sink (original) (raw)

Sink er det 30. grunnstoffet i periodesystemet. Det har atomnummer 30, atommasse 65,38 og atomsymbol Zn.

Metallisk sink.

Sink er et grunnstoff og et uedelt metall. Ren sink er forholdsvis mykt, og i mindre ren form er det noe sprøtt. Sink er det første grunnstoffet i gruppe 12 i periodesystemet.

Sink brukes som overflatebelegg på jern (se galvanisering) for å beskytte mot korrosjon. Messing er en legering av kobber og sink.

Sink er et livsviktig grunnstoff for mennesker og andre organismer. Det inngår for eksempel i mange enzymer, blant annet i karbonsyreanhydrase som sørger for at blodet kan bringe karbondioksid fra cellene til lungene.

Bruk

Galvanisering

Før det ble vanlig med plast, ble ofte redskaper som baljer, bøtter og vannkanner laget av galvanisert metall.

Rundt 40 prosent av all sink som produseres, brukes til korrosjonsbeskyttelse. Dette skjer ved galvanisering av jern og stål. Sink påføres ved å dyppe gjenstander i smeltet sink (varmforsinking), ved elektrolyse, påsprøyting eller ved bruk av sinkrik maling.

En jernoverflate korroderer 200 ganger raskere enn sink, som korroderer med 0,5–4 mikrometer per år. Dersom jern får et belegg av sink på 100 mikrometer og sinken korroderer med 2 mikrometer per år, vil det ta 50 år før jernet begynner å ruste. Uten belegg ville en 2 millimeter tykk ren jernplate i praksis måtte erstattes mer enn 10 ganger i løpet av denne tiden.

Jern og stål kan også beskyttes mot korrosjon ved bruk av sink som offeranoder, se katodisk beskyttelse.

Legeringer

Messing er en legering av kobber og sink. Legeringen er både sterk og formbar, og brukes derfor blant annet til musikkinstrumenter.

Et annet stort anvendelsesområde av sink er i forskjellige legeringer, særlig i messing, som er en legering av kobber og sink. Andre kjente sinklegeringer er nysølv og alpakka (en variant av nysølv). Legeringen med denne betegnelsen kan ha et varierende innhold av elementene sink, kobber og nikkel.

Mindre kjent er legeringen Prestal, som består av 78 prosent sink og 22 prosent aluminium. Denne legeringen er nesten like sterk som stål, og like lett å støpe som plast.

Sinklegeringer er generelt lett form- og støpbare og brukes til å lage en rekke metallgjenstander. Minst en femtedel av sinkproduksjonen går med til å lage forskjellige legeringer.

Medisinsk bruk

Sinkforbindelser ble meget tidlig brukt i medisinen. Ifølge Marco Polo brukte perserne sinksulfat for såre øyne. Dette har også blitt brukt som øyedråper ved katarr (0,2–2 prosent løsning) og brukes fremdeles som salve til sår som har vanskelig for å gro. Fortsatt brukes også sinkoksid (sinksalve), sinkklorid og sinksalisylat (antiseptika).

Lanolin brukt mot hudsykdommer som utslett og solforbrenning inneholder sink- og jernoksider. Organiske sinksalter (propionater eller kaprylater) brukes mot fotsopp.

Sink brukes også i kosmetikk. I pudder brukes for eksempel ofte sinkstearat.

Annet bruk

Solceller er et mulig bruksområde for sinkoksid.

Sink brukes også i batterier, for eksempel Leclanché-element (Zn-Mn), som reduksjonsmiddel, og i katalysatorer.

Den kommersielt viktigste sinkforbindelsen er sinkoksid, ZnO. Sinkoksid har blitt brukt som malingpigment (sinkhvitt), men har også blitt benyttet i gummiindustrien fordi den gjør vulkaniseringsprosessen lettere og beskytter mot skader fra UV-stråling. Videre er sinkoksid en n-type halvleder som har den egenskapen at ledningsevnen øker ved belysning, og dette har blitt utnyttet i kopimaskiner.

Sinkoksid har relativt stort, direkte båndgap som er perfekt for mange anvendelser, som for eksempel i solceller som bruker UV-stråling eller i lysdioder som slipper ut UV-stråling. For at sinkoksid skal kunne brukes i disse innretningene, må man lage materialet i både n-type og p-type, men naturlig sinkoksid finnes kun i n-type, og det viser seg vanskelig å produsere p-type ZnO.

En annen viktig sinkforbindelse er sinksulfid, ZnS. Sinksulfid er fluorescerende og benyttes blant annet i billedrør. Sinksulfid har også blitt brukt som hvitt pigment.

Forekomst

Sink er det 24. vanligste grunnstoffet på Jorden. Jordskorpen inneholder 75 ppm sink, men metallet forekommer aldri i fri tilstand i naturen, men heller i forbindelse med andre grunnstoffer.

Mineraler

Sfaleritt er det viktigste sinkholdige mineralet.

Det viktigste sinkholdige mineralet er (Fe,Zn)S, som kalles sfaleritt, sinkblende eller bare blende. Mineralet kan inneholde opptil 20 vektprosent jernsulfid, FeS. Et annet sinkmineral med sammensetning ZnS er wurtzitt.

Andre sinkmineraler er

De samlede reserver av sink i verden er anslått til 220 millioner tonn (Mt). Australia og Kina har de største forekomstene. Europas største utvinnbare sinkforekomst er i Sverige. I Norge finnes det spredte forekomster (Bleikvassli i Korgen, Mofjellet ved Mo i Rana, Sulitjelma, og Folldal).

I miljøet

Spor av sink finnes de fleste steder i jordbunnen, og stoffet opptas derfra i levende organismer. Havvann inneholder 0,005 milligram sink per liter, og korn kan inneholde 40–50 milligram sink per kilo.

Organiske sinkforbindelser synes å ha eksistert i minst to milliarder år, og dukket altså opp meget tidlig i Jordens (og livets) utvikling.

I kroppen

Enzymet karbonsyreanhydrase inneholder sink.

Grove kornprodukter er en god kilde til sink i det norske kostholdet.

Sink er et nødvendig grunnstoff i livsprosesser, og kroppen vår inneholder opptil tre gram sink. Det daglige behovet er om lag 20 milligram, noe som er mer enn behovet for jern. Sink inngår blant annet i flere enzymer, særlig slike som er knyttet til metabolismen av proteiner og karbohydrater.

Den største sinkkonsentrasjonen finnes i øyet og i prostata. Den er også høy i sædceller, og et lavt antall sædceller hos menn er gjerne knyttet til sinkmangel.

Opptaket av sink gjennom tarmen er ikke særlig effektivt. Rundt to tredjedeler av det vi spiser, forsvinner ut igjen. Sinkmangel kan oppstå dersom vi spiser stoffer som binder sink slik at opptaket blir redusert.

Sinkmangel hos planter fører til nedsatt vekst og klorofyllskader, og hos pattedyr ytrer den seg ved hudforandringer, vekstforstyrrelser og forandringer i benbygningen. Sink synes å spille en viktig rolle ved sårhelbredelse, og brukes i farmasøytiske preparater.

I for store mengder forårsaker sink uvelhet, kvalme og diaré, og kan videre fremkalle betennelser i åndedretts- og fordøyelsesorganer. Inhalering av sinkstøv eller nylig dannet sinkoksid kan fremkalle influensalignende sykdom (metallfeber). Angrepene er normalt av kort varighet og etterlater ikke varige virkninger.

Historie

Navnet sink er av tysk opprinnelse og skriver seg fra at Paracelsus på 1500-tallet kalte mineraler med taggete utseende, deriblant også galmei (sinkkarbonat), for Zinck eller Zincken.

I form av messing var sink kjent allerede av grekerne og romerne ved vår tidsregnings begynnelse, og muligens tidligere. Messingen ble fremstilt ved å varme opp sinkmineraler med kull og kobber. Den første fremstillingen av metallisk sink antas å ha funnet sted i Persia på 500-tallet, senere også i India og Kina (cirka år 1000). Kommersiell produksjon av sink er kjent fra India og Kina rundt år 1750.

I Europa ble sink først kjent på 1500–1600-tallet, og nevnes av Georg Agricola i boken De re metallica (1556). De første som fremstilte sinkmetall i Europa var svensken Anton von Swab (1702–1768) og tyskeren Andreas Sigismund Marggraf (1709–1782) i henholdsvis 1742 og 1746. Det skjedde ved oppvarming av et sinksilikat (engelsk calamine) og kull uten at luft var til stede, og da destillerte sinken av.

Sinkens betydning for biokjemiske prosesser ble forstått først på 1800-tallet.

Fremstilling

Ved fremstilling av sink fra sinksulfider anrikes sulfidet ved flotasjon og røstes til oksid, som angitt i denne reaksjonsligningen:

\[\ce{2ZnS(s) + 3O2(g) -> 2ZnO(s) + 2SO2(g)}\]

Sinkoksidet omdannes til sinkmetall enten ved elektrolyse av sinksulfatløsninger eller ved termisk reaksjon med karbon.

Ved elektrolytisk fremstilling av sink blir sinkoksidet løst i svovelsyre og deretter renset. Den såkalte jarosittprosessen, som ble utviklet av Det Norske Zinkkompani AS i 1960-årene, gjør dette ved å felle ut løst jern med ammoniakk. Jernet felles da som jarositt: ammoniumjern(III)heksahydroksosulfat, (NH4)[Fe3(SO4)2(OH)6].

Den rensede sinksulfatløsningen blir deretter elektrolysert med bruk av aluminiumkatoder og sølvlegerte blyanoder. Sink avsettes på katoden. Med jevne mellomrom fjernes sinken fra katoden og smeltes om i elektriske ovner til rundt 99,99 prosent renhet. Ved elektrolysemetoden fås gjerne kobber, kadmium og kobolt som verdifulle biprodukter. Betydelige mengder sink blir også fremstilt ved resirkulering av brukt metall.

Det økonomisk viktigste sinkmineralet er sfaleritt.

Sinkproduksjon i Norge

I Norge produseres sink av Boliden Odda AS i Ullensvang (tidligere Norzink).

I Norge har det vært sinkproduksjon siden 1909 fra norske malmer. Det Norske Zinkkompani A/S (senere Norzink) i Odda ble stiftet i 1924.

Det er for tiden ingen sinkforekomster i drift i Norge. I dag produseres sink og aluminiumfluorid i Odda av Boliden Odda AS fra importert sinkkonsentrat og resirkulert sink. Produksjonskapasiteten er 200 000 tonn per år.

Sinkproduksjon i verden

De viktigste sinkproduserende land i verden er vist i tabellen nedenfor. Tallene er fra 2023 og gjelder produsert sink fra malm. Verdiene er angitt i millioner tonn (Mt).

Land Produksjon (Mt) Reserver (Mt)
Kina 4 44
Peru 1,4 21
Australia 1,1 64
India 0,86 7,4
USA 0,75 6,6
Mexico 0,69 14
Kazakhstan 0,33 6,7
Russland 0,31 25
Sør-Afrika 0,23 6,2
Sverige 0,22 4,1
Verden 12 220

Kilde: Our World in Data

Forurensninger fra sinkmalm

Sinkmalm inneholder ikke bare jern, men også mange andre grunnstoffer som bly, kadmium, kvikksølv, nikkel og fluor. Sink og kadmium står i samme gruppe i periodesystemet og er kjemisk ganske like. Kadmium er derfor vanskelige å skille fullstendig fra sink.

Tidligere ble mange av de andre stoffene i sinkmalmen deponert i Sørfjorden ved Odda. Det har blitt forsøkt å rydde opp i dette, men deponiene er fortsatt ikke stabile.

Kjemiske egenskaper

Sink er det første grunnstoffet i gruppe 12 i periodesystemet, sammen med kadmium og kvikksølv. Sinkionet Zn2+ har samme elektronkonfigurasjon som edelgassen argon og er derfor stabilt. I salter er sink toverdig (oksidasjonstall +II) og gir ikke farge.

Reaktivitet

Sink er et relativt reaktivt og elektropositivt grunnstoff. Det oksideres meget lett, og i fuktig luft vil sinkoverflaten få et sjikt av basisk sinkkarbonat som beskytter mot videre korrosjon. Når sink derfor ikke umiddelbart reagerer med vann, er det på grunn av dette beskyttende laget, men en ren overflate vil reagere med vann under frigjøring av hydrogengass:

\[\ce{Zn(s) + H2O(l) -> ZnO(s) + H2(g)}\]

Sink reagerer både med syrer og baser. I ikke-oksiderende syrer dannes hydrogengass:

\[\ce{Zn(s) + 2H3O+(aq) -> Zn^{2+}(aq) + H2(g) + 2H2O(l)}\]

I en oksiderende syre, som salpetersyre, er reaksjonsproduktene avhengig av syrekonsentrasjon og temperatur. I fortynnet syre dannes hydrogen, i mer konsentrert syre nitrogenoksider og under spesielle forhold også ammoniakk. I sterke baser løses sink under dannelse av sinkioner og hydrogengass:

\[\ce{Zn(s) + 2OH^{-}(aq) + 2H2O(l) -> Zn(OH)4^{2-} + H2(g)}\]

Elektrokjemi

Isotoper

Fem naturlig forekommende, stabile isotoper av sink er kjent:

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer (4)