روی: محافظ نامرئی و همراه مفید زندگی ما
روی چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
روی یک فلز به رنگ آبی-سفید مایل به نقرهای است. نماد شیمیایی آن $Zn$ و عدد اتمیاش 30 است. این فلز در دمای اتاق، جامد و شکننده است اما اگر آن را تا دمای 100-150 درجهٔ سلسیوس گرم کنیم، نرم و چکشخوار میشود و میتوان آن را به اشکال مختلف درآورد. یکی از مهمترین ویژگیهای روی، واکنشپذیری نسبتاً بالای آن است. به این معنی که به راحتی با بسیاری از مواد دیگر ترکیب میشود.
| ویژگی | توضیح | مثال/مقایسه |
|---|---|---|
| واکنش با هوا | در مجاورت هوا، لایهای نازک و محافظ از اکسید روی ($ZnO$) روی آن تشکیل میشود. | مانند آلومینیوم؛ این لایه از خوردگی بیشتر جلوگیری میکند. |
| واکنش با اسید | با اسیدهای رقیق واکنش داده و گاز هیدروژن ($H_2$) آزاد میکند. | $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$ واکنش شیمیایی |
| چگالی | 7.14 گرم بر سانتیمتر مکعب | تقریباً 7 برابر سنگینتر از آب ولی سبکتر از بسیاری فلزات صنعتی. |
| رسانایی | رسانای خوب جریان برق و گرماست. | رسانایی آن از مس و آلومینیوم کمتر است، اما در باتریها کاربرد دارد. |
دوستان فلزی: آلیاژهای مهم روی
روی بهندرت بهصورت خالص استفاده میشود. قدرت واقعی این فلز زمانی آشکار میشود که با فلزات دیگر آلیاژ میسازد. آلیاژ، مخلوط جامدی از دو یا چند فلز (یا یک فلز و یک نافلز) است که خواص بهتری از تکتک اجزای خود دارد.
مهمترین آلیاژهای روی را میتوان در جدول زیر دید:
| نام آلیاژ | فلز(های) همراه | کاربردهای آشنا | مزیت اصلی |
|---|---|---|---|
| برنج | مس ($Cu$) و روی ($Zn$) | سازهای موسیقی (مثل ترومپت)، دستگیرهٔ در، زیپ، وسایل تزئینی | مقاوم در برابر خوردگی، رنگ طلایی جذاب، قابلیت ماشینکاری آسان |
| برنز | مس ($Cu$) و قلع ($Sn$) (گاهی روی هم دارد) | مجسمهسازی، مدال، برخی ابزارآلات، پرههای پروانهٔ کشتی | سختتر و بادوامتر از مس خالص، مقاومت بالا در برابر خوردگی آب دریا |
| آلیاژ ریختهگری تحت فشار | روی، آلومینیوم ($Al$)، مس ($Cu$)، منیزیم ($Mg$) | بدنهٔ برخی اسباببازیها، قطعات خودرو، قطعات کوچک الکترونیکی | نقطهٔ ذوب پایین، قابلیت ریختهگری دقیق برای تولید انبوه و ارزان |
| نقرهٔ نیکل | مس ($Cu$)، نیکل ($Ni$)، روی ($Zn$) | سکههای تقلبی، قاشق و چنگال، وسایل جراحی، جواهرات کمقیمت | رنگ و جلای شبیه نقره، مقاومت عالی در برابر لکه شدن و سایش |
از گالوانیزه تا قرص مکمل: کاربردهای شگفتانگیز روی
حالا که با خواص روی آشنا شدیم، بیایید ببینیم چگونه وارد زندگی روزمرهمان میشود. کاربردهای روی را میتوان در چند دستهٔ بزرگ قرار داد:
۱. محافظت از فولاد (گالوانیزه): این مهمترین کاربرد روی است. وقتی ورقهای فولادی (آهن) را در روی مذاب فرو میبرند، لایهای نازک از روی به آن میچسبد. به این فرآیند گالوانیزه6 میگویند. چرا این کار را میکنند؟ زیرا روی نسبت به آهن فعالتر (واکنشپذیرتر) است. وقتی رطوبت و اکسیژن به فولاد گالوانیزه حمله میکنند، بهجای آهن، روی واکنش میدهد و خورده میشود. در واقع روی قربانی میشود تا از زنگزدن آهن محافظت کند. سقفهای شیروانی، دکلهای برق، گارد ریل جادهها و حتی سطلهای فلزی زباله اغلب گالوانیزه هستند.
۲. سلامت و تغذیه: روی یک مادهٔ معدنی ضروری برای بدن همهٔ موجودات زنده است. این فلز برای عملکرد صحیح سیستم ایمنی بدن، ترمیم زخمها، رشد و تقسیم سلولی و حتی حس چشایی و بویایی لازم است. در بسیاری از مواد غذایی مانند گوشت قرمز، غلات کامل، حبوبات و مغزها یافت میشود. گاهی پزشکان برای جبران کمبود آن، قرص یا شربت مکمل روی تجویز میکنند.
۳. باتریسازی: آیا تا به حال به باتریهای قلمی نگاه کردهاید؟ روی در باتریهای معمولی AA یا AAA (باتریهای روی-کربن یا قلیایی) نقش آند (قطب منفی) را بازی میکند و در واکنشهای شیمیایی داخل باتری مصرف میشود تا برای ما برق تولید کند.
۴. کشاورزی: روی یک عنصر ضروری برای رشد گیاهان نیز هست. کمبود روی در خاک میتواند باعث کوتاه ماندن گیاه و زرد شدن برگهای جوان شود. بنابراین، در برخی کودهای شیمیایی، ترکیبات روی اضافه میشود تا سلامت محصولات کشاورزی را تضمین کند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ:هم بله، هم خیر. عنصر روی برای بدن ضروری و بیخطر است وقتی به اندازهٔ نیاز مصرف شود. اما دود یا بخار اکسید روی (مثلاً در جوشکاری فلزات گالوانیزه) اگر استنشاق شود، میتواند باعث بیماری کوتاهمدتی به نام تب دود فلزی شود. همچنین، مصرف خیلی زیاد مکملهای روی میتواند مسمومیت ایجاد کند. مثل همه چیز، میزان مصرف مهم است.
پاسخ: از روی سختی و کاربرد میتوان حدس زد. برنز معمولاً سختتر، سنگینتر و بادوامتر است و برای مجسمه یا ابزارهایی که با آب دریا تماس دارند استفاده میشود (مثل پرهٔ کشتی). برنج نرمتر، چکشخوارتر و رنگ آن طلاییتر و درخشانتر است. برنج بیشتر برای وسایل تزئینی، آلات موسیقی بادی و اتصالات استفاده میشود.
پاسخ: نه دقیقاً. شباهت آنها در تشکیل لایهٔ اکسید محافظ است. اما تفاوتهای زیادی دارند: آلومینیوم سبکتر (2.7 گرم بر سانتیمترمکعب)، محکمتر و گرانتر است و در صنعت هواپیماسازی کاربرد دارد. روی سنگینتر، ارزانتر و نقطهٔ ذوب پایینتری دارد و بیشتر برای گالوانیزه و آلیاژهای ارزانقیمت استفاده میشود.
پاورقی
1روی (Zinc): فلزی با نماد شیمیایی Zn و عدد اتمی ۳۰.
2آلیاژ (Alloy): مخلوط جامد یک فلز با یک یا چند عنصر فلزی یا نافلزی دیگر برای بهبود خواص.
3برنج (Brass): آلیاژی از مس و روی.
4برنز (Bronze): آلیاژی قدیمی از مس و قلع، که گاهی حاوی روی یا سایر عناصر است.
5محافظت از خوردگی (Corrosion Protection): روشهایی برای جلوگیری یا کاهش تخریب مواد (معمولاً فلزات) توسط واکنش با محیط.
6گالوانیزه (Galvanizing): فرآیند پوشاندن آهن یا فولاد با لایهای از روی برای جلوگیری از زنگزدن.
