Сплавы цинка (от латинского zincum - белый налет, бельмо; название дано за характерную окраску соединений) известны человеку с глубокой древности. Сплав цинка и меди образует латунь, а латунь была известна грекам, египтянам, индусам и китайцам за 2000 лет до нашей эры. Но в чистом виде он был получен в средние века, предположительно в конце XV в.
В различные времена он назывался по-разному: спелтером, туцпей, шпиаутером. Название «цинк» введено М. В. Ломоносовым в 1742 г.
В прошлом цинк довольно широко применялся в различных областях прикладного искусства. Из него изготовляли барельефы, скульптуры, получаемые чеканкой подсвечники, бра, подставки для ламп. Например, барельефы на памятнике-часовне у Ильинских ворот в Москве выполнены из цинка.
В настоящее время основное назначение цинка - предохранять железо и сплавы на его основе от коррозионного разрушения. Коррозия металлов в растворах электролитов рассматривается как результат действия мельчайших гальванических элементов, появляющихся в месте контакта металлов и электролита. Так как кристаллическая решетка металла и электролита образованы частицами, обладающими электрическими полями, то на границе между металлом и электролитом создается переходной электрический слой, или скачок потенциала, величина которого называется электродным потенциалом. Все металлы по величине электродного потенциала в данной среде можно расположить в порядке возрастания значений потенциала. Для морской воды и атмосферной влаги этот ряд выглядит так: литий - магний - цинк - алюминий - кадмий - железо - олово - никель - хром.
В любом контакте из двух металлов металл, расположенный левее в ряде напряжений, является анодным участком электрохимической цепи, и он разрушается, исключая разрушение катодного участка. Если, например, сплошность цинкового покрытия по железу нарушилась, то разрушаться (корродировать) будет только покрытие. И пока все покрытие не прокорродирует, железо разрушаться не будет. Такой способ покрытия является самым предпочтительным среди металлических покрытий, применяемых как способ защиты от коррозии.
Оцинковывают не только листовое железо, но и мелкие детали, например крепежные. Методов нанесения цинка на стальные детали много. Наиболее распространенным является погружение в расплавленный цинк (этот метод известен более 200 лет), диффузионное цинкование (погружение в порошок цинка мелких деталей и нагрев до 400 °С) и гальванический способ. Перечисленные методы дают покрытия от 0,02 до 0,1 мм. Около половины мировой добычи цинка расходуется на защиту стали от коррозионного разрушения, т. е. на уменьшение безвозвратных потерь стали, повышение долговечности и надежности стальных конструкций.
Около 25 % цинка расходуется на легирование и получение сплавов. Это, прежде всего, латунь, высокопрочные алюминиевые сплавы, припои и легкоплавкие цинковые сплавы для художественных изделий, в том числе и для декоративных элементов (эмблемы, марки) на автомашинах, холодильниках и т. д. Обычно состав таких сплавов следующий: цинк (93-95 %), алюминий (3-4%) и медь (1-3%).
Почти 200 лет используется цинк в гальванических элементах. В 1793 г. итальянский физик Алессандро Вольта (1745-1827) предложил устройство, представляющее собой чередующиеся медные и цинковые кружки с прокладками из сукна, которые были смочены кислотой. «Вольтов столб» - такое название получил первый гальванический элемент. С того времени прошло почти два столетия и было предложено множество типов гальванических элементов, но отрицательный электрод в подавляющем большинстве конструктивных разработок изготовлялся из цинка или его соединений. Со временем гальванические элементы уступили свое место аккумуляторам, которые можно назвать вторым поколением гальванических элементов, а отрицательный электрод остался таким же - сплавом на основе' цинка.
Еще более солидный стаж работы некоторых соединений цинка. Так, оксид цинка начал свой рабочий путь в средние века в медицине - белый порошок оксида цинка, посыпанный на кровоточащие раны, способствовал их быстрому рубцеванию. И ныне многие мази, глазные капли, детская присыпка содержат оксид цинка. Несколько позже европейские модницы стали применять оксид цинка в качестве пудры. Кстати, сегодняшняя пудра представляет собой мелкий порошок этого соединения, к которому добавляются ароматические вещества. В 1781 г. самым простейшим способом (перемешиванием порошка оксида цинка и олифы) была получена белая краска - цинковые белила. Цинковые белила вытеснили свинцовые белила, которые со временем теряют белизну - результат образования сернистого свинца черного цвета. Цинковые белила являются основой для получения красок разных цветов - желтого, серого, зеленого и др. Оксид цинка применяется в производстве стекла. Его присутствие придает стеклу термическую стойкость, что позволило выпускать посуду, в которой можно кипятить воду. Оксид цинка дает возможность получать молочное стекло - в производстве электроламп.
Используется оксид цинка и в производстве резиновых шин. Если сравнить долговечность резиновой шины, в которой до 40 % оксида цинка, и долговечность резиновой шины без оксида цинка, получим соотношение порядка 5:1. Оказывается, оксид цинка повышает теплопроводность резины и, как следствие, ее долговечность - шина работает в более мягком температурном режиме.
Хлористым цинком обрабатывают изделия из дерева (шпалы, телефонные столбы), пластические массы, ткани. Это предохраняет деревянные изделия от гниения, а пластические массы - от старения (изменения свойств со временем). Известен хлористый цинк и как флюс - многие из читателей его получали сами - для этого надо иметь соляную кислоту и цинк. При этом нельзя забывать о технике безопасности, так как реакция идет очень быстро.
Цинк чистоты 99,999 и более высокой пригоден для хранения соляной кислоты - новая область применения!
Наука находит все большее применение цинку, сплавам на его основе и соединениям.
Мировое производство цинка в год составляет около 6 млн. т, т. е. 3-е место среди цветных металлов (после алюминия и меди).