Строение цинк: Строение атома цинка (Zn), схема и примеры

alexxlab | 05.02.1977 | 0 | Разное

Содержание

Строение и физико-химические свойства гетеролептических комплексов бис(дипиррометенатов) цинка (II) с электронодонорными и ароматическими молекулярными лигандами

Дата размещения: 10 октября 2019 г.

Совет по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 002.106.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте химии растворов  им. Г.А. Крестова Российской академии наук,

153045, г. Иваново, ул. Академическая, д. 1, тел. (4932) 336259

объявляет, что Ксенофонтов Александр Андреевич

представил диссертацию «Строение и физико-химические свойства гетеролептических комплексов бис(дипиррометенатов) цинка (II) с электронодонорными и ароматическими молекулярными лигандами»

на соискание ученой степени кандидата наук

по специальностям 02.00.04 физическая химия, химические науки, 02.00.01 неорганическая химия, химические науки.

Научный руководитель:

Антина Елена Владимировна, доктор химических наук, профессор

главный научный сотрудник ИХР РАН

Предполагаемая дата защиты: 12 декабря 2019 г.

Официальные оппоненты:

Остроушко Александр Александрович, доктор химических наук, профессор
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», кафедра физической и неорганической химии Института естественных наук и математики, профессор кафедры

Кутырева Марианна Петровна, кандидат химических наук, доцент
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет», Химический институт им. А.М. Бутлерова, кафедра неорганической химии, доцент кафедры

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Ученые выявили важную роль цинка в работе системы врожденного иммунитета

Команда ученых из Московского физико-технического университета и Института биоорганической химии РАН совместно с коллегами из Чанчуньского института прикладной химии показала наличие функционально значимых ионов цинка в рецепторе, ответственном за врожденный иммунитет человека. Исследование опубликовано в престижном международном журнале Communications Biology.

Процесс образования участка связывания цинка двумя цистеинами. В иллюстрации использованы материалы публикации

Иммунная система человека имеет двойственную природу: врожденный и приобретенный иммунитет. Компоненты системы врожденного иммунитета изначально «запрограммированы» на распознавание определенных патогенов, в то время как компоненты приобретенного иммунитета постоянно обучаются обнаружению новых «чужаков», проникающих в организм. Клетки системы врожденного иммунитета узнают так называемые «паттерны патогенности» — фрагменты патогенов — с помощью особых мембранных белков-рецепторов. К таким белкам относятся «toll»-подобные рецепторы. Когда-то строение этих рецепторов поразило ученых, слово «toll» в их названии в переводе с немецкого означает «восхитительные». Структура «toll»-подобных рецепторов действительно впечатляет. Эти мембранные белки имеют огромные внеклеточные части, которые обеспечивают связывание с компонентами патогена. Внутриклеточные домены таких рецепторов гораздо меньше и невзрачнее, однако именно они обеспечивают передачу сигнала об опасности внутрь клетки и запуск молекулярных каскадов, нацеленных на уничтожение патогена.

Ученые из МФТИ совместно с коллегами из ИБХ изучали структуру внутриклеточной части «toll»-подобного рецептора 1 человека (TLR1). Исследователи обнаружили странное несоответствие данных, полученных разными методами. Все имевшиеся данные о трехмерной структуре кристаллов TLR1, полученные методом рентгеноструктурного анализа, указывали на наличие химической связи между двумя аминокислотами-цистеинами во внутриклеточном домене, так называемого дисульфидного мостика. Однако анализ трехмерной структуры TLR1 в растворе методом ядерного магнитного резонанса, напротив, показал наличие подвижной, неупорядоченной структуры исследуемой области.

«Такое несоответствие натолкнуло нас на мысль, что два цистеина могут быть расположены рядом не из-за того, что они формируют дисульфидный мостик, а потому, что они связывают, или, как говорят химики, “координируют” ион металла, а именно цинка», — объясняет Константин Минеев, руководитель исследования, ведущий научный сотрудник ИБХ РАН.

Для того чтобы проверить эту гипотезу, ученые изучили способность внутриклеточной части TLR1 связывать цинк в растворе. TLR1 оказался способен прочно связывать цинк из окружающего раствора. Для точного определения участка связывания цинка в TLR1 исследователи применили метод точечного мутагенеза, получив мутанты TLR1, в которых один из нескольких цистеинов был заменен другой аминокислотой. Замена тех самых цистеинов, которые образовывали дисульфидный мостик в кристаллических структурах, приводила к потере способности TLR1 связывать цинк и «выключению» рецептора. 

«Сопоставив данные, полученные различными методами, мы пришли к выводу, что дисульфидный мостик — неизбежный артефакт процесса формирования кристаллов для данного белка. На самом деле, когда белок находится в клетке в водном окружении, эти два цистеина образуют участок связывания цинка, причем этот участок критически важен для функционирования белка», — рассказывает Валентин Борщевский, заместитель директора Центра исследования молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ. 

Результаты экспериментов были уточнены и дополнительно подтверждены методом компьютерного моделирования. Вычислительные эксперименты позволили прояснить детали того, как TLR1 взаимодействует с цинком и какие изменения в молекуле рецептора при этом происходят.  Важность связывания цинка для функционирования TLR1 также подтвердилась в экспериментах на линиях клеток человека.

Обнаруженная коллективом ученых из МФТИ, ИБХ и Чанчуньского института прикладной химии способность «toll»-подобного рецептора TLR1 человека связывать ионы цинка, подтвержденная структурными данными и результатами молекулярного моделирования, — это важное фундаментальное открытие. Полученный результат является основой для дальнейших исследований механизмов работы «toll»-подобных рецепторов. В то же время результаты исследований «toll»-подобных рецепторов имеют существенное значение для медицины. Понимание механизмов работы рецепторов врожденного иммунитета позволит создать новые лекарственные препараты, а также понять механизмы нарушения врожденного иммунитета при заболеваниях.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ

свойства, характеристики и применение элемента

Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает превращаться в пар. При температурном обычном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.

Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.

Цинк — химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.

Цинк

Особенности цинка

Металл является необходимым и широко применяемым практически во всех отраслях повседневной жизни человека.

Добыча в основном, производится в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В России изготовителем является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.

Водный арсенат кадмия, цинка и меди

В чистом виде элемент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. Обязательно присутствует в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.

К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим. Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах. Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Электронная формула: ядро атома металла содержит 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s22s22p63s23p63d104s2.

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Структура и состав цинка

Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

По применению среди всех элементов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе элемент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.

Сульфид цинка

В зависимости от того, какое количество примесей, металл имеет маркировку.

Производство цинка

Как было сказано выше, чистого вида данного элемента в природе нет. Он добывается из иных пород, таких как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.

Металл получают на заводе. Каждый завод имеет свои отличительные особенности производства, поэтому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:

  • Роторы, расположенные вертикально, электролитные.
  • Специальные печи с достаточно высокой температурой для обжига, а также специальные электропечи.
  • Транспортёры и ванны для электролиза.

В зависимости от принимаемого метода добычи металла, задействовано соответствующее оборудование.

Получение чистого цинка

Как упоминалось выше – в природе чистого вида нет. В основном добыча производится из руд, в которых он идет с различными элементами.

Для получения чистого материала задействован специальный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). После проведения процесса руда распадается на элементы: цинк, свинец, медь и так далее.

Добытый таким методом чистый металл обжигается в специальной печи. Там при определенных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.

Чистый цинк

Есть 2 способа получения металла:

  1. Пирометаллургический – идет процесс обжигания, после — полученная масса восстанавливается с помощью чёрного угля и кокса. Конечным процессом является отстаивание.
  2. Электролитический – добытая масса обрабатывается серной кислотой. Полученный раствор подвергают электролизу, при этом металл оседает, его плавят в печах.

Выплавка цинка в печи

Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же температурный режим превышен, тогда материал начинает испаряться. При данной температуре допускается примесь железа 0.05%.

При процентной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатать.

Применяются различные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые направляются в специальные резервуары и там вещество опадает вниз.

Применение металла

Свойства цинка позволяют его применение во многих сферах. В процентном соотношении:

  1. Цинкование – до 60%.
  2. Медицина – 10%.
  3. Различные сплавы, содержащие данный металл 10%.
  4. Выпуск шин 10%.
  5. Производство красок – 10%.

Медно-цинковый сплав

А также применение цинка необходимо для восстановления таких металлов, как золото, серебро, платина.

Цинк в металлургии

Металлургическая промышленность задействует данный элемент периодической таблицы как основной для достижения определенных целей. Выплавка чугуна, стали является главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы подвержены негативному влиянию окружающей среды. Без определенной обработки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Наилучшей защитой служит оцинкование.

Нанесение защитной плёнки на чугун и сталь является лучшим средством от коррозии. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:

  1. Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
  2. Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
  3. В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

  • Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
  • Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
  • После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.

А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.

Холодное оцинкование

Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:

  1. Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
  2. После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
  3. Деталь покрывается данным составом методом распыления.

Холодное цинкование

Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.

Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.

Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:

  1. При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
  2. Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
  3. В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
  4. Добавляется туда специальная смесь.
  5. Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.

Термодиффузионное цинкование

В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Иные сферы применения цинка

Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.

  1. Цинковые листы. Для производства листа выполняется прокатка, в которой важна пластичность. Это зависит от температурного режима. Температура в 25 °С дает пластичность только в одной плоскости, что создает определенные свойства металла. Тут главное для чего изготавливается лист. Чем выше температура, тем тоньше получается металл. В зависимости от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После этого из листов создаются различные изделия для автомобилей, профиля для строительства и ремонта, для полиграфии и так далее.
  2. Цинковые сплавы. Для улучшенных свойств металлических изделий, добавляется цинк. Данные сплавы создаются при высоких температурах в специальных печах. Чаще всего производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для производства подшипников, различных втулок, которые применимы в машиностроении, судостроении и авиации.

В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.

В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии. В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации. В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.

Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.

Цинк. Химия цинка и его соединений

 

1. Положение цинка в периодической системе химических элементов

2. Электронное строение цинка
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой 
7.1.3. Взаимодействие с фосфором
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с щелочами
7.2.6. Взаимодействие с окислителями

Оксид цинка
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с основными оксидами
2.2. Взаимодействие с основаниями
2.3. Взаимодействие с водой

2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.5. Взаимодействие с кислотами
2.6. Взаимодействие с восстановителями
2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей

Гидроксид цинка
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с щелочами 
2.4. Разложение при нагревании

Соли алюминия 

Бинарные соединения алюминия

Цинк

Положение в периодической системе химических элементов

 

Цинк расположены в побочной подгруппе II группы  (или в 12 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

 

Электронное строение цинка и свойства 

 

Электронная конфигурация  цинка в основном состоянии:

+30Zn 1s22s22p63s23p6

3d104s2

 

 1s

2s    2p 

3s     3p    3d 

4s 

 

Характерная степень окисления цинка в соединениях +2.

 

Физические свойства 

Цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (быстро тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

 

 

Температура плавления цинка 420°С, температура кипения 906°С, плотность 7,13 г/см3.

 

 

Нахождение в природе

 

Среднее содержание цинка в земной коре 8,3·10-3 мас.%. Основной минерал цинка: сфалерит (цинковая обманка) ZnS..

 

 

Цинк играет важную роль в процессах, протекающих в живых организмах.

В природе цинк как самородный металл не встречается.

 

Способы получения 

 

Цинк получают из сульфидной руды. На первом этапе руду обогащают, повышая концентрацию сульфидов металлов.  Сульфид цинка обжигают в печи кипящего слоя:

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

Чистый цинк из оксида получают двумя способами.

При пирометаллургическом способе, который использовался издавна, оксид цинка восстанавливают углём или коксом при 1200—1300 °C:

ZnO + С → Zn + CO

Далее цинк очищают от примесей.

В настоящее время основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). При этом сульфид цинка обрабатывают серной кислотой:

 

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

 

При это получаемый раствор  сульфата цинка очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу.

При электролизе чистый цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его удаляют и  подвергают плавлению в индукционных печах. Таким образом можно получить цинк с высокой чистотой (до 99,95 %). 

 

Качественные реакции

 

Качественная реакция на ионы цинка — взаимодействие избытка солей цинка с щелочами. При этом образуется белый осадок гидроксида цинка.

 

 

Например, хлорид цинка взаимодействует с гидроксидом натрия:

 

ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl

 

 

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид цинка растворяется с образованием комплексной соли тетрагидроксоцинката:

 

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

 

 

Обратите внимание,  если мы поместим соль цинка в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида цинка не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения цинка сразу переходят в комплекс:

 

ZnCl2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl

 

 

Химические свойства

 

1. Цинк – сильный восстановитель. Цинк – довольно активный металл, но на воздухе он устойчив, так как покрывается тонким слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления. При нагревании цинк реагирует со многими неметаллами.

 

1.1. Цинк реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

Zn  +  I2  → ZnI2

Реакция цинка с иодом при добавлении воды:

 

 

1.2. Цинк реагирует с серой с образованием сульфидов:

Zn +  S  → ZnS

 

 

1.3. Цинк реагируют с фосфором. При этом образуется бинарное соединение — фосфид:

3Zn + 2P → Zn3P2

1.4. С азотом цинк непосредственно не реагирует.

1.5. Цинк непосредственно не реагирует с водородом, углеродом, кремнием и бором.

1.6. Цинк взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

2Zn + O2 → 2ZnO

 

 

2. Цинк взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Цинк реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:

Zn0 + H2+O → Zn+2O + H20

 

2.2. Цинк взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.

Например, цинк реагирует с соляной кислотой:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

 

 

Демонстрация количества выделения водорода при реакции цинка с кислотой:

 

 

Цинк реагирует с разбавленной серной кислотой:

Zn  +  H2SO4  →   ZnSO4  +  H2

 

2.3. Цинк  реагирует с концентрированной серной кислотой. В зависимости от условий возможно образование различных продуктов. При нагревании гранулированного цинка с концентрированной серной кислотой образуются оксид серы (IV), сульфат цинка и вода:

 

Zn  +  2H2SO4(конц.)  → ZnSO4   +   SO2  +  2H2O

 

Порошковый цинк реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода, сульфата цинка и воды:

4Zn  +  5H2SO4(конц.)  →  4ZnSO4    +   H2S  +   4H2O

 

 

2.4. Аналогично: при нагревании гранулированного цинка с концентрированной азотной кислотой образуются оксид азота (IV), нитрат цинка и вода:

 

Zn  + 4HNO3(конц.)→ Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

 

При нагревании цинка с очень разбавленной азотной кислотой образуются нитрат аммония, нитрат цинка и вода:

 

4Zn  +  10HNO3(оч. разб.) = 4Zn(NO3)2    +  NH4NO3   +  3H2O

 

2.5. Цинк – амфотерный металл, он взаимодействует с щелочами. При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

 

Zn  +  2KOH  +  2H2O  =  K2[Zn(OH)4]  +  H2

 

 

Цинк реагирует с расплавом щелочи с образованием цинката и водорода:

 

Zn  +  2NаОН(крист.)     Nа2ZnО2  +  Н2

 

В отличие от алюминия, цинк растворяется и в водном растворе аммиака:

 

Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2

 

2.6. Цинк вытесняет менее активные металлы из оксидов и солей.

Например, цинк вытесняет медь из оксида меди (II):

 

Zn + CuO → Cu + ZnO

 

Еще пример: цинк восстанавливает медь из раствора сульфата меди (II):

 

CuSO4 + Zn = ZnSO+ Cu

 

И свинец из раствора нитрата свинца (II):

 

Pb(NO3)2    +   Zn  =   Zn(NO3)2     +   Pb

 

Восстановительные свойства цинка также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: нитратами и сульфитами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

 

4Zn   +   KNO3   +  7KOH  =  NН3  +  4K2ZnO2  +  2H2O

4Zn   +   7NaOH   +  6H2O  +  NaNO3   =  4Na2[Zn(OH)4]  +  NH3

3Zn    +   Na2SO3  +  8HCl   =   3ZnCl2  +  H2S  +  2NaCl  +  3H2O

Zn    +   NaNO3  +  2HCl    =  ZnCl2  +  NaNO2  +  H2O

 

 

Оксид цинка

 

Способы получения

 

Оксид цинка можно получить различными методами:

1. Окислением цинка кислородом: 

2Zn + O2 → 2ZnO

 

2. Разложением гидроксида цинка при нагревании:

Zn(OН)2  →   ZnO  + H2O

 3. Оксид цинка можно получить разложением нитрата цинка:

2Zn(NO3)2  →  2ZnO    +   4NO2   +  O2

 

Химические свойства

Оксид цинка — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодействии оксида цинка с основными оксидами образуются соли-цинкаты.

Например, оксид цинка взаимодействует с оксидом натрия:

ZnO  +  Na2O →  Na2ZnO2

 

2. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солицинкаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид цинка проявляет кислотные свойства.

Например, оксид цинка взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием цинката натрия и воды:

ZnO  +  2NaOH  →    Na2ZnO2  + H2O

Оксид цинка растворяется в избытке раствора щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:

ZnO  +  2NaOH + H2O  =  Na2[Zn(OH)4

 

3. Оксид цинка не взаимодействует с водой.

ZnO  +  H2O ≠

 

4. Оксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами. При этом образуются соли цинка. В этих реакциях оксид цинка проявляет основные свойства.

Например, оксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка: 

ZnO + SO3 → ZnSO4

 

5. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием солей.

Например, оксид цинка реагирует с соляной кислотой:

ZnO  +  2HCl  =  ZnCl2  +  H2O

 

6. Оксид цинка проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид цинка при нагревании реагирует с водородом и угарным газом:

ZnO + С(кокс)   →  Zn + СО 

ZnO + СО →  Zn + СО2

7. Оксид цинка — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната бария:

ZnO + BaCO3 →  BaZnO+ СО2

 

Гидроксид цинка

 

Способы получения

1. Гидроксид цинка можно получить пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоцинката натрия:

Na2[Zn(OH)4] + 2СО2 = Zn(OH)2 + 2NaНCO3 

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить исходное вещество Na2[Zn(OH)4] на составные части: NaOH и Zn(OH)2. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Zn(OH)2 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Zn(OH)2  без изменения.

 

2. Гидроксид цинка можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли цинка.

Например, хлорид цинка реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида цинка и хлорида калия:

ZnCl2 + 2KOH(недост.) = Zn(OH)2↓+ 2KCl

 

Химические свойства

1. Гидроксид цинка реагирует с растворимыми кислотами.

Например, гидроксид цинка взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата цинка:

Zn(OН)2 + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + 2H2O

Zn(OН)2  +  2HCl  =  ZnCl2  +  2H2O

Zn(OН)2 +  H2SO4  → ZnSO4  +  2H2O

Zn(OН)2 +  2HBr →  ZnBr2  +  2H2O

 

2. Гидроксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами.

Например, гидроксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка:

Zn(OH)2 + SO3 → ZnSO4 + H2O

 

3. Гидроксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солицинкаты, а в растворе – комплексные соли. При этом гидроксид цинка проявляет кислотные свойства.

Например, гидроксид цинка взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием цинката калия и воды:

2KOH  +  Zn(OН)2  → 2KZnO+ 2H2O

 

Гидроксид цинка растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:

Zn(OН)2  +  2NaOH  =  Na2[Zn(OH)4]

 

4. Гидроксид цинка разлагается при нагревании:

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

 

Соли цинка

 

Нитрат и сульфат цинка

Нитрат цинка при нагревании разлагается на оксид цинка, оксид азота (IV)  и кислород:

2Zn(NO3)2  →  2ZnO    +   4NO2   +  O2

 

Сульфат цинка при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид цинка, сернистый газ и кислород:

2ZnSO4→ 2ZnO  + 2SO2 + O2

 

Комплексные соли цинка

Для описания свойств комплексных солей цинка — гидроксоцинкатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоцинкат на две отдельные частицы — гидроксид цинка и гидроксид щелочного металла.

Например, тетрагидроксоцинкат натрия  разбиваем на гидроксид цинка и гидроксид натрия:

Na2[Zn(OH)4] разбиваем на NaOH и Zn(OH)2

 

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Таким образом, гидроксокомплексы цинка реагируют с кислотными оксидами.

Например, гидроксокомплекс разрушается под действием избытка  углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид цинка не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:

Na2[Zn(OH)4]    +   2CO2    =   Zn(OH)2    +   2NaHCO3

 

Аналогично тетрагидроксоцинкат калия реагирует с углекислым газом:

K2[Zn(OH)4]    +   2CO2    =   Zn(OH)2    +   2KHCO3

 

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид цинка реагирует с сильными кислотами.

Например, с соляной кислотой:

 

  Na2[Zn(OH)4]   +  4HCl(избыток)  → 2NaCl  +  ZnCl2  +  4H2O

 

Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида цинка кислоты не будет хватать:

 

Na2[Zn(OH)4]  +  2НCl(недостаток)   → Zn(OH)2↓  +  2NaCl  +  2H2O

 

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид цинка:

 

Na2[Zn(OH)4] +  2HNO3(недостаток)  → Zn(OH)2↓  +  2NaNO3  +  2H2O

 

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-цинкат:

Na2[Zn(OH)4]  →  Na2ZnO2   +  2H2O↑

K2[Zn(OH)4]  →  K2ZnO2   +  2H2O↑

 

Гидролиз солей цинка

 

Растворимые соли цинка и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+

II ступень: ZnOH+ + H2O = Zn(OH)2 + H+

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

 

Цинкаты

 

Соли, в которых цинк образует кислотный остаток (цинкаты) — образуются из оксида цинка при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

 

ZnO + Na2O → Na2ZnO2

 

Для понимания свойств цинкатов их также можно мысленно разбить на два отдельных вещества.

Например, цинкат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид цинка и оксид натрия.

Na2ZnO2 разбиваем на Na2O и ZnO

 

Тогда нам станет очевидно, что цинкаты реагируют с кислотами с образованием солей цинка:

 

K2ZnO2  +  4HCl (избыток) → 2KCl  +  ZnCl2  +  2H2O

СaZnO2   +   4HCl (избыток)  =   CaCl2   +   ZnCl2   +   2H2O

Na2ZnO2 +  4HNO3  → Zn(NO3)2  +  2NaNO3  +  2H2O

Na2ZnO2 +  2H2SO4  → ZnSO4   +  Na2SO4  +  2H2O

 

Под действием избытка воды цинкаты переходят в комплексные соли:

K2ZnO2 + 2H2O   =  K2[Zn(OH)4]

Na2ZnO2 +  2H2O  =  Na2[Zn(OH)4]

 

Сульфид цинка

Сульфид цинка — так называемый «белый сульфид». В воде  сульфид цинка нерастворим, зато минеральные кислоты вытесняют из сульфида цинка сероводород (например, соляная кислота):

 

ZnS  + 2HCl  →  ZnCl2  +  H2S

 

Под действием  азотной кислоты сульфид цинка окисляется до сульфата:

 

ZnS    +  8HNO3(конц.)  →  ZnSO4  +  8NO2   +  4H2O

(в продуктах также можно записать нитрат цинка и серную кислоту).

Концентрированная серная кислота также окисляет сульфид цинка:

 

ZnS   +  4H2SO4(конц.)   =  ZnSO4  +  4SO2  +   4H2O

 

При окислении сульфида цинка сильными окислителями в щелочной среде образуется комплексная соль:

 

ZnS  +  4NaOH  +  Br2   =   Na2[Zn(OH)4]  +  S  +  2NaBr

 

Упражнения типа «мысленный эксперимент» по химии цинка (тренажер задания 32 ЕГЭ по химии)

 

  1. Оксид цинка растворили в растворе хлороводородной кислоты и раствор нейтрализовали, добавляя едкий натр. Выделившееся студенистое вещество белого цвета отделили и обработали избытком раствора щелочи, при этом осадок полностью растворился. нейтрализация полученного раствора кислотой, например, азотной, приводит к повторному образованию студенистого осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте и в полученный раствор добавили избыток щелочи, получив прозрачный раствор. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при температуре 800°С.  Твердый  продукт реакции обработали концентрированным раствором щелочи, и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Нитрат цинка прокалили, продукт реакции при нагревании обработали раствором едкого натра. Через образовавшийся раствор пропустили углекислый газ до прекращения выделения осадка, после чего обработали избытком концентрированного нашатырного спирта, при этом осадок растворился. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте, полученный раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Продукты реакции смешали с коксом и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Несколько гранул цинка растворили при нагревании в растворе едкого натра. В полученный раствор небольшими порциями добавляли азотную кислоту до образования осадка. Осадок отделили, растворили в разбавленной азотной кислоте, раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. В концентрированную серную кислоту добавили металлический цинк. образовавшуюся соль выделили, растворили в воде и в раствор добавили нитрат бария. После отделения осадка в раствор внесли магниевую стружку, раствор профильтровали, фильтрат выпарили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Сульфид цинка подвергли обжигу. Полученное твердое вещество полностью прореагировало с раствором гидроксида калия. Через полученный раствор пропустили углекислый газ до выпадения осадка. Осадок растворили в соляной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Некоторое количество сульфида цинка разделили на две части. Одну из них обработали соляной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество. Это вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, причем выделился бурый газ. Напишите уравнения описанных реакций.

 

  1. Цинк растворили в растворе гидроксида калия. Выделившийся газ прореагировал с литием, а к полученному раствору по каплям добавили соляную кислоту до прекращения выпадения осадка. Его отфильтровали и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

 

1)         ZnO  +  2HCl  =  ZnCl2  +  H2O

ZnCl2  +  2NaOH  =  Zn(OH)2↓ +  2NaCl

Zn(OH)2   +  2NaOH  =  Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4]  +  2HNO3(недостаток)   =  Zn(OH)2↓ +  2NaNO3  +  2H2O

 

2)         4Zn  +  10HNO3  =  4Zn(NO3)2  +  NH4NO3  +  3H2O

HNO3  +  NaOH  =  NaNO3  +  H2O

NH4NO3  +  NaOH  = NaNO3  +  NH3↑  +  H2O

Zn(NO3)2   +  4NaOH  = Na2[Zn(OH)4]  +  2NaNO3

 

3)         ZnO  +  H2SO4  =  ZnSO4  +  H2O

2ZnSO4  2ZnO  +  2SO2  +  O2

ZnO   +  2NaOH +  H2O   = Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4]  +  2CO2  =  Zn(OH)2↓ +  2NaHCO3

 

4)         2Zn(NO3)2    2ZnO  +  4NO2   +  O2

ZnO   +  2NaOH  +  H2O   =  Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4]  +  2CO2  =  Zn(OH)2↓ +  2NaHCO3

Zn(OH)2  +  4(NH3 · H2O)  = [Zn(NH3)4](OH)2   +  4H2O

 

 

5)         4Zn  +  10HNO3  =  4Zn(NO3)2  +  NH4NO3  +  3H2O

2Zn(NO3)2    2ZnO  +  4NO2   +  O2

NH4NO3  N2O   +  2H2O

ZnO  +  C    Zn  +  CO

 

6)         Zn  +  2NaOH  +  2H2O   =  Na2[Zn(OH)4] +  H2

Na2[Zn(OH)4]  +  2HNO =  Zn(OH)2↓ +  2NaNO3  +  2H2O

Zn(OH)2   +  2HNO =  Zn(NO3)2  +  2H2O

2Zn(NO3)2    2ZnO  +  4NO2   +  O2

 

 

7)         4Zn  +  5H2SO4  =  4ZnSO4  +  H2S↑  +  4H2O

ZnSO4   +  Ba(NO3)2   =  Zn(NO3)2  +  BaSO4

Zn(NO3)2  +  Mg  =  Zn  +  Mg(NO3)2

2Mg(NO3)2  →  2MgO + 4NO2  +  O2

 

8)         2ZnS   +  3O2   =  2ZnO   +  2SO2

ZnO   +   2NaOH  +  H2O  =   Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4]   +   CO2  =  Zn(OH)2   +   Na2CO3   +   H2O

Zn(OH)2   +  2HCl   =   ZnCl2   +   2H2O

 

9)         ZnS   +   2HCl    =    ZnCl2   +   H2S↑

2ZnS   +  3O2   =  2ZnO   +  2SO2

2H2S  +   SO2    =    3S    +   2H2O

S   +    6HNO3   =    H2SO4   +   6NO2    +    2H2O

10)       Zn     +    2KOH    +   2H2O    =   K2[Zn(OH)4]   +   H2

H2    +    2Li    =    2LiH

K2[Zn(OH)4]   +   2HCl    =   2KCl   +   Zn(OH)2

Zn(OH)2    ZnO    +  H2O

Геометрическое и электронное строение молекулы N,N¢-этиленбис(салицилальдимината)цинка(II), ZnO2N2C16h24

  • Статья поступила: 05.02.2009 г.
  • УДК 539.27
  • Просмотров: 30
© Гиричев Г.В.1, Гиричева Н.И.2, Твердова Н.В.1, Симаков А.О.1, Кузьмина Н.П.3, Котова О.В.3

1 Ивановский государственный химико-технологический университет, Россия

2 Ивановский государственный университет, Россия

3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Химический факультет, Россия

Методом газовой электронографии при температуре T = 641(5) K исследовано строение молекулы N,N¢-этилен-бис(салицилальдимината)цинка(II), ZnO2N2C16h24, далее — Zn(salen). Структура газообразного комплекса Zn(salen) имеет симметрию C2 и характеризуется существенным разворотом двух хелатных фрагментов лиганда относительно друг друга, а также большой разницей длин координационных связей rh2(Zn—O) 1,902(7) и rh2(Zn—N) 2,027(7) Å. Результаты расчета структуры молекулы методом DFT/B3LYP с базисными наборами 6-31G* и CEP,TZV удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Рассмотрено электронное строение молекул Ni(salen), Cu(salen), Zn(salen) и Zn(acacen).

Ключевые слова: строение молекул, основание Шиффа, ZnO2N2C16h24, Zn(salen), электронография, квантово-химические расчеты

Синтез и противотуберкулёзная активность новых фуроатных комплексов кобальта (II) и цинка

Актуальность

В настоящее время для лечения туберкулёза применяют препараты, содержащие три действующих вещества (стрептомицин, изониазид, рифампицин), полученных во второй половине прошлого столетия. Эффективность этих веществ низка из-за быстро возникающего привыкания, поэтому синтез новых биологически активных веществ является актуальной задачей.

Цели

  1. Синтезировать новые комплексы кобальта и цинка с 2-фуранкарбоновой кислотой и установить их строение
  2. Исследовать биологическую активность полученных комплексов

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Спектрофотометр «Perkin Elmer Spectrum 65», оснащённый приставкой Quest ATR Accessory (Specac)
  • Элементный анализ выполнен на автоматическом C, H, N, S-анализаторе «EuroEA-3000» (EuroVektor)

Описание

Комплексы получали, используя несколько подходов: вытеснение угольной кислоты ([Co(2-Fur)2(bpy)]), обменная реакция солей (по обменной реакции тоже получили комплекс кобальта с бипиридином), замещение слабой кислоты более сильной ([Co3(2-Fur)6(Phen)2], [Co2(2-Fur)4(Py)2], [Zn(2-Fur)(bpy)]).Соединения синтезировали по так называемой «одногоршковой» (от англ «one pot») методике – когда все исходные реагенты загружаются в один реактор, даже если реакция идёт многостадийно.

Трёхатомный комплекс кобальта

Методы исследования были самые современные: ИК-спектроскопия (качественный анализ на наличие групп), рентгеноструктурный анализ (определяет строение вещества), рентгенофазовый анализ (определение чистоты вещества в данном случае).

Результаты работы/выводы

Синтезированы шесть новых комплексов кобальта (II) и цинка с 2-фуранкарбоновой кислотой, установлено их строение. Исследована биологическая активность полученных комплексов. Установлено, что комплекс [Zn(2-Fur)2(phen)] более активен, чем рифампицин и изониазид. Пивалат кобальта, имеющий полимерное строение, а также фенантролин, вероятно, влияют на количество атомов кобальта в конечном комплексном соединении.

Перспективы использования результатов работы

По полученным данным планируется написать две научные статьи в англоязычные рецензируемые журналы с высоким рейтингом.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Дефицит кальция и витамина Д3 в организме женщин, мужчин и ребенка: признаки и симптомы нехватки

Содержание

Все мы знаем, что для профилактики переломов и остеопороза всем женщинам (особенно старше 45 лет) необходим кальций. Многие принимают для укрепления костей препараты кальция и витамина Д3, который способствует его лучшему усвоению.

Однако немногие знают о том, что для здоровья костной ткани у взрослых людей только кальция и витамина Д3 недостаточно. Важную роль в полноценной минерализации кости играют остеотропные минералы.
Как показано в независимом клиническом исследовании, принимать кальций эффективнее совместно с определенными минералами, такими как медь, магний, цинк, марганец и бор.1

Почему? Чтобы это понять, давайте рассмотрим строение костной ткани.

Наши кости, помимо кальция, на 22 процента состоят из коллагенового матрикса (иными словами, коллагеновой сетки2).
Исследования доказали, что именно коллагеновый матрикс необходим для встраивания элементов кальция в костную ткань и его удержания в ней3.

Как это происходит?

Коллаген — это очень прочный белок, основа костной ткани человека. Молекулы коллагена образуют специальные ниши, которые и являются тем местом, куда встраиваются кристаллы с кальцием. Группы молекул коллагена создают очень прочную структуру — фибриллу. Фибриллы коллагена скрепляются между собой специальными «поперечными сшивками». Так получаются волокна коллагена, которые образуют коллагеновый матрикс.

С возрастом коллагеновый матрикс изнашивается, и минерализация костной ткани затрудняется. Недостаток кальция и Д3 приводит к тому, что им просто не к чему прикрепиться, и кальций быстрее вымывается. Из-за чего появляется нехватка кальция в организме у женщин. 

Для обновления коллагенового матрикса организму необходимы особые минералы — которые принимают непосредственное участие в формировании коллагена4. В отличие от других препаратов кальция5, Кальцемин® Адванс содержит специальные остеотропные минералы: цинк, магний, бор, марганец и медь. Именно эти минералы способствуют образованию коллагенового матрикса (коллагеновой сетки), который удерживает кальций в костной ткани и не позволяет ему вымываться.

Для чего служит каждый из минералов в составе Кальцемина® Адванс?

— Медь участвует в формировании поперечных связей в коллагене.
— Марганец и цинк способствуют формированию коллагенового матрикса.
— Магний необходим для восстановления структуры костной ткани.
— Бор помогает росту клеток костной ткани и выработке коллагена.

Таким образом, Кальцемин®  Адванс помогает остановить вымывание кальция и предотвратить недостаток витамина Д3, чтобы кости оставались прочными, а при своевременном приеме избежать проявления нежелательных симптомов как у взрослых, так и у детей.

цинк | Свойства, использование и факты

Возникновение, использование и свойства

Цинк, немного более распространенный, чем медь, составляет в среднем 65 граммов (2,3 унции) на каждую тонну земной коры. Основным минералом цинка является сульфидный сфалерит (цинковая обманка), который вместе с продуктами его окисления смитсонитом и гемиморфитом составляет почти всю цинковую руду в мире. О самородном цинке сообщают из Австралии, Новой Зеландии и США, а ведущими производителями цинка в начале 21 века являются Китай, Австралия и Перу.Для минералогических свойств цинка см. самородный элемент.

Британская викторина

118 Названия и символы таблицы Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

Цинк является важным микроэлементом в организме человека, где он содержится в высоких концентрациях в красных кровяных тельцах как важная часть фермента карбоангидразы, который способствует многим реакциям, связанным с метаболизмом углекислого газа. Цинк, присутствующий в поджелудочной железе, может способствовать хранению инсулина. Цинк входит в состав некоторых ферментов, переваривающих белок в желудочно-кишечном тракте. Дефицит цинка в ореховых и плодовых деревьях вызывает такие заболевания, как розетка пекана, мелкий и крапчатый лист.Цинк функционирует в гемосикотипсине крови улиток, транспортируя кислород аналогично железу в гемоглобине крови человека.

Металлический цинк получают путем обжига сульфидных руд с последующим выщелачиванием окисленного продукта в серной кислоте или плавлением его в доменной печи. Цинк извлекается из выщелачивающего раствора путем электролиза или конденсируется из доменного газа, а затем отгоняется от примесей. Для получения конкретной информации о добыче, извлечении и рафинировании цинка, см. переработка цинка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Основное применение металлического цинка – цинкование железа и стали против коррозии, а также производство латуни и сплавов для литья под давлением. Сам цинк образует непроницаемое покрытие из своего оксида при воздействии атмосферы, и, следовательно, металл более устойчив к обычной атмосфере, чем железо, и корродирует с гораздо меньшей скоростью. Кроме того, поскольку цинк склонен к окислению, а не железо, некоторая защита обеспечивается стальной поверхности, даже если часть ее обнажается через трещины.Цинковое покрытие формируется методом горячего цинкования или электрогальванизации.

Горячее цинкование – это наиболее распространенный способ покрытия стали цинком. Это может быть периодический процесс, известный как общее цинкование или непрерывное покрытие рулонов стальной полосы. При обычном цинковании сталь протравливают в кислоте, обрабатывают флюсующими добавками, а затем погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 ° C (840 ° F). Слои сплава железа с цинком сформированы на поверхности и покрыты внешним слоем цинка.Обрабатываемые таким образом объекты варьируются от небольших гаек и болтов до стальных оконных рам и больших балок, используемых в строительстве. Обычно в этом процессе используется цинк обыкновенного сорта, содержащий до 1,5% свинца.

При гальваническом цинковании цинк наносится на стальную полосу в 20 последовательных ячейках электролитического покрытия. Есть несколько успешных конструкций ячеек; здесь обсуждается простая вертикальная ячейка, чтобы объяснить принцип. Полоса, подключенная к отрицательной стороне постоянного тока через проводящие ролики большого диаметра, расположенные выше и между двумя ячейками, погружается в резервуар с электролитом погруженным опускающим роликом.Частично погруженные аноды, расположенные напротив полосы, подключены к положительной стороне электрического тока тяжелыми шинами. Катионы цинка (т.е. положительно заряженные атомы цинка), присутствующие в электролите, преобразуются током в обычные атомы цинка, которые осаждаются на полосе. Ванна снабжается катионами цинка либо цинковыми анодами, которые непрерывно растворяются под действием постоянного тока, либо соединениями цинка, непрерывно добавляемыми в электролит. В последнем случае аноды изготовлены из нерастворимых материалов, таких как титан, покрытый оксидом иридия.Электролит представляет собой кислый раствор сульфида цинка или хлорида цинка с другими добавками для ванн для улучшения качества покрытия и выхода по току. Толщину покрытия легче контролировать, чем в процессе горячего погружения, из-за хорошего соотношения между электрическим током и нанесенным цинком.

Отрицательный электрод (внешний корпус) в одном распространенном типе сухих электрических элементов состоит из цинка. Еще одна важная серия сплавов – это сплавы, образованные добавлением от 4 до 5 процентов алюминия к цинку; они имеют относительно низкую температуру плавления, но обладают хорошими механическими свойствами и могут быть отлиты под давлением в стальных штампах.Значительное количество цинка в рулонном виде используется для кровли, особенно в Европе; небольшие добавки меди и титана улучшают сопротивление ползучести, то есть сопротивление постепенной деформации.

Свежеотлитый цинк имеет голубоватую серебряную поверхность, но медленно окисляется на воздухе с образованием сероватой защитной оксидной пленки. Цинк высокой чистоты (99,99%) пластичен; Так называемый «прайм-вестерн» (чистота 99,8%) является хрупким в холодном состоянии, но при температуре выше 100 ° C (212 ° F) его можно свернуть в листы, которые останутся гибкими.Цинк кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной структуре. Когда железо и цинк вместе подвергаются воздействию агрессивной среды, они образуют электролитическую ячейку, и цинк подвергается атаке (окисляется до иона Zn 2 + ) преимущественно из-за более высокого электродного потенциала. Эта так называемая протекторная защита в сочетании с гораздо большей коррозионной стойкостью цинка в атмосферных условиях является основой для цинкования.

Природный цинк представляет собой смесь пяти стабильных изотопов: 6 4 Zn (48.6 процентов), 6 6 Zn (27,9 процента), 6 7 Zn (4,1 процента), 6 8 Zn (18,8 процента) и 7 0 Zn (0,6 процентов).

цинк | Свойства, использование и факты

Возникновение, использование и свойства

Цинк, немного более распространенный, чем медь, составляет в среднем 65 граммов (2,3 унции) на каждую тонну земной коры. Основным минералом цинка является сульфидный сфалерит (цинковая обманка), который вместе с продуктами его окисления смитсонитом и гемиморфитом составляет почти всю цинковую руду в мире.О самородном цинке сообщают из Австралии, Новой Зеландии и США, а ведущими производителями цинка в начале 21 века являются Китай, Австралия и Перу. Для минералогических свойств цинка см. самородный элемент.

Британская викторина

118 Названия и символы таблицы Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов.Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

Цинк является важным микроэлементом в организме человека, где он содержится в высоких концентрациях в красных кровяных тельцах как важная часть фермента карбоангидразы, который способствует многим реакциям, связанным с метаболизмом углекислого газа. Цинк, присутствующий в поджелудочной железе, может способствовать хранению инсулина.Цинк входит в состав некоторых ферментов, переваривающих белок в желудочно-кишечном тракте. Дефицит цинка в ореховых и плодовых деревьях вызывает такие заболевания, как розетка пекана, мелкий и крапчатый лист. Цинк функционирует в гемосикотипсине крови улиток, транспортируя кислород аналогично железу в гемоглобине крови человека.

Металлический цинк получают путем обжига сульфидных руд с последующим выщелачиванием окисленного продукта в серной кислоте или плавлением его в доменной печи.Цинк извлекается из выщелачивающего раствора путем электролиза или конденсируется из доменного газа, а затем отгоняется от примесей. Для получения конкретной информации о добыче, извлечении и рафинировании цинка, см. переработка цинка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Основное применение металлического цинка – цинкование железа и стали против коррозии, а также производство латуни и сплавов для литья под давлением. Сам цинк образует непроницаемое покрытие из своего оксида при воздействии атмосферы, и, следовательно, металл более устойчив к обычной атмосфере, чем железо, и корродирует с гораздо меньшей скоростью.Кроме того, поскольку цинк склонен к окислению, а не железо, некоторая защита обеспечивается стальной поверхности, даже если часть ее обнажается через трещины. Цинковое покрытие формируется методом горячего цинкования или электрогальванизации.

Горячее цинкование – это наиболее распространенный способ покрытия стали цинком. Это может быть периодический процесс, известный как общее цинкование или непрерывное покрытие рулонов стальной полосы. При обычном цинковании сталь протравливают в кислоте, обрабатывают флюсующими добавками, а затем погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 ° C (840 ° F).Слои сплава железа с цинком сформированы на поверхности и покрыты внешним слоем цинка. Обрабатываемые таким образом объекты варьируются от небольших гаек и болтов до стальных оконных рам и больших балок, используемых в строительстве. Обычно в этом процессе используется цинк обыкновенного сорта, содержащий до 1,5% свинца.

При гальваническом цинковании цинк наносится на стальную полосу в 20 последовательных ячейках электролитического покрытия. Есть несколько успешных конструкций ячеек; здесь обсуждается простая вертикальная ячейка, чтобы объяснить принцип.Полоса, подключенная к отрицательной стороне постоянного тока через проводящие ролики большого диаметра, расположенные выше и между двумя ячейками, погружается в резервуар с электролитом погруженным опускающим роликом. Частично погруженные аноды, расположенные напротив полосы, подключены к положительной стороне электрического тока тяжелыми шинами. Катионы цинка (т.е. положительно заряженные атомы цинка), присутствующие в электролите, преобразуются током в обычные атомы цинка, которые осаждаются на полосе. Ванна снабжается катионами цинка либо цинковыми анодами, которые непрерывно растворяются под действием постоянного тока, либо соединениями цинка, непрерывно добавляемыми в электролит.В последнем случае аноды изготовлены из нерастворимых материалов, таких как титан, покрытый оксидом иридия. Электролит представляет собой кислый раствор сульфида цинка или хлорида цинка с другими добавками для ванн для улучшения качества покрытия и выхода по току. Толщину покрытия легче контролировать, чем в процессе горячего погружения, из-за хорошего соотношения между электрическим током и нанесенным цинком.

Отрицательный электрод (внешний корпус) в одном распространенном типе сухих электрических элементов состоит из цинка.Еще одна важная серия сплавов – это сплавы, образованные добавлением от 4 до 5 процентов алюминия к цинку; они имеют относительно низкую температуру плавления, но обладают хорошими механическими свойствами и могут быть отлиты под давлением в стальных штампах. Значительное количество цинка в рулонном виде используется для кровли, особенно в Европе; небольшие добавки меди и титана улучшают сопротивление ползучести, то есть сопротивление постепенной деформации.

Свежеотлитый цинк имеет голубоватую серебряную поверхность, но медленно окисляется на воздухе с образованием сероватой защитной оксидной пленки.Цинк высокой чистоты (99,99%) пластичен; Так называемый «прайм-вестерн» (чистота 99,8%) является хрупким в холодном состоянии, но при температуре выше 100 ° C (212 ° F) его можно свернуть в листы, которые останутся гибкими. Цинк кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной структуре. Когда железо и цинк вместе подвергаются воздействию агрессивной среды, они образуют электролитическую ячейку, и цинк подвергается атаке (окисляется до иона Zn 2 + ) преимущественно из-за более высокого электродного потенциала. Эта так называемая протекторная защита в сочетании с гораздо большей коррозионной стойкостью цинка в атмосферных условиях является основой для цинкования.

Природный цинк представляет собой смесь пяти стабильных изотопов: 6 4 Zn (48,6 процента), 6 6 Zn (27,9 процента), 6 7 Zn (4,1 процента), 6 8 Zn (18,8%) и 7 0 Zn (0,6%).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Структурные сайты связывания цинка, сформированные для больших работ: взаимосвязи структуры и функции в классических доменах цинкового пальца, крючка и кламмера

https: // doi.org / 10.1016 / j.jinorgbio.2019.110955Получить права и контент

Основные моменты

Механизм сворачивания структурных сайтов в белках цинка ·

Связь между структурой и функцией межбелкового комплекса цинка.

Факторы, влияющие на стабильность доменов белка цинка.

Связь «последовательность-структура-стабильность» цинковых пальцев.

Методы, используемые для определения высокого сродства центров цинка.

Реферат

Ионы металлов – важные элементы, присутствующие в биологических системах, способные облегчить многие клеточные процессы, включая пролиферацию, передачу сигналов, синтез и восстановление ДНК. Ион цинка (Zn (II)) является важным кофактором многих биохимических реакций. Обычно структурные сайты цинка демонстрируют высокое сродство к Zn (II) и компактную архитектуру, необходимые для связывания специфичных для последовательности макромолекул. Однако то, как Zn (II) -зависимые белки складываются, как происходит их диссоциация и какие факторы модулируют сродство к белку цинка, а также стабильность, остается не совсем понятным.Молекулярные правила, регулирующие точную регуляцию функции белков цинка, скрыты во взаимосвязи между последовательностью и структурой и, следовательно, требуют глубокого понимания механизма их сворачивания под воздействием металлов, реактивности и сродства металлов к белкам. Несмотря на то, что эта взаимосвязь последовательность-структура влияет на функцию белков цинка, было показано, что другие биологические факторы, включая клеточную локализацию и доступность Zn (II), влияют на общее поведение белка. Принимая во внимание все упомянутые факторы, в этом обзоре мы стремимся описать взаимосвязь между структурой-функцией-стабильностью структурных участков цинка, обнаруженных в цинковом пальце, цинковом крючке и цинковых кламмерах, и выйти далеко за рамки структурной точки вид, чтобы оценить баланс между химией и биологией, которые управляют миром белков.

Аббревиатуры

AFM

атомно-силовая микроскопия

APC

антигенпрезентирующая клетка

ATM киназа

атаксия-телеангиэктазия мутантная киназа

CD4

кластер дифференцировки 4

ITC

изотермический титровальный бокс -белковая киназа p56lck

MRN (X)

Комплекс Mre11-Rad50-Nbs1 (Xrs2)

NBD

нуклеотидсвязывающий домен

PAR

4- (2′-пиридилазо) -резорцин

SMC

структурное поддержание тетраспинов

TEMra обогащенные микродомены

TFIIIA

фактор транскрипции IIIA

ZAD

домен, связанный с цинковыми пальцами

Zincon

Мононатриевая соль 2-карбокси-2′-гидрокси-5′-сульфоформазилбензола

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2020 Авторы .Опубликовано Elsevier Inc.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Диверсификация структуры нуклеаз цинковых пальцев для высокоточного редактирования генома

  • 1.

    Kim, YG, Cha, J. & Chandrasegaran, S. Гибридные рестрикционные ферменты: слияние цинковых пальцев с доменом расщепления Fok I. Proc. Natl Acad. Sci. США 93 , 1156–1160 (1996).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 2.

    Бибикова М., Голич М., Голич К. Г. и Кэрролл Д. Целевое хромосомное расщепление и мутагенез у Drosophila с использованием нуклеаз типа «цинковые пальцы». Генетика 161 , 1169–1175 (2002).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 3.

    Бибикова М., Боймер К., Траутман Дж. К. и Кэрролл Д. Усиление нацеливания на гены с помощью сконструированных нуклеаз «цинковые пальцы». Наука 300 , 764 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • 4.

    Porteus, M. H. & Baltimore, D. Химерные нуклеазы стимулируют нацеливание генов в клетках человека. Наука 300 , 763 (2003).

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Diez, B. et al. Терапевтическое редактирование гена в гематопоэтических предшественниках CD34 (+) от пациентов с анемией Фанкони. EMBO Mol. Med. 9 , 1574–1588 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 6.

    Chang, K. H. et al. Долгосрочное приживление и индукция фетального глобина при редактировании гена BCL11A в гемопоэтических стволовых и прогениторных клетках костного мозга CD34 (+). Мол. Ther. Методы клин. Dev. 4 , 137–148 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 7.

    DiGiusto, D. L. et al. Доклиническая разработка и квалификация ZFN-опосредованного разрушения CCR5 в человеческих гемопоэтических стволовых / прогениторных клетках. Мол. Ther. Методы клин. Dev. 3 , 16067 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 8.

    De Ravin, S. S. et al. Добавление целевого гена в человеческие гематопоэтические клетки CD34 (+) для коррекции Х-сцепленной хронической гранулематозной болезни. Nat. Biotechnol. 34 , 424–429 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 9.

    Torikai, H. et al. Генетическое редактирование экспрессии HLA в гемопоэтических стволовых клетках с целью расширения возможностей их применения для человека. Sci. Отчет 6 , 21757 (2016).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 10.

    Laskowski, T. J. et al. Генная коррекция ИПСК у пациента с синдромом Вискотта-Олдрича нормализует лимфоидные дефекты развития и функциональные дефекты. Stem Cell Rep. 7 , 139–148 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 11.

    Mastaglio, S. et al. NY-ESO-1 TCR единично редактируемые стволовые и центральные Т-клетки памяти для лечения множественной миеломы без реакции «трансплантат против хозяина». Кровь 130 , 606–618 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 12.

    Бин, Дж.D. et al. Редактирование гена PD-1, опосредованное нуклеазой цинкового пальца, в клинических масштабах в лимфоцитах, инфильтрирующих опухоль, для лечения метастатической меланомы. Мол. Ther. 23 , 1380–1390 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 13.

    Урнов, Ф. Д. и др. Высокоэффективная коррекция эндогенных генов человека с использованием разработанных нуклеаз типа «цинковые пальцы». Nature 435 , 646–651 (2005).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 14.

    Li, H. et al. Редактирование генома in vivo восстанавливает гемостаз у мышиной модели гемофилии. Nature 475 , 217–221 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 15.

    Soldner, F. et al. Генерация изогенных плюрипотентных стволовых клеток, различающихся исключительно двумя ранними точечными мутациями Паркинсона. Ячейка 146 , 318–331 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 16.

    Юса К. и др. Направленная генная коррекция дефицита альфа1-антитрипсина в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. Nature 478 , 391–394 (2011).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 17.

    Wood, A. J. et al. Целевое редактирование генома для разных видов с использованием ZFN и TALEN. Наука 333 , 307 (2011).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 18.

    Perez, E. E. et al. Установление устойчивости к ВИЧ-1 в CD4 + Т-клетках путем редактирования генома с помощью нуклеаз цинкового пальца. Nat. Biotechnol. 26 , 808–816 (2008).

    CAS Статья Google ученый

  • 19.

    Vierstra, J. et al. Функциональный отпечаток регуляторной ДНК. Nat. Методы 12 , 927–930 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 20.

    Laoharawee, K. et al. Дозозависимая профилактика метаболических и неврологических заболеваний у мышей MPS II с помощью ZFN-опосредованного редактирования генома in vivo. Мол. Ther. 26 , 1127–1136 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 21.

    Sharma, R. et al. Редактирование генома локуса альбумина in vivo как платформа для заместительной белковой терапии. Кровь 126 , 1777–1784 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 22.

    Донг, Дж. Й., Фан, П. Д. и Фриззелл, Р. А. Количественный анализ упаковочной способности рекомбинантного аденоассоциированного вируса. Hum. Gene Ther. 7 , 2101–2112 (1996).

    CAS Статья Google ученый

  • 23.

    Gammage, P. A. et al. Редактирование генома в митохондриях исправляет патогенную мутацию мтДНК in vivo. Nat. Med. 24 , 1691–1695 (2018).

  • 24.

    Чу Ю. Распознавание метилирования ДНК цинковыми пальцами. Nat. Struct. Биол. 5 , 264–265 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 25.

    Элрод-Эриксон, М. и Пабо, С.О. Исследования связывания с мутантами Zif268. Вклад отдельных боковых цепей в аффинность и специфичность связывания в комплексе Zif268 цинковый палец-ДНК. J. Biol. Chem. 274 , 19281–19285 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 26.

    Simhadri, V. L. et al. Распространенность ранее существовавших антител к CRISPR-ассоциированной нуклеазе Cas9 в популяции США. Мол. Ther. Методы клин. Dev. 10 , 105–112 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 27.

    Накагава Ю., Сакане Т. и Йокота А. Изменение рода Planococcus и перенос Flavobacterium okeanokoites Zobell and Upham 1944 в род Planococcus 902ocoites .ноя Внутр. J. Syst. Бактериол. 46 , 866–870 (1996).

    CAS Статья Google ученый

  • 28.

    Liang, X., Potter, J., Kumar, S., Ravinder, N. & Chesnut, JD Улучшенное CRISPR / Cas9-опосредованное точное редактирование генома за счет улучшенного дизайна и доставки gRNA, нуклеазы Cas9 и донорская ДНК. J. Biotechnol. 241 , 136–146 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 29.

    Yang, L. et al. Оптимизация редактирования генома человеческих стволовых клеток без рубца. Nucleic Acids Res. 41 , 9049–9061 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 30.

    Bauer, D. E. et al. Эритроидный энхансер BCL11A, подверженный генетической изменчивости, определяет уровень гемоглобина плода. Наука 342 , 253–257 (2013).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 31.

    Segal, D. J. et al. Оценка модульной стратегии создания новых ДНК-связывающих белков полидактильного цинкового пальца. Биохимия 42 , 2137–2148 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • 32.

    Beerli, RR, Segal, DJ, Dreier, B. & Barbas, CF 3rd На пути к произвольному контролю экспрессии гена: специфическая регуляция промотора erbB-2 / HER-2 с использованием белков полидактильных цинковых пальцев, сконструированных из модульные строительные блоки. Proc. Natl Acad. Sci. США 95 , 14628–14633 (1998).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 33.

    Ким, Х. Дж., Ли, Х. Дж., Ким, Х., Чо, С. В. и Ким, Дж. С. Целевое редактирование генома в человеческих клетках с помощью нуклеаз цинкового пальца, сконструированного посредством модульной сборки. Genome Res. 19 , 1279–1288 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 34.

    Perez-Pinera, P., Ousterout, D. G., Brown, M. T. & Gersbach, C. A. Нацеливание гена на локус ROSA26, управляемое сконструированными нуклеазами цинкового пальца. Nucleic Acids Res. 40 , 3741–3752 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 35.

    Sander, J. D. et al. Конструирование нуклеаз цинкового пальца без отбора путем контекстно-зависимой сборки (CoDA). Nat. Методы 8 , 67–69 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 36.

    Шукла В. К. и др. Точная модификация генома у сельскохозяйственных культур Zea mays с помощью нуклеаз типа «цинковые пальцы». Nature 459 , 437–441 (2009).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 37.

    Чен, З. и Чжао, Х. Высокочувствительный метод селекции для направленной эволюции самонаводящихся эндонуклеаз. Nucleic Acids Res. 33 , e154 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 38.

    Дойон, Дж. Б., Паттанаяк, В., Мейер, К. Б. и Лю, Д. Р. Направлял эволюцию и профиль субстратной специфичности самонаводящейся эндонуклеазы I-SceI. J. Am. Chem. Soc. 128 , 2477–2484 (2006).

    CAS Статья Google ученый

  • 39.

    Гуо, Дж., Gaj, T. и Barbas, C.F. Третье направление эволюции расширенного и высокоэффективного домена расщепления FokI нуклеазами “цинковые пальцы”. J. Mol. Биол. 400 , 96–107 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 40.

    О’Доннелл, С. М. и Янссен, Г. Р. Кодон инициации влияет на связывание с рибосомами и эффективность трансляции в мРНК cI Escherichia coli с 5 ’нетранслируемым лидером или без него. J. Bacteriol. 183 , 1277–1283 (2001).

    Артикул Google ученый

  • 41.

    Ван Эттен, У. Дж. И Янссен, Г. Р. Кодон инициации AUG, а не комплементарность кодон-антикодон, необходим для трансляции неэлидированной мРНК в Escherichia coli . Мол. Microbiol. 27 , 987–1001 (1998).

    Артикул Google ученый

  • 42.

    Джонсон, К. М. и Шлейф, Р. Ф. Кинетика индукции in vivo промоторов арабинозы в Escherichia coli . J. Bacteriol. 177 , 3438–3442 (1995).

    CAS Статья Google ученый

  • 43.

    Hockemeyer, D. et al. Эффективное нацеливание экспрессируемых и молчащих генов в человеческих ESCs и iPSCs с помощью нуклеаз типа «цинковые пальцы». Nat. Biotechnol. 27 , 851–857 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 44.

    Павлетич, Н. П. и Пабо, С. О. Распознавание цинкового пальца-ДНК: кристаллическая структура комплекса Zif268-ДНК при 2,1 А. Science 252 , 809–817 (1991).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 45.

    Вах, Д. А., Хирш, Дж. А., Дорнер, Л. Ф., Шилдкраут, И., Аггарвал, А. К. Структура мультимодульной эндонуклеазы FokI, связанной с ДНК. Nature 388 , 97–100 (1997).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 46.

    Doyon, Y. et al. Повышение активности нуклеазы цинкового пальца за счет улучшенной облигатной гетеродимерной архитектуры. Nat. Методы 8 , 74–79 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 47.

    Ким, Дж. С. и Пабо, С. О. Получение контроля над ДНК: разработка белков поли-цинковых пальцев с константами фемтомолярной диссоциации. Proc. Natl Acad. Sci. США 95 , 2812–2817 (1998).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 48.

    Nomura, W. & Sugiura, Y. Влияние длины и положения удлиненного линкера на селективное ДНК-распознавание пептидов цинкового пальца. Биохимия 42 , 14805–14813 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • 49.

    Gilman, J. G. & Huisman, T.H. Вариация последовательности ДНК, связанная с повышенным продуцированием гамма-глобина у плода. Кровь 66 , 783–787 (1985).

    CAS PubMed Google ученый

  • 50.

    den Hollander, A. I. et al. Мутации в гене CEP290 (NPHP6) – частая причина врожденного амавроза Лебера. Am. J. Human. Genet. 79 , 556–561 (2006).

    Артикул Google ученый

  • 51.

    Руань, Г.-Х. и другие. CRISPR / Cas9-опосредованное редактирование генома как терапевтический подход к лечению врожденного амавроза Лебера 10. Mol. Ther. 25 , 331–341 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 52.

    Choo, Y. & Klug, A. Выбор участков связывания ДНК для цинковых пальцев с использованием рационально рандомизированной ДНК выявляет закодированные взаимодействия. Proc. Natl Acad. Sci. США 91 , 11168–11172 (1994).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 53.

    Gupta, A. et al. Оптимизированный двухпальцевый архив для нацеливания на ZFN-опосредованные гены. Nat. Методы 9 , 588–590 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 54.

    Sander, J. D. et al. Конструирование нуклеаз цинкового пальца без отбора путем контекстно-зависимой сборки (CoDA). Nat.Методы 8 , 67–69 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 55.

    Сигал, Д.Д., Драйер, Б., Беерли, Р.Р. и Барбас, С.Ф. 3-й На пути к произвольному контролю экспрессии генов: отбор и конструирование доменов цинковых пальцев, распознающих каждую из 5′-GNN-3 ‘ДНК-мишеней последовательности. Proc. Natl Acad. Sci. США 96 , 2758–2763 (1999).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 56.

    Torikai, H. et al. Основа универсальной иммунотерапии на основе Т-клеток: Т-клетки, сконструированные для экспрессии CD19-специфического химерного антигенного рецептора и устранения экспрессии эндогенного TCR. Кровь 119 , 5697–5705 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 57.

    Maeder, M. L. et al. Быстрая разработка с открытым исходным кодом индивидуальных нуклеаз типа «цинковые пальцы» для высокоэффективной модификации генов. Мол. Ячейка 31 , 294–301 (2008).

    CAS Статья Google ученый

  • 58.

    Hirano, H. et al. Структура и инженерия Francisella novicida Cas9. Ячейка 164 , 950–961 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 59.

    Kim, E. et al. Редактирование генома in vivo с помощью небольшого ортолога Cas9, полученного из Campylobacter jejuni. Nat. Commun. 8 , 14500 (2017).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 60.

    Kleinstiver, B.P. et al. Расширение диапазона нацеливания Staphylococcus aureus CRISPR-Cas9 за счет изменения распознавания PAM. Nat. Biotechnol. 33 , 1293–1298 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 61.

    Цетше, Б.и другие. Cpf1 представляет собой одиночную РНК-управляемую эндонуклеазу системы CRISPR-Cas класса 2. Ячейка 163 , 759–771 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 62.

    Бибикова М. и др. Стимуляция гомологичной рекомбинации за счет целенаправленного расщепления химерными нуклеазами. Мол. Cell Biol. 21 , 289–297 (2001).

    CAS Статья Google ученый

  • 63.

    Nilsson, M. T. & Widersten, M. Репертуарный отбор вариантного одноцепочечного Cro: в направлении направленной ДНК-связывающей специфичности белков спираль-поворот-спираль. Биохимия 43 , 12038–12047 (2004).

    CAS Статья Google ученый

  • 64.

    Саймон, М. Д., Сато, К., Вайс, Г. А. и Шокат, К. М. Селекция фаговым дисплеем мутантов энгрализованного гомеодомена и важность остатка Q50. Nucleic Acids Res. 32 , 3623–3631 (2004).

    CAS Статья Google ученый

  • 65.

    Джеймисон, А. С., Ким, С. Х. и Уэллс, Дж. А. Селекция цинковых пальцев in vitro с измененной специфичностью связывания ДНК. Биохимия 33 , 5689–5695 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 66.

    Rebar, E. J. & Pabo, C.O. Фаг цинкового пальца: аффинный отбор пальцев с новыми специфичностями связывания ДНК. Science 263 , 671–673 (1994).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 67.

    Tan, S. et al. Регулирование генов, нацеленных на белок цинкового пальца: специфичность одного гена в масштабе всего генома. Proc. Natl Acad. Sci. США 100 , 11997–12002 (2003).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 68.

    Яррингтон, Р.М., Верма, С., Шварц, С., Траутман, Дж. К. и Кэрролл, Д. Нуклеосомы ингибируют расщепление мишени с помощью CRISPR-Cas9 in vivo. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 9351–9358 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 69.

    van Overbeek, M. et al. Профилирование репарации ДНК выявляет неслучайные результаты при разрывах, опосредованных Cas9. Мол. Ячейка 63 , 633–646 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 70.

    Tabor, S. & Richardson, C.C. Система РНК-полимераза / промотор бактериофага Т7 для контролируемой эксклюзивной экспрессии специфических генов. Proc. Natl Acad. Sci. США 82 , 1074–1078 (1985).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 71.

    Джейкоб Ф. и Монод Дж. Генетические механизмы регуляции синтеза белков. J. Mol. Биол. 3 , 318–356 (1961).

    CAS Статья Google ученый

  • 72.

    Miller, J.C. et al. Повышенная специфичность редактирования генома на основе TALE с использованием расширенного репертуара RVD. Nat. Методы 12 , 465–471 (2015).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 73.

    Doyon, Y. et al. Наследственное целевое разрушение генов у рыбок данио с использованием разработанных нуклеаз типа «цинковые пальцы». Nat. Biotechnol. 26 , 702–708 (2008).

    CAS Статья Google ученый

  • 74.

    Doyon, Y. et al. Преходящий холодовой шок усиливает разрушение генов, опосредованное нуклеазой цинкового пальца. Nat. Методы 7 , 459–460 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 75.

    Райан М. Д. и Дрю Дж. Опосредованное олигопептидом расщепление искусственного полипротеина вирусом 2А ящура. EMBO J. 13 , 928–933 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 76.

    Tsai, S.Q. et al. GUIDE-seq позволяет профилировать расщепление вне мишени нуклеазами CRISPR-Cas по всему геному. Nat. Biotechnol. 33 , 187–197 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 77.

    Паттанаяк, В., Рамирес, К. Л., Джунг, Дж. К. и Лю, Д. Р. Выявление специфичности расщепления нецелевых нуклеаз цинковых пальцев путем отбора in vitro. Nat. Методы 8 , 765–770 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • RCSB PDB – 1C7K: КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОТЕАЗЫ ЦИНКА

    Структура сайта связывания цинка в кристаллической структуре эндопротеазы цинка из Streptomyces caespitosus при разрешении 1 A.
    Kurisu, G., & NbspKai, Y., & NbspHarada, S.

    (2000) J Inorg Biochem & nbsp 82 : 225-228

    • PubMed : & nbsp11132632 & nbsped2010 / s0162-0134 (00) 00136-7
    • Первичное цитирование родственных структур: & nbsp
      1C7K

    • PubMed Abstract: & nbsp
    • Цинковая эндопротеаза, продуцируемая Streptomyces H3LPITOSPITOSUS, содержит последовательность ( . За исключением D93, эта аминокислотная последовательность такая же, как характерный консенсусный мотив HEXXHXXGXXH-M, обнаруженный в одном классе эндопротеаз цинка, называемых «метцинцины» …

      Эндопротеаза цинка, продуцируемая Streptomyces caespitosus (ScNP), содержит H83E84TL10P87VLG90 Metzincins. последовательность.За исключением D93, эта аминокислотная последовательность такая же, как характерный консенсусный мотив HEXXHXXGXXH-M, обнаруженный в одном классе эндопротеаз цинка, называемом «метцинцины». Мы проанализировали структурную и функциональную роль консенсусной последовательности, расположенной вокруг каталитически необходимого иона цинка, на основе кристаллической структуры ScNP. Структура была определена на самом высоком уровне разрешения (разрешение 1 A) и точности среди кристаллических структур эндопротеаз цинка, когда-либо определенных. Ион цинка в ScNP тетраэдрически координирован боковыми цепями трех аминокислот (H83, H87 и D93) и молекулой воды.Расстояния между ионом цинка и координирующими атомами составляют 2,01, 2,01 и 1,95 А для H83N-эпсилон, H87N-эпсилон и D93O-дельта, соответственно. Эти расстояния очень хорошо согласуются с теми, которые обычно находятся в кристаллических структурах цинксодержащих небольших молекул в Кембриджской базе структурных данных. С другой стороны, расстояние между ионом цинка и координирующей молекулой воды (1,93 A) немного меньше типичного значения (2,01 A), найденного в базе данных. Кроме того, E84O-эпсилон образует короткую водородную связь с этой молекулой воды на расстоянии 2.54 A. Также наблюдаются две водородные связи (H83N дельта-L102O, H87N дельта-L91O) и ван-дер-ваальсовы взаимодействия между боковой цепью M103 и двумя имидазольными кольцами H83 и H87. Эти взаимодействия, вероятно, важны для имидазольных колец для построения тетраэдрической координационной системы по отношению к иону цинка.


      Ссылки по теме: & nbsp
      Организационная принадлежность : & nbsp

      Кафедра химии материалов, Высшая школа инженерии, Университет Осаки, Суита, Япония.


      Hide Full Abstract

    Zn Информация об элементе цинка: факты, свойства, тенденции, использование и сравнение – Периодическая таблица элементов

    История цинка

    Элемент цинк был открыт Индией в год. 1500 в Германии . Цинк получил свое название от немецкого слова Zink

    Присутствие цинка: изобилие в природе и вокруг нас

    В таблице ниже показано содержание цинка во Вселенной, Солнце, Метеоритах, Земная кора, океаны и человеческое тело.

    Кристаллическая структура цинка

    Цинк имеет твердую шестигранную структуру .

    Кристаллическую структуру можно описать с помощью ее элементарной ячейки. Элементарные ячейки повторяются в три пространственное пространство для формирования конструкции.

    Параметры элементарной ячейки

    Элементарная ячейка представлена ​​в терминах ее параметров решетки, которые являются длинами ячейки края Константы решетки ( a , b и c )

    а б c
    266.49 266,49 494.68 вечера

    и углы между ними Решетки Углы (альфа, бета и гамма).

    альфа бета гамма
    π / 2 π / 2 2 π / 3

    Положения атомов внутри элементарной ячейки описываются набором атомных положений ( x i , y i , z i ), измеренные от опорной точки решетки.

    Свойства симметрии кристалла описываются концепцией пространственных групп. Все возможно симметричное расположение частиц в трехмерном пространстве описывается 230 пространственными группами (219 различных типов или 230, если хиральные копии считаются отдельными.

    Атомные и орбитальные свойства цинка

    Атомы цинка имеют 30 электронов и структура электронной оболочки [2, 8, 18, 2] с символом атомного члена (квантовые числа) 1 S 0 .

    Оболочечная структура цинка – количество электронов на энергию уровень

    n с п. д f
    1 К 2
    2 л 2 6
    3 M 2 6 10
    4 N 2

    Основное состояние электронной конфигурации цинка – нейтраль Атом цинка

    Электронная конфигурация нейтрального атома цинка в основном состоянии [Ar] 3d10 4s2.Часть конфигурации цинка, которая эквивалентна благородному газу предыдущий период сокращенно обозначается как [Ar]. Для атомов с большим количеством электронов это нотация может стать длинной, поэтому используются сокращенные обозначения. валентные электроны 3d10 4s2, электроны в внешняя оболочка, определяющая химические свойства элемента.

    Полная электронная конфигурация нейтрального цинка

    Полная электронная конфигурация основного состояния для атома цинка, несокращенная электронная конфигурация

    1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 3d10 4с2

    Атомная структура цинка

    Атомный радиус цинка 142 пм, а его ковалентный радиус 131 пм.

    Атомный спектр цинка

    Химические свойства цинка: Энергии ионизации цинка и сродство к электрону

    Электронное сродство цинка составляет 0 кДж / моль.

    Энергия ионизации цинка

    Энергия ионизации цинка

    см. В таблице ниже.
    Число энергии ионизации Энтальпия – кДж / моль
    1 906.4
    2 1733,3
    3 3833
    4 5731
    5 7970
    6 1,04 × 104
    7 1.29 × 104
    8 1,68 × 104
    9 1,96 × 104
    10 2,3 × 104
    11 2,64 × 104
    12 29990
    13 40490
    14 4.38 × 104
    15 4,73 × 104
    16 5,23 × 104
    17 5,59 × 104
    18 5,97 × 104
    19 6,73 × 104
    20 7.12 × 104
    21 1.791 × 105

    Физические свойства цинка

    Физические свойства цинка см. В таблице ниже

    Плотность 7,14 г / см3
    Молярный объем 9,160 9 24 36 975 см3

    Эластичные свойства

    Твердость цинка – Испытания для измерения твердости элемента

    Электрические свойства цинка

    Цинк – проводник электричества.Ссылаться на стол ниже электрические свойства цинка

    Цинк Теплопроводные свойства

    Магнитные свойства цинка

    Оптические свойства цинка

    Акустические свойства цинка

    Термические свойства цинка – энтальпии и термодинамика

    Термические свойства цинка

    см. В таблице ниже.

    Энтальпия цинка

    Изотопы цинка – ядерные свойства цинка

    Изотопы родия.Встречающийся в природе цинк имеет 5 стабильный изотоп – 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn.

    Изотоп Масса изотопа% Изобилие Т половина Режим распада
    54Zn
    55Zn
    56Zn
    57Zn
    58Zn
    59Zn
    60Zn
    61Zn
    62Zn
    63Zn
    64Zn 48.63% Стабильный N / A
    65Zn
    66Zn 27.9% Стабильный N / A
    67Zn 4.1% Стабильный N / A
    68Zn 18.75% Стабильный N / A
    69Zn
    70Zn 0.62% Стабильный N / A
    71Zn
    72Zn
    73Zn
    74Zn
    75Zn
    76Zn
    77Zn
    78Zn
    79Zn
    80Zn
    81Zn
    82Zn
    83Zn

    Нормативно-правовое регулирование и здравоохранение – Параметры и рекомендации по охране здоровья и безопасности

    Поиск в базе данных

    Список уникальных идентификаторов для поиска элемента в различных базах данных химического реестра

    Изучите нашу интерактивную таблицу Менделеева

    Сравнение элементов периодической таблицы

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *