مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

روي

روی عنصری است شیمیایی با علامت اختصاری Zn که دارای عدد اتمی ۳۰ است. روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی که بر اثر رطوبت هوا تیره رنگ می‌شود و در حین احتراق رنگ سبز براقی تولید می‌کند. روی بعد از آهن، آلومینیوم و مس چهارمین فلز مورد استفاده در دنیا می‌باشد. از موارد استفاده روی می‌توان آلیاژهای مختلف و فولاد گالوانیزه را نام برد. روی یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Zn و عدد اتمی آن ۳۰ می‌باشد.

لایه‌های الکترونی روی

تاریخچه

آلیاژهای روی از قرنها پیش استفاده می‌شده‌است. کالاهای برنجی که به ۱۰۰۰-۱۴۰۰ سال پیش باز می‌گردند در فلسطین پیدا شده‌اند و اشیاء رویی با ۸۷٪ روی در ترانسیلوانیا ما قبل تاریخ یافت شده‌اند. به خاطر نقطه جوش پایین و واکنش شیمیایی این فلز (روی جدا شده دود شده و قابل دست یابی نبود) خصوصیات واقعی این فلز در زمان باستان مشخص نشده بود. ساخت برنج به رومی‌ها نسبت داده شده و مربوط به ۳۰ سال پیش از میلاد می‌باشد. آنها کالامین و مس را با یکدیگر در بوته آهنگری حرارت می‌دادند که در این عمل اکسید روی در کالامین کاهش میافت و فلز روی آزاد توسط مس به دام انداخته می‌شد و به شکل آلیاژ در می‌آمد. برنج بدست آمده یا در قالب ریخته می‌شد یا با چکش به شکلهای مختلف در می‌آمد.

استخراج و تصفیه روی نا خالص در ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح در هند و چین صورت می‌گرفته‌است. در غرب نیز کشف فلز روی به Andreas Marggraf آلمانی در سال ۱۷۴۶ بر می‌گردد.

شرح تولید برنج در اروپای غربی در کتابهای آلبرتوس مگنوس در سال ۱۲۸۴ به چشم می‌خورد. این فلز در قرن ۱۶ به میزان قابل توجه شناخته شد. Agricola در سال ۱۵۴۶ اعلام کرد که وقتی که سنگ معدن روی گداخته می‌شود فلز سفید می‌تواند منقبض شود و دیواره کوره را بتراشد. او در نوشته‌های خود به این مسئله نیز اشاره کرد که فلزی شبیه آن به نام Zincum در Silesia تولید می‌شده‌است. پاراسلیوس (متوفی به سال ۱۵۴۱) اولین کسی در غرب بود که گفت Zircum فلزی جدید است که در مقایسه با فلزات دیگر خواص شیمیایی جداگانه‌ای دارد. نتیجه آن است که فلز روی زمانی شناخته شده که Margaraf کشفیاتش را شروع کرد و در حقیقت فلز روی دو سال زودتر توسط شیمیدان دیگری به نام Anton Von Swab تجزیه شده و بدست آمده بود. اما تحقیقات Margraaf جامع تر بود و بخاطر تحقیقات این دو شخص آنها به عنوان کاشفین روی شناخته میشوند. قبل از کشف تکنیک غوطه وری سولفید روی Calamine تنها منبع معدنی فلز روی بوده‌است.

خصوصیات قابل توجه

وزن اتمی65.38 چگالی 7.133 نقطه ذوب419.83 درجه سانتیگراددرجه سختی بر حسب واحد موهس ۵/۲ دارای ظرفیت۲ درگروهIIB جدول تناوب دارای ایزوتوپهای طبیعی۷۰ -۶۸-۶۶-۶۴ وایزوتوپهای رادیواکتیو۷۲-۷۱-۶۹-۶۵-۶۳-۶۰ روی فلز نرم و سفیدباقابلیت چکش خواری باجلای خاکستری متمایل به آبی قابل حل دراسیدهاوبازهاوغیرقابل حل درآب می‌باشد.

روی فلزی است که در Vielle Montagne و Zinkgruvan استخراج می‌شود و برای آبکاری فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مانند فلزات دیگر به آرامی واکنش نشان می‌دهد. با اکسیژن و دیگر غیر فلزات ترکیب شده و با اسید رقیق واکنش نشان داده و گاز هیدروژن آزاد می‌کند. چهارمین فلز متداول و مورد استفاده بوده و بعد از آهن آلومینیوم و مس بیشترین فلزی تولیدی می‌باشد. حالت اکسیداسیون متداول این عنصر +۲ می‌باشد.

کاربردها

روی برای آبکاری فلزها استفاده می‌شود تا از زنگ زدگی آنها جلوگیری کند.روی در آلیاژهایی نظیر برنج Nickel Silver فلز ماشین تحریر فرمولهای مختلف لحیم نقره آلمانی و.... بکار می‌رود.

برنج بخاطر استقامت و مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی کاربردهای وسیعی دارد. روی به طور گسترده در صنعت خودرو سازی در Die Castingها استفاده می‌شود. روی لوله‌ای به عنوان قسمتی از محتوی باتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اکسید روی به عنوان رنگ دانه‌های سفید در رنگهای آبی و همچنین به عنوان فعال کننده در صنعت Rubber استفاده می‌شود. به عنوان Over the counter ointment به صورت لایه نازکی بر روی پوست بی حفاظ صورت و بینی استفاده می‌شود تا از کم شدن آب پوست جلو گیری کرده و در برابر آفتاب سوختگی در تابستان و باد زدگی در زمستان از پوست محافظت کند. استفاده از آن برای کودکان در هر مرحله از عوض کردن کهنه کودک توصیه شده زیرا از تحریکات پوستی جلوگیری می‌کند. کلرید روی به عنوان بوگیر و همچنین محافظ چوب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. سولفید روی در رنگدانه‌های درخشان، برای تولید عقربه‌های ساعت و موارد دیگری که در تاریکی میدرخشد استفاده می‌شود.

اکسید روی

محلول‌های ضد عفونی کننده‌ای که از Calamine ساخته شده و ترکیبی از Zn-Hydroxy-Carbonate و سیلیکات است برای درمان جوش‌های پوستی استفاده می‌شود. فلز روی شامل ویتامینهای مورد مصرف روزانه و مواد معدنی نیز می‌باشد و با توجه به فلزات دیگر این فلز دارای خاصیت ضد اکسیداسیون است که از پیری زود رس پوست و مفصل‌های بدن محافظت می‌کند. با بررسی خواص روی به این نتیجه رسیده‌اند که این عنصر می‌تواند به بهبودی بعد از عمل جراحی سرعت بخشد. Zinc Gluconate Glycine از قرص‌های مکیدنی برای درمان سرما خوردگی و التهاب دهان و لوزه‌ها می‌باشد.

روش تولید فلز روی

برای تولید فلز روی ابتدا خاک معدنی روی خرد و آسیاب می شود و در صورت داشتن سرب به همراه خود، به واحد فلوتاسیون منتقل می شود تا سرب جدا شود. خاک های سولفوره نیز پس از انتقال به کوره به حالت اکسیده تبدیل شده و قابل استفاده می شوند. پس از آماده سازی خاک، کنسانتره ی به دست آمده در مخازن استیل، توسط سولفوریک اسید و آب مورد عمل لیچینگ قرار می گیرند، سولفات آهن و سولفات آلومینیوم جهت رسوب دهی با هالوژن هایی نظیر کلر و فلوئور برای جلوگیری از چسبندگی در کاتد ها استفاده می شوند. روی موجود در خاک با عمل لیپینگ حل شده و سولفات روی به دست می آید. نیکل،کبالت، کادمیوم، آهن و برخی عناصر دیگر موجود در خاک نیز به همراه روی حل می شوند، از این رو باید قبل از الکترولیز یون های مزاحم حذف شوند. برای حذف آهن و کبالت از محلول، پرمنگنات پتاسیم به همراه آمونیوم پرسولفات اضافه می شود تا آهن دو ظرفیتی به آهن سه ظرفیتی تبدیل شود. با افزودن دوغاب آهک هیدراته به محلول و بالا بردن pH، آهن و کبالت اکسید شده و رسوب می دهند و از محلول جدا می شوند.

نقش زیست شناختی

روی از عناصر ضروری زندگی انسان است که برای بقاء و زندگی وی لازم است. کمبود روی در حیوانات موجب افزایش وزن می‌شود. روی در انسولین Zinc Finger Proteins و آنزیم‌هایی مانند Super Oxide Dismutase وجود دارد. بر اساس بسیاری از منابع مصرف قرصهای حاوی روی می‌تواند در برابر سرما خوردگی و آنفلوآنزا ایمنی ایجاد کند. با این حال هنوز بر سر این مساله اختلاف نظر وجود دارد.

در واقع روی یک ماده معدنی اصلی کمیاب است که بعد از آهن، بیشترین میزان را در بدن داراست. روی به طور عمده در ماهیچه‌ها ذخیره می‌شود، اما در یاخته‌های خونی سفید و قرمز، پرده شبکیه چشم، استخوانها، پوست، کلیهها، کبد و پانکراس نیز یافت می‌شود. غده پروستات در مردان نسبت به سایر اعضا، بیشترین مقدار روی را داراست.

بعضی از تحقیقات و مطالعات نشاندهنده مؤثرترین قرص‌های روی در جلوگیری و کاهش علایم سرماخوردگی بوده‌است. شما می‌توانید قرص‌های روی را به راحتی از داروخانه برای درمان سرماخوردگی بخرید.

پیدایش

روی بیست و سومین عنصر در پوسته زمین از نظر فراوانی می‌باشد. بسیاری از سنگهای معدنی سنگین استخراج شده حاوی ۱۰٪ آهن و ۴۰-۵۰٪ روی می‌باشند. معادنی که از آنها روی استخراج می‌شود شامل Sphakrite, Zinc Blende, Smith sonite, Calamine, Franklinite می‌شوند. تاکنون نزدیک به 60 نوع کانی روی شناخته شده است روی عنصری بطور طبیعی وجود ندارد. از این شمار سولفور روی با نام اسفالریت یا بلاند (ZnS) شناخته شده، مهمترین کانی است. از دیگر کانیهای با اهمیت روی می‌توان به اسمیت زونیت ZnCO3، همی مورفیت (Zn4Si2O7(OH و زنسیت (ZnO) اشاره کرد.

ترکیبات

اکسید روی معروفترین ترکیبی است که به طور گسترده در ترکیبات روی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عنوان رنگ دانه سفید در رنگها استفاده می‌شود. همچنین در صنعت Rubber کاربرد داشته و به عنوان Opaque Sunscreen فروخته می‌شود. دیگر ترکیبات روی به استفاده غیر صنعتی می‌رسند مانند: کلرید روی در بو گیر سولفید روی در رنگهای شب تاب و متیل روی در آزمایشگاه شیمی آلی. تقریباً یک چهارم فراورده‌های روی به صورت ترکیبات روی مورد مصرف قرار می‌گیرد.

ایزوتوپها

روی طبیعی در ۴ ایزوتوپ پایدار تشکیل شده‌است: Zn۶۴ Zn-۶۶, Zn-۶۷, Zn-۶۸ که در این میان Zn۶۴ فراوانترین آنها (۴۸٫۶٪ فراوانی طبیعی) می‌باشد. برای این عنصر ۲۲ رادیو ایزوتوپ اکتیو شناسایی شده‌است که در میان آنها Zn-۶۵ با نیمه عمر ۲۴۴٫۲۶ روز و Zn-۷۲ با نیمه عمر ۴۶٫۵ ساعت پایدارترین و فراوانترین ایزوتوپ می‌باشند. دیگر ایزوتوپهای رادیو اکتیو این عنصر نیمه عمرهای کمتر از ۱۴ ساعت هستند و بیشتر آنها نیمه عمری کمتر از یک دقیقه دارند. این عنصر همچنین ۴ حالت متا دارد.

هشدارها

فلز روی سمی نیست اما حالتهایی به نام Zinc Shakes و یا Zinc Chills وجود دارند که با استنشاق اکسید روی تازه و خالص تحریک می‌شوند.