亜鉛（Zn）－種々の鉱石と二つの製錬法

亜鉛の製錬法－乾式法と湿式法

乾式法では，亜鉛精鉱（主に精製された閃亜鉛鉱）と鉛精鉱（精製された方鉛鉱）を熔鉱炉に入れ，コークスで還元して両者の合金を得ます。この合金を，亜鉛の沸点（907℃）以上で鉛の沸点（1749℃）以下の温度（1300℃程度）に加熱し，一酸化炭素を伴って蒸発してくる亜鉛を炉頂部から取り出して熔融亜鉛（約480℃）に捕捉するのです。この液体を鉛の融点（327℃）より高く亜鉛の融点（420℃）より低い温度に保つと，固体の亜鉛が析出します。
乾式法で得られる亜鉛は「蒸溜亜鉛」と呼ばれ，その純度は98.5～99.5％です。これに対して湿式法では99.997％以上の品位の亜鉛が得られ，湿式法は環境対策においても乾式法に較べて有利であることなどから，現在では亜鉛地金の約８割が湿式法で生産されています。
湿式法では，精鉱の焙焼で得た酸化亜鉛を稀硫酸に溶かして得られる硫酸亜鉛（ZnSO_４）水溶液から，不純物の鉄イオンなどを除去した後に，銀を約１％含む鉛を陽極，アルミニウムを陰極とした電解槽で電気分解します。

では，亜鉛のイオン化傾向が水素より大きいにもかかわらず，陰極に亜鉛が得られるのはなぜでしょう。それは亜鉛表面の水素過電圧が大きいことで説明されます。

過電圧は，熱力学的に求められる反応の理論電位と，実際に反応が進行するときの電極電位との差で，その値は電極の材質，電解液の濃度，電流・電圧などの条件により変容します。水素イオンが電子を受け取って水素分子を生成するとき，活性化状態（H…H）を経ます。ここで，反応物（2H^＋＋e^－）と生成物（H_２）のエネルギー差が理論上の必要なエネルギー，すなわち反応熱ですが，反応物から活性化状態に至るのに必要なエネルギー（活性化エネルギー）が大きいと反応は進行しにくくなります。

式　2H^＋ ＋ 2e^－ ① [ H…H ] ② H_２
式　2H^＋ ＋ 2e^－ → [ H…H ] → H_２

電気分解で陰極に水銀や亜鉛があると，水素生成反応の活性化エネルギー（上式①）を増大させます（これらの金属は「水素過電圧が大きい」と言われます）。過電圧の値は金属の種類によって異なり，その順序は以下のようです。

Pt＜Pd＜Ｗ＜Fe＜Cr＜Ag＜Cu＜Pb＜Zn＜Hg

　このように陰極の材質によって水素の生成は抑制され，亜鉛イオンが水素イオンよりも容易に電子を受け取って単体になるのです。

亜鉛は，真鍮や洋銀（銅，ニッケルとの合金，洋白とも）などの合金に使われるほかに，トタン（亜鉛めっき鋼板）として広い用途があります。単体は，電池の電極材料や各種の還元剤として使われます。代表的な化合物では，酸化亜鉛は「亜鉛華」とも呼ばれ，白色顔料として工業用材料，化粧品・日焼け止め・医薬品などに使われています。