فلز روی چیست؟ | ترکیبات روی | کاربرد روی در صنایع مختلف | بدن انسان | پزشکی و مکمل های غذایی | کشاورزی
روی از عناصر شیمیایی پر کاربرد با نماد Zn و عدد اتمی 30 است که در دمای اتاق کمی شکننده می باشد و رنگ آن معمولا رنگ سفید – نقره ای یا خاکستری مایل به آبی می باشد.
روی از فلزات شناخته شده است که بعد از آهن، آلومینیوم و مس چهارمین فلز پر مصرف جهان و همچنین بیست و چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین محسوب شده و از آن در ساخت آلیاژهای مختلف استفاده می شود.
در ادامه قصد داریم درباره کاربردهای روی در زمینه های مختلف صحبت کنیم، با کوکا همراه باشید.
روی چیست؟
روی در اصل یک فلز خاکستری مایل به آبی براق است که زمانی که برش می خورد به رنگ سفید – خاکستری تغییر می کند. این فلز زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد برای مدت طولانی براق نخواهد بود.
نقطه ذوب این ماده 419.58 درجه سانتی گراد و نقطه جوش آن 907 درجه سانتی گراد می باشد. این فلز در نقطه 907 – درجه سانتی گراد منجمد می شود.
فلز روی خاصیت مغناطیسی ندارد، در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، زمانی که کمی گرم می شود انعطاف پذیری عالی پیدا می کند اما در معرض گرمای شدید بسیار شکننده می شود.
روی می تواند به راحتی با فلزات دیگر آلیاژ شود. این فلز به اندازه آلومینیوم واکنش پذیر است و واکنش پذیری اش نسبت به بسیاری از فلزات رایج مانند آهن، مس، نیکل و کروم بیشتر است. روی می تواند با اسیدها، بازها و غیر فلزات واکنش نشان دهد.
این عنصر اگرچه در معرض هوا زنگ نمی زند اما پوششی از اکسید روی و کربنات روی سطح آن تشکیل می شود که مانع خوردگی روی می شود، اگرچه اسیدها می توانند این پوشش را حل کرده و با روی واکنش دهند.
روی تمایل زیادی به واکنش با گوگرد و عناصر زیر آن در جدول تناوبی دارد (حتی بیشتر از اکسیژن)، به همین دلیل سولفید روی متداول ترین سنگ معدن روی است نه اکسید روی.
ترکیبات روی
روی می تواند با بسیاری از عناصر دیگر نیز ترکیب شود، یکی از مهم ترین آن ها کلرید روی است که از رایج ترین ترکیبات روی محسوب می شود، برخی دیگر از ترکیبات روی عبارتند از:
- آنتیمونید روی: ماده نیمه هادی خاکستری
- آرسنید روی: ماده نیمه هادی نارنجی
- برمید روی: یک ماده مناسب برای محافظت در برابر پرتوها
- کربنات روی: سنگ معدن روی
- فلورید روی
- هیدروکسید روی: مورد استفاده در باندهای جراحی
- یدید روی: مورد استفاده در عکس برداری با اشعه ایکس
- اکسید روی: مورد استفاده در ضد آفتاب
- فسفات روی: مورد استفاده در دندانپزشکی
- سولفات روی: مورد استفاده در رنگدانه ها
- سولفید روی: سنگ معدن روی رایج
تاریخچه روی
به نظر می رسد صدها سال قبل از این که روی به عنوان یک عنصر معرفی شود از آن برای ساخت ابزار برنجی (آلیاژی از روی و مس) و اهداف دارویی استفاده می شده است.
روی از دیرباز نزد رومیان شناخته شده بود اما به ندرت از آن استفاده می کردند. این ماده اولین بار در هند به عنوان یک فلز مورد استفاده قرار گرفته و احتمالا طی سال های 1100 تا 1500 آن را تصفیه می کرده اند.
تصفیه روی در چین در دهه 1500 به طور گسترده انجام می شده است، جالب است بدانید یک کشتی متعلق به شرکتی در هند شرقی که در سال 1745 در سواحل سوئد غرق شد محموله روی چینی را با خود حمل می کرده که تجزیه و تحلیل ها نشان داده روی تقریبا خالص بوده است.
در سال 1668 یک متالورژیست اهل فلمیش از استخراج روی فلز از اکسید روی خبر داد اما تا آن جا که به اروپا مربوط است آندرئاس مارگراف آلمانی اولین کسی بوده که در سال 1746 تشخیص داد می توان از روی به عنوان یک فلز جدید استفاده کرد.
روی چگونه تولید می شود؟
روی به عنوان فلز خالص در پوسته زمین یافت نمی شود بلکه به صورت ترکیبات به دست آمده از روی می باشد. اسفالریت یک ماده معدنی ساخته شده از سولفید روی است که سنگ معدنی اصلی روی محسوب می شود.
سنگ های معدنی دیگر روی مانند اسمیتسونیت (کربنات روی) و همچنین سیلیکات روی نیز هستند که کمتر رایج می باشند.
سنگ معدن روی معمولا به همراه سنگ های معدنی مس و سرب یافت می شود. در اقیانوس ها نیز مقدار بسیار کمی روی وجود دارد.
کاربردهای روی
1. گالوانیزه کردن
روی دارای خاصیت ضد خوردگی قوی است و به خوبی با فلزات دیگر پیوند می خورد، به همین دلیل تقریبا نیمی از روی تولید شده در جهان برای جلوگیری از زنگ زدگی در گالوانیزه (پوشش آهن یا فولاد) استفاده می شود.
در واقع روی خاصیت واکنش پذیری بیشتری نسبت به آهن یا فولاد داشته و به همین دلیل تقریبا همه اکسیداسیون محلی را به خود جذب می کند تا زمانی که کاملا از بین برود. این محافظت از اکسیداسیون حتی پس از خراشیده شدن لایه روی نیز ادامه دارد اما با خوردگی روی به مرور زمان کاهش می یابد.
از گالوانیزه در فنس های زنجیره مانند، ریل های محافظت، پل های معلق، تیر برق ها، سقف های فلزی، مبدل های حرارتی، موانع ایمنی، بدنه اتومبیل و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود.
2. باتری ها
واکنش نسبی روی و توانایی آن در جذب اکسیداسیون به خود، آن را به یک آند کارآمد در حفاظت کاتدی تبدیل کرده است.
حفاظت کاتدی یکی از بهترین روش های حفاظتی برای جلوگیری از خوردگی سازه های مدفون در خاک می باشد که اغلب در لوله های انتقال دهنده گاز، نفت و آب استفاده می شود.
به عنوان مثال برای حفاظت کاتدی یک خط لوله مدفون می توان آندهای ساخته شده از روی را به لوله ها متصل کرده تا روی به مرور زمان در جایگاه آند خورده شده و از بین برود.
از روی برای محافظت کاتدی از فلزاتی که در معرض آب دریا هستند نیز استفاده می شود. به این صورت که یک دیسک روی متصل به سکان آهنی کشتی به آرامی خورده می شود در حالی که سکان دست نخورده باقی می ماند.
روی به عنوان ماده آند باتری نیز کاربرد دارد.
3. آلیاژها
روی قدرت ترکیب بالایی با سایر فلزات دارد و به وفور برای آلیاژ کردن فلزات استفاده می شود.
یکی از آلیاژهای روی که به طور گسترده کاربرد دارد برنج است که از آلیاژ مس و روی به دست می آید. این آلیاژ انعطاف پذیرتر و قوی تر از مس است و از خاصیت مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار می باشد، به همین دلیل به وفور در تجهیزات ارتباطی، سخت افزارها، آلات موسیقی و دریچه های آب به کار می رود.
از دیگر آلیاژهای روی پر کاربرد می توان به ورشو (آلیاژ نقره نیکلی)، لحیم نرم و آلومینیومی و برنز تجاری اشاره کرد.
از روی در لوله های مدرن به عنوان جایگزین آلیاژ سنتی سرب / قلع نیز استفاده می شود.
آلیاژ حاوی 85 تا 88 درصد روی، 4 تا 10 درصد مس و 2 تا 8 درصد آلومینیوم به صورت محدود در انواع خاصی از یاتاقان های دستگاه ها به کار می رود.
روی از سال 1982 تاکنون به عنوان فلز اصلی در سکه های یک سنتی آمریکایی استفاده شده به این صورت که هسته روی با یک لایه نازک مسی پوشیده شده تا ظاهر مسی به سکه ببخشد.
آلیاژهای روی با مقادیر کمی مس، آلومینیوم و منیزیم در ریخته گری تحت فشار و ریخته گری چرخشی به خصوص در صنایع خودرو، برق و سخت افزار کاربرد دارند.
برای نمای ساختمان ها و سقف سازی نیز از آلیاژهای روی با تیتانیوم و مس استفاده می شود زیرا روی غیر آلیاژی برای این موارد بسیار شکننده است.
کادمیم تلورید روی یک آلیاژ نیمه رسانا است که می تواند در مجموعه ای از دستگاه های سنسور کوچک به کار رود، این دستگاه ها شبیه مدار مجتمع هستند و قادر به تشخیص انرژی فوتون های ورودی اشعه گاما می باشند.
4. بدن انسان
روی یکی از عناصر مهم و ضروری برای سلامت موجودات زنده از جمله انسان است.
این ماده معدنی معمولا در عضلات، گلبول های قرمز و سفید، استخوان، پوست، کبد، کلیه و لوزالمعده یافت می شود و در عملکردهای مهم بدن از جمله متابولیسم RNA و DNA، انتقال سیگنال ها و بیان ژن ها، عملکرد سیستم ایمنی بدن، ساخت پروتئین ها، ترمیم زخم ها، تقسیم سلولی و عملکرد قوه بویایی و چشایی نقش دارد.
روی به تنظیم آپوپتوز کمک می کند و باعث تعدیل تحریک پذیری سلول های عصبی در مغز می شود.
این ماده برای رشد جنین در دوران بارداری نیز اهمیت زیادی دارد.
بدن انسان به طور متوسط 2.5 گرم روی در خود دارد و روزانه حدود 15 میلی گرم از مواد غذایی مختلف دریافت می کند. ناگفته نماند مصرف بیش از حد روی می تواند سرطان زا باشد و استنشاق اکسید روی تازه ممکن است به اختلال اکسید لرزش یا لرز روی منجر شود.
5. پزشکی و مکمل های غذایی
در بسیاری از مکمل ها از جمله قرص ها، ویتامین ها و مکمل های معدنی روزانه از روی به صورت اکسید روی، استات روی یا گلوکونات روی استفاده می شود و در مناطقی که به دلیل نوع تغذیه، احتمال کمبود روی بدن زیاد است مصرف مکمل های روی به عنوان روش پیشگیرانه توصیه می شود.
روی به عنوان روشی ارزان و موثر برای درمان اسهال کودکان در کشورهای در حال توسعه شناخته شده و
مکمل های روی برای درمان سرماخوردگی، کاهش خطر بروز دژنراسیون ماکولای مرتبط با سن، افسردگی ماژور و همچنین رفع بی اشتهایی و کاهش وزن شدید ناشی از کمبود روی کاربرد دارند.
از جمله کاربردهای موضعی روی نیز می توان به اکسید روی برای رفع آفتاب سوختگی و سوختگی ناشی از باد در زمستان اشاره کرد.
از ترکیبات روی در خمیر دندان ها، دهانشویه ها، شامپوهای ضد شوره، دئودورانت ها و غیره استفاده می شود.
6. کشاورزی
به نظر می رسد کمبود روی شایع ترین کمبود ریز مغذی ها در گیاهان زراعی می باشد که به خصوص در خاک های با PH بالا رایج است. گیاهانی که در خاک های با سطح روی پایین رشد می کنند بیشتر در معرض بیماری ها قرار دارند.
روی در درجه اول از طریق هوا زدگی سنگ ها به خاک افزوده می شود اما انسان ها نیز از طریق احتراق سوخت های فسیلی، ضایعات معدنی، کودهای فسفاته، سموم دفع آفات (فسفید روی)، سنگ آهک، کود، لجن های فاضلابی و ذرات سطوح گالوانیزه، باعث اضافه شدن این ماده معدنی به خاک می شوند.
لازم به ذکر است روی بیش از حد برای گیاهان سمی است اگرچه سمیت آن کمتر شایع می باشد.
7. کاربردهای ترکیبات روی
ترکیبات روی در زمینه های مختلف کاربرد دارند، از جمله:
- از اکسید روی به عنوان رنگ دانه سفید در رنگ و به عنوان کاتالیزور در تولید لاستیک برای پخش گرما استفاده می شود. همچنین در محافظت از پلیمرهای لاستیکی و پلاستیک ها در برابر اشعه ماورا بنفش کاربرد دارد.
- کلرید روی اغلب به عنوان یک ماده ضد حریق شناخته شده و گاهی به عنوان نگهدارنده به چوب افزوده می شود. این ماده در ساخت بسیاری از مواد شیمیایی کاربرد دارد.
- متیل روی در تعدادی از سنتزهای آلی به کار می رود.
- سولفید روی در رنگدانه های فروزستی مانند عقربه های ساعت، صفحه های اشعه ایکس، لامپ های فلورسنت و صفحه تلویزیون استفاده می شود.
- سولفات روی یک ماده شیمیایی مورد استفاده در رنگ ها و رنگدانه ها است.
- کمپلکس های روی دی تیوکاربامات به عنوان قارچ کش های کشاورزی کاربرد دارند.
- اکسید روی به طور گسترده در ساخت بسیاری از محصولات مانند رنگ، لاستیک، مواد آرایشی، دارویی، پلاستیک، جوهر، صابون، باتری، منسوجات و تجهیزات الکتریکی استفاده می شود.
منابع: rsc – geology – wikipedia
🔥 برای مشاهده سریع جدیدترین فال های امروز روی دکمه زیر کلیک فرمایید
