mới thực sự được điều chế ra từ

quặng. Tại sao vậy?

Đốt nóng trong không khí, quặng cacbonat cũng quặng sunfua đều biến thành

oxyt.

Phản ứng khử ZnO xảy ra ở nhiệt độ cao 1000-11000 0C:

ZnO + C Zn + CO

Nhiệt độ nóng chảy của kẽm thấp (4190 0C) và đến nhiệt độ 9060 0C thì kẽm sôi biến

thành hơi. Vì vậy, khi kẽm vừa điều chế ra được ở điều kiện nhiệt độ cao, hơi kẽm bốc

cháy và lại thành kẽm oxyt. Một vòng lẩn quẩn xảy ra!

Lịch sử ghi nhận người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết ngưng tụ kẽm trong bình

đất sét kín. Cho đến thế 17, châu Âu vẫn nhập kim loại kẽm từ Ấn Độ.

So với việc luyện đồng, luyện sắt thì luyện kẽm dễ hơn vì nhiệt độ nóng chảy

của kẽm thấp, quặng kẽm lại dễ bị khử. Loại quặng kẽm thường gặp nhất là loại quặng

kẽm sunfua màu xám sáng lóng lánh thường gọi là quặng sphalerit (hay con gọi là

blende; có nghĩa là chì sunfua). Người Trung Quốc cổ đại đã đốt quặng sphalerit trong

không khí để điều chế kẽm oxyt, sau đó đem trộn kẽm oxyt với bột than nung để luyện

kẽm.

1.4.2 Phương pháp điều chế hiện nay

1.4.2.1. Phương pháp nhiệt luyện

Nguyên tắc: khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất

khử mạnh như C, CO, H2 hoặc Al, kim loại kiềm hoặc kiềm thổ. Các phản ứng dùng

khí trơ hoặc chân không.

Trường hợp quặng là kẽm sunfua thì phải đốt trong lò nhiều tầng ở 7000 0C chuyển

thành oxyt kẽm.

2ZnS +3O2 2ZnO + 2SO2

Sau đó nộp phối liệu gồm ZnO thô và than bột vào những lò chưng làm bằng gạch

samot. Những lò này được đặt trong lò hầm lớn và được đốt nóng đến 1200-13500 0C

ZnO + C Zn + CO

1.4.2.2. Phương pháp thủy luyện

Nguyên tắc: khử ion kim loại kẽm trong dung dịch bằng dòng điện.

Hòa tan ZnO thô sau khi đốt khi đốt quặng ZnS vào dung dịch H2SO4 loãng và loại bỏ

tạp chất có trong dung dịch ZnSO4. Điện phân dung dịch ZnSO4 đã được tinh chế và

đã thêm H2SO4, ở trong thùng điện phân làm bằng gỗ hoặc xi măng, với cực dương

bằng chì và cực âm bằng nhôm tinh khiết. Do quá thế rất lớn của H2 trên kẽm, khí H2

không sinh ra ở cực âm mà kim loại kẽm kết tủa:

2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + O2 + 2H2SO4

CHƯƠNG 2. ỨNG DỤNG CỦA KẼM TRONG CÁC NGÀNH KINH TẾ

2.1. Trong nông nghiệp

2.1.1. Kẽm trong đất trồng

Là một trong số các chất vi dinh dưỡng thiết yếu, kẽm  (Zn) là nguyên tố thiết yếu cho

sự phát triển và sinh trưởng khỏe mạnh của cây trồng, động vật và con người. Nó

thường có mặt trong đất với tỷ lệ 25 - 200 mg Zn/kg trọng lượng khô, trong không khí

với hàm lượng 40 - 100 ng Zn/m3, trong nước với hàm lượng 3 - 40 mg Zn/l.

Dự trữ kẽm trong lớp đất mặt khoảng 120-170 kg/ha. Lượng kẽm dễ tiêu, thay

đổi theo pH, hàm lượng lân, chất hữu cơ và sét. Kẽm hòa tan nhiều khi pH quá chua

hoặc quá kiềm. Trong khoảng pH 6-8, kẽm thường khó hòa tan.

2.1.2. Hàm lượng của kẽm trong một số cây trồng

Bảng 2. Hàm lượng của kẽm trong một số cây trồng

Cây

trồng

Giai đoạn

sinh trưởng

Hàm lượng kẽm (ppm)

Thiếu Thấp Bình thường Cao Độc

LúaSinh trưởng

Sinh dưỡng0-10 11-20 21-50

Cà chuaSinh trưởng

Sinh dưỡng0-10 11-20 21-120 121

Lá đậu

nành

Sinh trưởng

Sinh dưỡng0-10 11-20 21-70 71-150 150

Nguồn: sparr và ctc.(1968) trích dẫn bởi Sauchelli (1969)

2.1.3. Tác động của kẽm đến cây trồng

2.1.3.1. Tác động của kẽm đến quá trình sinh lý sinh hóa của cây trồng:

Kẽm có tác động đến các quá trình sinh lý sinh hóa sau đây: dinh dưỡng khoáng (sự

hút dinh dưỡng và sự cố định N) sự hố hấp, sự quang hợp, sự tổng hợp hữu cơ (gluxid,

protit, axit nucleic và chất điều hòa sinh trưởng), sự vận chuyển (sự thoát hơ nước và

sự chuyển hóa gluxit) sự sinh trưởng (tạo các mô mới) và khả năng chống lạnh chống

nóng của cây. Zn ảnh hưởng đến sự tạo thành nhiều loại hợp chất quan trọng trong cây

như đường bột, protit, các phootpholipit, vitamin C, auxin, các phenol, tamin, các

protein và enzym.

Hàm lượng Zn trong cây thay đổi từ 15-22 mg/kg chất khô. Nhiều cây trồng  thể hiện

sự cần thiết phải bón kẽm. Các loại cây thể hiện nhu cầu bón nhất là: lúa, ngô, cây ăn

quả như cam quít bưởi, chanh, đào, lê, táo. Trong các cây họ đậu thì các cây đậu ăn

quả non đậu cô ve, cô bơ, đậu đũa thường thể hiện sự cần thiết phải bón kẽm.

2.1.3.2. Biểu hiện của cây trồng thiếu kẽm

Thiếu kẽm (zn) lá hẹp và nhỏ, phiến lá mất màu xanh, gân lá vẫn xanh, các đốm chết

phát triển khắp trên lá, kể cả gân lá, chóp lá và mép.

Hình 2.1. Lá cây thiếu kẽm

+ Xuất hiện chủ yếu trên các lá đã trưởng thành hoàn toàn (lá thứ 2 và 3 từ trên

xuống).

+ Ở ngô, từ một sọc vàng nhạt đến một dải các mô màu trắng hoặc vàng với các sọc

màu đỏ tía giữa các gân và mép lá, xảy ra chủ yếu ở phần dưới của lá.

+ Ở lúa, sau cấy 15-20 ngày, các đốm nhỏ rải rác màu vàng nhạt xuất hiện trên các lá

già sau đó phát triển rộng ra, hợp lại và trở thành màu sẫm, toàn bộ lá trở thành màu

đỏ và bị khô đi trong vòng 1 tháng.

+ Ở chanh, cam xuất hiện úa vàng không đều giữa các gân lá, các lá non trở nên ngắn

và hẹp, sự hình thành nụ quả giảm mạnh, các loại cây có cành thì bị khô đầu cành và

chết.

2.1.4. Bổ sung kẽm trong phân vi lượng đến năng suất cây trồng

 Kẽm được coi như là một trong các nguyên tố vi lượng đầu tiên cần thiết cho cây

trồng. Vì vậy việc bổ sung Zn trong phân bón góp phần nâng cao năng suất cây trồng.

Một trong những loại phân vi lượng chứa kẽm được sử dụng phổ biến nhất là ZnSO4.

ZnSO4 có bán ở cả dạng tinh thể monohydrat và heptahydrat. Kẽm oxysunphat

được sản xuất bằng cách sử dụng axit sunphuric để axit hóa một phần ZnO, còn dung

dịch kẽm sunphat amoni hóa Zn(NO3)4SO4 là nguồn cung cấp đạm, kẽm và lưu huỳnh,

thường được kết hợp với amoni polyphốtphat để sử dụng như phân bón đầu mùa. Urê

chứa kẽm  (phân urê dạng hạt bọc kẽm sunphat với 42% N, 1-2% Zn) được sử dụng

đối với cây lúa trồng trên đất có tính kiềm. Các dung dịch huyền phù đặc của ZnO

được sử dụng làm phân bón lá, trong khi đó loại phân bón có chứa urê, amoni nitrat và

kẽm nitrat  (15% N và 5% Zn) đã được đăng ký bản quyền và cũng được sử dụng làm

phân bón lá.

Một số loại phân chứa kẽm

+ Kẽm clorua (ZnCl2): Hàm lượng Zn: 52% kẽm,

+ Kẽm nung chảy với silicat: Hàm lượng Zn: 28-40%

+ Kẽm oxit (ZnO): Hàm lượng Zn: 78%

+ Kẽm cacbonat (ZnCO3): Công thức phân tử đầy đủ: ZnCO3.2Zn(OH)2H2O; hàm

lượng Zn là 52%; dạng bột màu trắng,hòa tan tốt trong axit, kiềm và dung dịch muối

amoni, không tan trong nước

2.2. Trong công nghiệp

2.2.1. Pin kẽm

2.2.1.1. Những điểm ưu việt của pin kẽm

Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng đối với các loại pin mới, các loại pin kẽm với

nhiều kiểu thiết kế khác nhau hiện có hai ưu điểm hơn trội so với các loại pin khác.

+ Ưu điểm đầu tiên là tính mềm dẻo. Các kiểu thiết kế và phương pháp chế tạo

mới, ví dụ phương pháp được áp dụng để sản xuất pin kẽm của Công ty Imprint

Energy, đang cung cấp các tùy chọn thực tế cho các loại pin mà người sử dụng có thể

mang theo mình. Bằng cách sử dụng công nghệ đã được áp dụng để in các hình vẽ và

chữ viết lên áo phông, pin kẽm của Công ty Imprint Energy được thiết kế ở dạng mềm,

nhỏ, có khả năng đúc thành hầu hết tất cả các hình dạng và kiểu dáng.

Hơn nữa, do kẽm ít độc và có thể chịu được tác động của không khí hoặc nước một

cách an toàn, nó thích hợp hơn và ít nguy hiểm hơn khi sử dụng các chất điện ly khác

nhau. Kẽm ít nguy hiểm hơn nhiều so với chì hoặc liti, vì vậy ít gây ra những lo ngại

khi sử dụng cho các loại pin được đặt lên hoặc thậm chí đặt bên trong cơ thể.

Các dụng cụ trợ thính, trợ tim, các thiết bị theo dõi huyết áp hoặc các cơ quan nội tạng

và các bộ phận có thể mang theo người như vòng đeo tay hoặc quần áo thay đổi màu

sắc theo nhiệt độ, đó là những sản phẩm mà ở đó tính mềm dẻo của pin kẽm có thể

được phát huy.

+ Ưu điểm thứ hai là khả năng nạp điện nhanh của pin kẽm. Khi công suất của

các loại pin và ắc quy ngày càng lớn thì thời gian nạp điện của chúng cũng ngày càng

lâu.

Pin kẽm sử dụng anôt kết hợp với chất điện ly và catôt làm từ oxit kim loại. Các ion

kẽm di chuyển qua chất điện ly từ anôt đến catôt, tạo ra phản ứng hóa học, cho phép

các điện tử tập hợp lại. Pin kẽm của Công ty Imprint Energy sử dụng nguồn chất điện

ly rắn, trái với chất điện ly là không khí hoặc dung dịch ở nhiều loại pin khác, nhờ đó

giúp ngăn ngừa sự phát triển của các sợi dendrite – nguyên nhân làm giảm khả năng

nạp lại của pin ion liti và gây ra một số trường hợp cháy nổ như trong thời gian gần

đây.

2.2.1.2. Tại sao pin khô lại ướt?

Trong cuộc sống hằng ngày, đài bán dẫn, đèn pin, và các đồ chơi chạy bằng điện

chúng ta mang theo đều cần phải có pin khô mới có thể hoạt động được. Khi dùng hết

pin khô, bạn sẽ phát hiện ra lớp vỏ ngoài cùng của chúng đều bị ướt, có lúc còn chảy

ra chất lỏng dính, cho dù sau khi đã dùng giấy lau khô nhưng vẫn còn dính, tại sao

vậy?

Thì ra vỏ ngoài của pin là một ống tròn được ép thành từ bản kẽm, bên trong nó có

chứa chất lỏng dạng hồ chứa một lượng lớn nguyên tử clo, nguyên tử clo và kẽm trong

bản kẽm sẽ hóa hợp trong dịch thể và sinh ra điện. Bởi vì trên mặt pin khô được bịt kín

bằng sáp nên dịch thể bên trong thông thường không chảy được ra ngoài.

Do chúng ta sử dụng pin nên các phản ứng hóa học bên trong quả pin xảy ra liên tục,

cứ 2 nguyên tử được sinh ra thì sẽ tiêu hao mất một nguyên tử kẽm bên trong vỏ kẽm,

kẽm ngày càng thiếu đi, vì vậy khi gần dùng hết pin, vỏ kẽm sẽ không thể ngăn được

chất dịch bên trong tiết ra, pin khô vì thế mà bị ướt.

Bạn chớ xem thường “chất ướt dính” trên pin khô, nó có tác dụng ăn mòn và làm hỏng

các dụng cụ điện, tất cả những nơi mà nó có thể tiếp xúc, dụng cụ điện nhẹ thì sẽ bị gỉ,

nặng thì sẽ không làm việc được nữa, cho nên khi tạm thời không dùng pin khô nữa,

đừng quên phải bỏ nó ra khỏi thiết bị điện.

2.2.2. Các ngành công nghiệp khác

Trong kỹ thuật hiện đại không chỉ sử dụng kẽm nguyên khối mà cả bụi kẽm nữa.

Chẳng hạn, bụi kẽm giúp những người làm thuốc pháo nhuộm ngọn lửa thành màu

xanh lam. Các nhà luyện kim dùng bụi kẽm để lấy vàng và bạc ra khỏi các dung dịch

xianua. Ngay cả khi điều chế kẽm, nếu không có bị kẽm thì cũng không xong: bụi kẽm

được dùng để loại đồng và cađimi ra khỏi dung dịch kẽm sunfat trong phương pháp

thủy luyện (phương pháp điện phân). Cầu cống và các kết cấu nhà công nghiệp bằng

kim loại, các máy móc cơ lớn thường được phủ một lớp sơn màu xám để giữ cho kim

loại khỏi bị ăn mòn: trong thành phần của loại sơn đó cũng có bụi kẽm.

2.2.2.1. Mạ kẽm

a. Cơ chế quá trình mạ kẽm

+ Sắt- kẽm là 1 cặp điện cực

Sắt có tính khử mạnh hơn nên lớp kẽm làm cực âm, sắt làm cực dương, hai điện cực

này tiếp xúc với nhau và tiếp xúc với môi trường chất điện ly. Như vậy Zn sẽ bị ăn

mòn điện hóa:

Cực âm: Zn – 2e Zn2+

Các ion này tan vào dung dịch điện ly và kết hợp với OH- tạo thành hydroxyt kẽm

Zn(OH)2

Ở cực dương: các ion hydro của dung dịch điện ly chuyển đến cực dương, tại

đây chúng bị khử thành hydro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện ly:

2H+ + 2e H2

Ngoài ra, trong nước còn 1 lượng oxy bị khuếch tán vào nên ta còn có quá trình

ở catot:

O2 + 4H+ + 4e 2H2O

Và cứ như thế lớp kẽm sẽ bị ăn mòn kể cả khi kẽm bị trầy xước để lộ ra ngoài.

b. Mạ nhúng nóng

Với những ưu điểm nổi bật về lớp phủ bề mặt bảo vệ, mạ nhúng nóng đang cho thấy

những giá trị hữu dụng. Công nghệ nhúng kẽm nóng chảy đảm bảo chất lượng kết cấu

các công trình thép xây dựng trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. 

Đồng thời, mạ kẽm nhúng nóng đem đến cho sản phẩm những tính chất ưu việt mà

không 1 loại bảo vệ bề mặt nào có thể so sánh được:

- Với hầu hết các loại thép trên thị trường, mạ kẽm đem đến giá trị kinh tế về mặt lâu

dài. Trong 1 số trường hợp, chi phí mạ kẽm ban đầu cũng là ít nhất.

- Lớp kẽm phủ bề mặt trở thành 1 phần của lớp thép mà nó bảo vệ.

- Sản phẩm mạ kẽm có độ bền vượt trội, chống loại các va chạm trong quá trình vận

chuyển và sử dụng (nhờ khả năng tự lành vết thương của kim loại kẽm).

- Với nguyên lý bảo vệ ăn mòn điện (cathodic protection), mạ kẽm đảm bảo rằng

những khu vực tiếp xúc với môi trường ăn mòn sẽ được bảo vệ bởi lớp kẽm phủ xung

quanh.

- Mạ kẽm đạt tiêu chuẩn độ dày lớp phủ tối thiểu.

- Thép được nhúng hoàn toàn trong bể kẽm nóng chảy, do đó mặt trong và mặt ngoài

của sản phẩm có thể được phủ kẽm cùng 1 lúc.

- Mạ kẽm có thể được áp dụng cho rất nhiều mặt hàng khác nhau, từ những con ốc vít

đến những kết cấu to lớn như ống, dầm chữ I…

- Các tính chất cơ học của thép không bị ảnh hưởng bởi mạ kẽm.

- Mạ kẽm khi kết hợp với 1 lớp sơn sẽ tạo nên 1 hiệu quả kinh tế vượt bật cho vấn đề

bảo vệ thép trong môi trường ăn mòn cao. Sự kết hợp này mang đến kết quả cao hơn

khi chúng được sử dụng 

Ứng dụng của công nghệ mạ nhúng nóng:

  Công nghệ nhúng kẽm nóng chảy chống ăn mòn kim loại cho các kết cấu thép

được ứng dụng khá phổ biến tại các nước công nghiệp phát triển, nhưng ở nước ta đến

1989 mới được bắt đầu nghiên cứu triển khai với quy mô sản xuất và được thúc đẩy

mạnh mẽ khi triển khai xây dựng đường dây tải điện 500kV Bắc Nam phục cho sự

nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Vật liệu tương ứng và công nghệ

nhúng kẽm đã được triển khai đúng lúc, đáp ứng được các yêu cầu chống ăn mòn,

nâng cao chất lượng và tuổi thọ cũng như độ an toàn của các công trình kết cấu thép và

đã được nhận giải 3 VIFOTEC năm đầu 1995.

Đối tượng áp dụng chủ yếu là các công trình có kết cấu thép lớn như: Dàn

khoan dầu khí, dầm cầu, dầm nhà thép, kết cấu cột thép cao, hệ thống cửa đập thuỷ

điện, cửa van cống, vỏ tàu…cụ thể:

+ Lĩnh vực viễn thông: hệ thống các sản phẩm trong ngành bưu chính – viễn thông –

truyền hình như: trạm BTS, cột anten, trụ anten,..

+ Lĩnh việc điện lực: cột điện                         

+ Hiện các sản phẩm của mạ kẽm nhúng nóng tại Việt Nam chủ yếu là các phụ kiện

đường dây tải điện được làm bằng thép, các tháp truyền hình, các hộ lan can mềm bảo

vệ đường giao thông, các cột đèn chiếu sáng đô thị.

c. Xi mạ kẽm

Xi mạ kẽm là phương pháp phủ 1 lớp kẽm mỏng lên bề mặt kim loại. Lớp kẽm

này được tạo thành qua quá trình cho sản phẩm kim loại vào bể chứa dung dịch kẽm

với độ bền của việc xi mạ kẽm là 1 năm đến 10 năm tùy theo mức độ sản phẩm ta sử

dụng.

Công dụng của việc xi mạ kẽm:

 

Xi mạ kẽm là phương pháp tạo bề mặt chống gỉ thông dụng nhất hiện nay. Vì thế

lớp xi mạ kẽm sẽ không bị tróc ra như khi dùng sơn, tạo ra lớp bảo vệ vĩnh cửu cho

chất nền. Kẽm đã được chứng minh là lớp bảo vệ chống rỉ sét và ăn mòn rất hiệu quả

cho kim loại với những sản phẩm trong máy móc công nghiệp thì xi mạ kẽm cũng là

một phần tất yếu để bảo vệ bề mặt chi tiết máy móc.

2.2.2.2. Ứng dụng khác

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo

lượng sản xuất hàng năm.

+ Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, như thép chống gỉ 

+ Kẽm được sử dụng trong công nghiệp ô tô, cơ sở đóng tàu (gắn vào đuôi tàu) 

+ Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin, ống nước 

+ Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại khoáng chất và

vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống ôxi hóa, do vậy nó được sử dụng

như là nguyên tố vi lượng để chống sự lão hóa của da và cơ trong cơ thể. Trong các

biệt dược chứa một lượng lớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành

vết thương.

+ Một số hợp chất của Zn dùng trong y học, làm thuốc giãm đau dây thần kinh, chữa

bệnh eczema, bệnh ngứa.

+ Ôxít kẽm được sử dụng như chất liệu có màu trắng trong màu nước và sơn cũng như

chất hoạt hóa trong công nghiệp ô tô. Sử dụng trong thuốc mỡ, nó có khả năng chống

cháy nắng cho các khu vực da trần. Sử dụng như lớp bột mỏng trong các khu vực ẩm

ướt của cơ thể (bộ phận sinh dục) của trẻ em để chống hăm.

+ Clorua kẽm được sử dụng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ.

+ Sulfua kẽm được sử dụng làm chất lân quang, được sử dụng để phủ lên kim đồng hồ

hay các đồ vật khác cần phát sáng trong bóng tối.

+ Methyl kẽm (Zn(CH3)2) được sử dụng trong một số phản ứng tổng hợp chất hữu cơ.

+ Stearat kẽm được sử dụng làm chất độn trong sản xuất chất dẻo (plastic) từ dầu mỏ.

+ Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, là hỗn hợp của(hydroxy-)cacbonat kẽm và

silicat, được sử dụng để chống phỏng da.

Trong thời gian gần đây, lớp mạ bằng kẽm đã mở rộng phạm vi hoạt động bảo vệ của

mình: kẽm bắt đầu được tráng lên bề mặt các kết cấu kim loại chịu lượng tải nhiệt lớn.

Chặng hạn, trước đây, các kết cấu của tổ hợp thiết bị khởi động dùng để phóng các con

tàu vũ trụ thường giảm độ bền theo thời gian do chúng bị đốt quá nóng. Hiện nay, để

tránh điều đó, người ta phủ lên chúng một lớp kẽm. Do có nhiệt độ sôi thấp nên trong

thời gian diễn ra “cơn sốt” khởi động, lớp kẽm bốc hơi rất nhanh, hấp thụ một lượng

nhiệt lớn, và nhờ vậy mà giữ cho kết cấu kim loại không bị quá nóng.

2.2.4. Tác động tiêu cực

Một cuộc thăm dò được tiến hành hằng năm ở Anh và xứ Wales về chất thải có chứa

kim loại nặng từ phân gia súc đã cho thấy, mức độ kim loại nặng cao nhất thải ra vào

đất nông nghiệp là kẽm (lên đến 3,3kg/ha) và đồng (lên đến 2,2kg/ha) tại khu vực chăn

nuôi lợn ở vùng Tây Anglia và Humberside. Lượng kẽm thải ra từ phân vật nuôi gây ô

nhiễm môi trường chiếm đến 35% so với các yếu tố gây ô nhiễm kim loại nặng khác.

Sự dư thừa kẽm khi kẽm tích tụ quá cao trong đất cũng gây độc đối với cây

trồng, gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ kẽm trong cây, quả nhiều cũng liên quan

đến mức thừa lượng kẽm trong cơ thể người và góp phần tăng sự tích tụ kẽm trong

môi trường.

Quá trình sản xuất từ quặng kẽm sulfua thải ra một lượng lớn lưu huỳnh

điôxít và hơi cadmi. Xỉ nóng chảy và các chất cặn khác trong quá trình sản xuất cũng

chứa một lượng kim loại nặng đáng kể. Có khoảng 1,1 triệu tấn kẽm kim loại và 130

ngàn tấn chì đã được khai thác và nung chảy ở các thị trấn La

Calamine và Plombières của Bỉ trong khoảng thời gian từ năm 1806 tới năm 1882.

Bãi thải của mỏ trước đây rò rỉ kẽm và cadmi, và các trầm tích trong sông Geul chứa

một lượng kim loại nặng đáng kể. Từ khoảng cách đây 2000 năm, lượng phát thải kẽm

từ các nguồn khai thác mỏ và nung chảy đã thải ra tổng cộng 10 ngàn tấn mỗi năm.

Đến năm 1850, lượng phát thải tăng lên gấp 10 lần, phát thải kẽm ở mức đỉnh vào

khoảng 3,4 triệu tấn mỗi năm trong thập niên 1980 và giảm xuống 2,7 triệu tấn vào

thập niên 1990, mặc dù theo một nghiên cứu năm 2005 về tầng đối lưu Bắc Cực chỉ ra

rằng nồng độ kẽm không giảm. Các phát thải nhân tạo và tự nhiên xảy ra với tỷ lệ

20 trên 1.

Hàm lượng kẽm trong các con sông chảy qua các khu công nghiệp và khu vực khai

thác mỏ vào khoảng 20 ppm. Công tác xử lý nước thải hiệu quả đã làm giảm đáng kể

hàm lượng này; ví dụ như công tác xử lý nước thải dọc theo sông Rhine đã làm giảm

lượng kẽm xuống còn 50 ppb. Nồng độ kẽm ở mức 2 ppm ảnh hưởng xấu đến hàm

lượng ôxy trong máu cá.

Đất ô nhiễm kẽm từ hoạt động khai thác quặng chứa kẽm, tuyển, hoặc nơi sử

dụng bùn chứa kẽm để làm phân, có thể chứa hàm lượng kẽm ở mức vài gam kẽm/kg

đất khô. Hàm lượng kẽm trong đất cao hơn 500 ppm ảnh hưởng tới khả năng hấp thu

các kim loại cần thiết khác của thực vật, như sắt và mangan. Kẽm ở mức 2.000 ppm

đến 180.000 ppm (18%) đã được ghi nhận trong một số mẫu đất.

CHƯƠNG 3. NHỮNG KHÁM PHÁ MỚI LẠ VỀ KẼM

3.1.Kẽm- Tấm vải phủ” của thép

Nếu đã nhắc đến sự ăn mòn thì phải nói đến vai trò quan trọng nhất của kẽm: gần một

nửa sản lượng kẽm trên thế giới được dùng vào việc bảo vệ thép trước một kẻ thù hung

ác nhất - đó là sự han gỉ mà hàng năm nuốt mất hàng chục triệu tấn sắt thép. Xô và

chậu tráng kẽm, mái nhà và ống thoát nước tráng kẽm thì dùng được nhiều năm, trong

khi đó, một tấm tôn không tráng kẽm thì chỉ cần qua một trận mưa nhỏ là đã có thể bị

hoen gỉ.

Vậy do đâu mà chính kẽm được giao phó nhiệm vụ đầy khó khăn và vinh quang là bảo

vệ “biên cương” của sắt thép? Thế mà nó hoàn toàn không được mang danh là “chiến

sĩ kiên cường” chống lại các hóa chất xâm thực như crom, niken hoặc coban, vì sao?

Thì ra lời giải đáp cho câu hỏi này cũng ẩn giấu ở chính điều này. Theo lối diễn đạt

của một nhà hiền triết nào đó thì cũng giống như người phụ nữ, sở dĩ mạnh chính là vì

sự yếu ớt của mình. Kẽm bảo vệ sắt một cách chắc chắn, giữ cho sắt không bị ăn mòn,

bởi vì chính nó ... lại không đủ sức chống lại sự ăn mòn. Kẽm có tính hoạt động hóa

học mạnh hơn sắt, nên khi xuất hiện nguy cơ bị oxi hóa thì kẽm liền đưa mình ra để

chống đỡ: nó hy sinh thân mình để cứu sắt khỏi sự hủy diệt. Không phải ngẫu nhiên

mà đôi khi người ta gọi phương pháp bảo vệ như vậy là phương pháp “thí mạng”.

Ngay cả khi trên lớp “áo giáp” bằng kẽm xuất hiện những vết xước thì sự ăn

mòn cũng không thể thực hiện được ý đồ tạo gỉ của mình: chừng nào trên bề mặt của

chi tiết làm bằng thép còn lại dù chỉ là vài hạt kẽm nhỏ thôi thì sắt vẫn không bị phá

hủy. Về điểm này, các lớp mạ bằng crom và niken tuy có sức chống ăn mòn cao,

nhưng trong thực tế đôi khi lại tỏ ra không đáng tin cậy: chúng chỉ có tác dụng tốt khi

chưa xảy ra bất kỳ sự hư hỏng nào, còn một khi trên lớp mạ đó đã xuất hiện hiện cho

dù chỉ là một lỗ thủng rất nhỏ, bằng dấu chấm thôi, cũng đủ để các tác nhân xâm thực

có đường đột nhập vào sắt, làm cho sắt bắt đầu bị gỉ “ngay trước mắt” niken hoặc

crom vốn là những kim loại “bất khả xâm phạm” về hóa học.

Nếu tính đến việc dùng kẽm để giữ cho thép không bị ăn mòn sẽ rẻ hơn rất

nhiều so với dùng các thứ kim loại khác, thì thật dễ hiểu tại sao mà lớp mạ bằng kẽm

lại đang đường đường chiếm vị trí số một - cả về quy mô lẫn tầm quan trọng - trong số

tất cả mọi lớp mạ bằng kim loại.

3.2. Có thể bạn chưa biết về kẽm tinh khiết

Ở một chừng mực đáng kể, nhiệt độ nóng chảy không cao lắm của kẽm (khoảng 420

độ C) đã làm cho nhà sưu tập người Đức phải say mê. Nhiều tính chất của kim loại này

phụ thuộc vào độ tinh khiết của nó. Thông thường, kẽm dễ tiêu hóa trong các axit,

nhưng nếu độ tinh khiết đạt đến “năm con số chín” (99,999%) thì chính các axit ấy

không thể nào đụng chạm được đến kẽm ngay cả khi nung nóng. Đối với kẽm, độ tinh

khiết không những bảo đảm cho nó trở nên “bất khả xâm phạm về hóa học”, mà còn

đem lại cho nó tính dẻo cao: kẽm tinh khiết lại dễ kéo thành sợi hết sức mảnh. Còn

kẽm thường dùng trong kỹ thuật thì biểu lộ tính cách khá bất thường: nó chỉ cho phép

cán thành dải, thành lá, thành tấm trong khoảng nhiệt độ nhất định - từ 100 đến 1500C,

còn ở nhiệt độ bình thường và cao hơn 2500C cho đến điểm nóng chảy thì kim loại

này rất giòn, có thể dễ dàng nghiền nát thành bột.

Tách kẽm- Những điều tưởng chừng đơn giản

Từ xa xưa, con người đã làm quen với quặng kẽm: ngay từ thời cổ đại, hơn ba ngàn

năm về trước, nhiều dân tộc đã biết nấu luyện đồng thau là hợp kim của đồng với kẽm.

Nhưng suốt một thời gian dài, các nhà hóa học và luyện kim không thể thu được kẽm

ở dạng tinh khiết: tách được thứ kim loại này ra khỏi oxit của nó đâu phải là việc dễ

dàng. Để phá đứt sợi dây gắn bó giữa kẽm với oxi, phải có nhiệt độ cao hơn hẳn nhiệt

độ sôi của kẽm, vì vậy, khi gặp không khí, hơi kẽm vừa sinh ra lại kết hợp với oxi để

trở thành oxit.

Một thời gian dài, người ta không phá nổi cái vòng khép kín luẩn quẩn ấy. Thế

rồi đến khoảng thế kỷ thứ V trước công nguyên, những người thợ Ấn Độ và Trung

Hoa đã biết ngưng tụ hơi kẽm trong các bình bằng đất sét kín mít mà không khí không

lọt vào được. Bằng cách đó, họ đã thu được một thứ kim loại màu trắng phơn phớt

xanh. Sau đó vài trăm năm, một số nước ở châu Âu cũng nắm được kỹ thuật luyện

kẽm. Chẳng hạn, ở Tranxinvania thuộc lãnh thổ Rumani ngày nay (hồi đầu công

nguyên, đây là tỉnh Đakia của đế chế La Mã) đã tìm thấy một tượng thờ được đúc bằng

hợp kim chứa nhiều kẽm (hơn 85%). Nhưng về sau, bí quyết của việc điều chế kim

loại này đã bị thất truyền. Cho đến giữa thế kỷ XVII, kẽm vẫn được đưa từ các nước

phương Đông đến châu Âu và được coi là món hàng khan hiếm.

3.3. Cuộc cạnh tranh giữa Kẽm- Đồng

Thông thường, kẽm và đồng trong các hợp kim là đôi bạn đồng minh, chúng bổ sung

và cải thiện tính chất cho nhau. Thế mà gần đây, chúng ở trong tình trạng “cạnh tranh

lẫn nhau” và chính kẽm đã loại đồng ra khỏi hợp kim. Điều đó đã xảy ra ở Mỹ, nơi mà

cho đến gần đây, đồng xen (đồng tiền nhỏ nhất của Mỹ) vẫn được dập từ hợp kim chứa

95% đồng và 5% kẽm. Cách đây mấy năm người ta quyết định thay đổi thành phần

của hợp kim. Vẫn những nguyên tố ấy có mặt trong hợp kim, nhưng với tỷ lệ hoàn

toàn khác hẳn: 97,6% kẽm và vẻn vạn chỉ có 2,4 % đồng. Sở dĩ có sự “thay bậc đổi

ngôi” như vậy là vì kẽm rẻ hơn đồng rất nhiều, do đó, đề nghị hợp lý hóa của các nhà

tài chính đã hứa hẹn một món lợi không nhỏ cho ngân khố.

Khá nhiều hợp kim của kẽm đã được biết đến (pha thêm nhôm, đồng, magie,

với lượng không đáng kể), mà đặc điểm nổi bật của chúng là rất dễ đúc và có nhiệt độ

nóng chảy thấp. Từ các hợp kim này, người ta đúc được những chi tiết phức tạp có

thành mỏng và những sản phẩm chính xác khác, trong đó có những con chữ in cỡ nhỏ.

Hồi giữa thế kỷ trước, theo thiết kế của nhà điêu khắc người Nga I. P. Vitali, người ta

đã đúc và dựng ở phòng Gheorghiepxki trong cung lớn điện Cremli ở Maxcơva mười

tám cây cột bằng kẽm có hoa văn trang trí và những bức tượng mang những vòng hoa

nguyệt quế.

3.4. Kẽm- trang sức ngày xưa

Từ xa xưa lắm, khoảng 2.500 năm trước công nguyên, đây là nơi sinh sống của các bộ

lạc chăn nuôi súc vật; những bộ lạc này đã biết sử dụng công cụ lao động làm bằng

đồng và đồng đỏ. Trong số nhiều đồ trang sức nhỏ làm bằng kim loại tìm thấy ở đây,

có một vật nhỏ mầu nâu hơi điểm đôi chút xanh lục, hình ống nhỏ, han gỉ nặng, đã

khiến mọi người phải chú ý đặc biệt. Có lẽ xưa kia nó là vật đeo ở cổ của một thiếu

phụ “ăn diện”. Thứ đồ trang sức nhỏ mọn này có gì mà hấp dẫn các nhà khảo cổ học

và các nhà sử học hiện đại đến thế?

Phép phân tích bằng quang phổ đã cho biết rằng, trong vật liệu làm thứ đồ trang sức

hình ống này, kẽm chiếm ưu thế rõ rệt. Phải chẳng thứ kim loại này đã từng biết đến từ

ngót năm ngàn năm trước đây?

Chính vì thế mà hiện vật tìm được ở Mesôco đã làm cho các nhà khảo cổ học

phải kinh ngạc và quan tâm đến như vậy. Qua phân tích một lần nữa, các vạch quang

phổ vẫn khẳng định rằng, vật này chỉ gồm kẽm và một ít tạp chất là đồng mà thôi. Có

thể, vật trang sức bằng kẽm này có nguồn gốc muộn hơn và ngẫu nhiên lọt vào đám đồ

vật thật sự rất cổ chăng? Song giả thuyết này trên thực tế đã bị bác bỏ, vì sau khi xem

xét lại thật chính xác các điều kiện khai quật thì thấy rằng, vật trang sức bằng kẽm này

được tìm thấy ở độ sâu tương ứng với thiên niên kỷ thứ ba trước công nguyên; nơi

đây, những đồ vật “trẻ hơn” chưa chắc đã rơi vào được. Không loại trừ khả năng vật

trang sức tìm thấy ở Mesôco là đồ vật cổ nhất trong tất cả các sản phẩm bằng kẽm mà

chúng ta biết hiện nay.

3.5. Sự kiện quan trọng có liên quan trực tiếp với kẽm.

3.5.1. Sự kiện thứ nhất xảy ra năm 1850

Một người Pháp tên là Ghilo (Gillot) đã đề nghị một phương pháp độc đáo để làm bản

in kẽm. Hình được vẽ bằng tay lên một tấm kẽm bằng một thứ mực chống axit, sau

đấy dùng axit nitric để rửa bề mặt tấm kẽm. Khi đó, những chỗ có mực thì vẫn nguyên

vẹn, không bị hư hại gì, còn những chỗ không có mực thì axit sẽ “ăn” kẽm, tạo thành

những vết lõm. Hình vẽ sẽ trở thành hình nổi và khi in lên giấy thì sẽ nhận được hình

ảnh cần thiết. Về sau, phương pháp này của Ghilo được hoàn thiện thêm và trở thành

phương pháp làm bản kẽm ngày nay, nhờ nó mà các máy in trên toàn thế giới hàng

ngày đang tái tạo lại vô số hình vẽ và tranh ảnh trong các sách báo và tạp chí.

3.5.2. Sự kiện thứ hai năm 1887

Nhà bác học nổi tiếng người Đức là Heinrich Rudolph Hertz đã phát hiện ra hiện

tượng hiệu ứng quang điện: dưới tác động của ánh sáng, một chất nào đó sẽ phát ra các

điện tử. Một năm sau, nhà vật lý học người Nga là A. C. Xtoletôp đã nghiên cứu kỹ

lưỡng hiệu ứng quang điện này. Tại phòng thí nghiệm của trường đại học tổng hợp

Maxcơva, ông đã tiến hành một thí nghiệm tinh tế từng đi vào lịch sử của khoa học.

Ông nối tấm kẽm với cực âm của một bộ pin và nối tấm lưới kim loại với một cực

dương, rồi đặt đối diện với tấm kẽm, cách xa một khoảng nào đó. Tất nhiên, trong

mạch điện hở này không có dòng điện đi qua và kim của điện kế vẫn chỉ số không. Khi

nhà bác học chiếu một luồng ánh sáng chói lọi vào tấm kẽm thì kim của điện kế lập tức

rời khỏi vị trí số không. Điều đó có nghĩa là đã xuất hiện dòng điện trong mạch.

Xtoletôp tăng thêm nguồn sáng chiếu vào tấm kẽm và nhận thấy kim đồng hồ dịch đi

xa hơn, điều đó chứng tỏ dòng điện tăng lên. Ngay sau khi ngắt nguồn chiếu sáng,

dòng điện này biến mất và kim của điện kế trở về vị trí số không. Dụng cụ này thực tế

đã là tế bào quang điện đầu tiên - một linh kiện mà kỹ thuật hiện đại không thể thiếu

được.

Cũng trong năm mà Xtoletôp thực hiện thí nghiệm lịch sử của mình, tấm kẽm đã trở

thành “người cùng tham gia” một phát minh thú vị: kỹ sư Beclinơ (Berliner), người

Đức, vốn làm việc ở Mỹ, đã chế tạo ra một khí cụ dùng để ghi và phát lại âm thanh,

gọi là máy hát và ông đã đề nghị dùng đĩa làm bằng kẽm có phủ một lớp sáp mỏng để

làm vật tải âm. Từ đĩa này có thể chuyển sang một bản sao băng kim loại, tức là làm

khuôn để sản xuất hàng loạt đĩa hát. Chiếc đĩa hát đầu tiên trên thế giới do chính

Beclinơ chế tạo hiện đang được lưu giữ tại viện bảo tàng quốc gia Hoa Kỳ ở thủ đô

Oasinhtơn. Năm 1907, ở Pari, các đĩa ghi lại giọng hát của Enrico Caruzo, Franchexco

Tamanho, Anđelina Patti và của các ca sĩ xuất sắc khác đã được trịnh trọng đặt vào

trong các hộp kín có tráng kẽm để bảo quản lâu dài. Người ta dự định sẽ mở các hộp

đó sau 100 năm. Tức là vào năm 2007.

3.6. Sự nổi trội của động cơ chạy bằng pin kẽm

Năm 1838, nhà kỹ thuật điện người Nga là B. X. Iacobi đã chế tạo một chiếc thuyền

gắn động cơ điện mà nguồn điện là một bộ pin. Thuyền này đã xuôi ngược dòng sông

Nêva một thời gian, chở được 14 hành khách. Nhưng loại động cơ này tỏ ra không

kinh tế, điều đó khiến nhà hóa học người Đức là Iuxtux Libic (Justus Liebig) có cơ sở

để tuyên bố: “Cứ trực tiếp đốt than để thu nhiệt hoặc sinh công còn phần có lợi hơn

nhiều so với chi phí than đó để khai thác kẽm, rồi sau đó sinh công trong các động cơ

điện bằng cách đốt kẽm trong các bộ pin”. Lúc bấy giờ, những ý đồ sử dụng sức kéo

của các động cơ điện chạy bằng pin đã không thu được kết quả ở trên cạn. Nhà vật lý

học nổi tiếng người Anh là Jamơ Jun (James Precotr Joule) hình như đã có lần nhận

xét nửa đùa nửa thật rằng, chẳng thà nuôi ngựa vẫn còn rẻ hơn là phải thay kẽm trong

các bộ pin.

Trong thời đại chúng ta, ý tưởng đó đã được sống lại: hàng ngàn hàng vạn ô tô

điện đang lướt nhanh trên các nẻo đường của nhiều nước, hơn nữa, khi chọn nguồn

động lực, các nhà thiết kế thường ưu chuộng loại ăcquy kẽm - không khí. Bộ ăcquy

này thay thế cho hàng chục con ngựa, nó cho phép ô tô chạy được hơn 100 kilômet mà

không cần “cho ăn thêm”, nghĩa là không phải nạp thêm điện. Những nguồn điện tí

hon kiểu như vậy đang được sử dụng trong các máy nghe, trong các đồng hồ so giờ,

trong khí cụ đo độ lộ sáng (của máy ảnh), trong các máy tính loại nhỏ. Trong bộ “pin

vuông” của các đèn pin bỏ túi, dưới lớp vỏ giấy có ba ống kẽm: khi cháy (tức là khi bị

oxi hóa), kẽm sinh ra dòng điện để thắp sáng bóng đèn pin. Đối với các thiết bị lớn thì

nguồn điện rất đáng tin cậy, đủ sức cung cấp điện cho hàng chục khí cụ cùng một lúc

là những bộ ắcquy có điện cực bằng bạc và bằng kẽm. Chẳng hạn, một bộ ăcquy như

vậy đã làm việc trên một vệ tinh nhận tạo của Liên Xô bay vòng quanh trái đất.

Kết luận

Nói tóm lại, kẽm là nguyên tố không thể thiếu đối với chúng ta từ ngàn xưa cho

đến văn minh hiện đại. Tuy là một kim loại nhỏ bé nhưng kẽm đã cho ta thấy được

những tính chất ưu việt mà không phải bất kì một nguyên tố nào cũng có thể được.

Cuộc sống phát triển và kèm theo đó là sự ứng dụng rộng rãi của kẽm trong rất nhiều

ngành. Vì vậy kẽm dần chứng tỏ cho mọi người thấy được chỗ đứng của nó trong xã

hội hiện nay.

Nguồn kẽm lấy từ trong thiên nhiên không phải là vô hạn trong khi đó nguồn

cầu về chúng lại tăng lên nhanh chóng. Do đó một mặt tìm hiểu kẽm để ứng dụng

chúng vào đời sống, mặt khác ta phải tái chế lại những thiết bị, đồ dùng chứa kẽm một

cách đơn giản và hiệu quả nhất. Đó là nhiệm vụ cấp thiết đôi chúng ta.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hoàng Nhâm (1999), Hóa vô cơ Tập 3. NXB Giáo Dục

2. Nguyễn Đức Vận (1983), Hóa học vô cơ Tập 2. NXB Khoa học và kĩ thuật

3. Trần Ngọc Mai (1992), Truyện kể 109 nguyên tố hóa học. NXB Giáo Dục

4. Từ Văn Mặc- Trần Thị Ái, Hóa học

5. Nguyễn Thế Ngôn- Trần Thị Đà, Hóa học vô cơ Tập 1,2

6. Nguồn: Vi.wikipedia.org/wiki/kẽm

7. www.bachkhoatrithuc.vn

8. Raoult, hóa học thế kỉ XX, bản dịch Tiếng Anh, NXB Khoa Học và KĨ Thuật Hà Nội 1973

9. Linn Pauling ollege chemistry. W.H Freeman and Company SanFrancisco and LonDon 1963

10. Msienko, P Plane, P. Hester. Inorganic Chemistry. New York 1965

11. Hemut Stapf. Tesimical chemistry – Leipjig 1967

12. M Clyde Day; Joel Selbin. Theoretical inorganic Chemistry. Reinhold publishing corporation.

New York 1969

13. Http://www.Googe.com.vn