Zinco (Zn), elemento químico, um metal de baixo ponto de fusão do Grupo 12 (IIb, ou grupo zinco) da tabela periódica, que é essencial à vida e é um dos metais mais utilizados. O zinco é de importância comercial considerável.
Um pouco mais abundante do que o cobre, o zinco torna-se uma média de 65 gramas (2,3 onças) de cada tonelada de terra crosta. O principal mineral de zinco é o sulfeto de esfalerita (blenda de zinco), que, juntamente com seus produtos de oxidação, smithsonita e hemimorfita, constituem quase todo o minério de zinco do mundo. O zinco nativo tem sido relatado na Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos, e os principais produtores de zinco do início do século XXI são a China, Austrália e Peru. Para as propriedades mineralógicas do zinco, veja o elemento nativo.
O zinco é um elemento traço essencial no corpo humano, onde é encontrado em alta concentração nas células vermelhas do sangue como parte essencial da enzima anidrase carbônica, que promove muitas reações relacionadas ao metabolismo do dióxido de carbono. O zinco presente no pâncreas pode ajudar no armazenamento de insulina. O zinco é um componente de algumas enzimas que digerem proteínas no trato gastrointestinal. A deficiência de zinco nas árvores produtoras de frutos de casca rija e frutíferas causa doenças como a roseta de nogueira-pecã, a pequena folha e a folhagem. O zinco funciona na hemosicotypsina do sangue de caracóis para transportar oxigênio de forma análoga ao ferro na hemoglobina do sangue humano.
O zinco metálico é produzido assando os minérios de sulfeto e, em seguida, ou lixiviando o produto oxidado em ácido sulfúrico ou fundindo-o em um alto-forno. O zinco é obtido a partir da solução de lixiviação por eletrólise ou é condensado do gás de alto forno e depois destilado de impurezas. Para informações específicas sobre mineração, recuperação e refino de zinco, veja processamento de zinco.
Os principais usos do metal de zinco estão em galvanização de ferro e aço contra corrosão e fabricação de latões e ligas para fundição sob pressão. O próprio zinco forma um revestimento impermeável de seu óxido na exposição à atmosfera e, portanto, o metal é mais resistente a atmosferas comuns do que o ferro e corrói a uma taxa muito mais baixa. Além disso, como o zinco tende a oxidar em preferência ao ferro, alguma proteção é garantida à superfície do aço, mesmo que parte dele seja exposto por fissuras. O revestimento de zinco é formado por galvanização por imersão a quente ou eletrogalvanização.
A galvanização por imersão a quente é o procedimento mais comum para revestir aço com zinco. Este pode ser um processo em lote conhecido como galvanização geral ou um revestimento contínuo de bobinas de tira de aço. Na galvanização geral, o aço é decapado em ácido, tratado com agentes de fluxo e, em seguida, mergulhado em um banho de zinco fundido a cerca de 450 ° C (840 ° F). Camadas de liga de ferro-zinco são formadas na superfície e são cobertas com uma camada externa de zinco. Objetos assim tratados variam de pequenas porcas e parafusos a esquadrias de aço e grandes vigas usadas na construção. Um grau ordinário de zinco contendo até 1,5 por cento de chumbo é normalmente usado neste processo.
Em eletrogalvanizando, o zinco é depositado em uma tira de aço em até 20 células de revestimento eletrolítico consecutivas. Existem vários designs de célula de sucesso; a célula vertical simples é discutida aqui para explicar o princípio. A tira, conectada ao lado negativo de uma corrente contínua através de rolos condutores de grande diâmetro localizados acima e entre duas células, é mergulhada em um tanque de eletrólito por um rolo coletor submerso. Ânodos parcialmente submersos, opostos à faixa, são conectados ao lado positivo da corrente elétrica por barras de ônibus pesadas. Os cátions de zinco (isto é, átomos de zinco carregados positivamente) presentes no eletrólito são convertidos pela corrente em átomos de zinco regulares, que se depositam não tira. O banho é fornecido com cátions de zinco ou por ânodos de zinco, que são continuamente dissolvidos pela corrente contínua, ou por compostos de zinco continuamente adicionados ao eletrólito. Neste último caso, os anodos são feitos de materiais insolúveis, como o titânio revestido com óxido de irídio. O eletrólito é uma solução ácida de sulfeto de zinco ou cloreto de zinco com outras adições de banho para melhorar a qualidade do revestimento e a eficiência da corrente. A espessura do revestimento é mais fácil de controlar do que no processo de imersão a quente, devido à boa relação entre a corrente elétrica e o zinco depositado.
O eletrodo negativo (fora da lata) em um tipo comum de célula seca elétrica é composto de zinco. Outra série importante de ligas são aquelas formadas pela adição de 4 a 5% de alumínio ao zinco; estes têm um ponto de fusão relativamente baixo, mas possuem boas propriedades mecânicas e podem ser fundidos sob pressão em matrizes de aço. Quantidades consideráveis de zinco na forma laminada são usadas para coberturas, particularmente na Europa; pequenas adições de cobre e titânio melhoram a resistência à fluência – isto é, resistência a deformação gradual.
O zinco recém-fundido tem uma superfície de prata azulada, mas se oxida lentamente no ar para formar um filme de óxido protetor acinzentado. Zinco altamente puro (99,99%) é dúctil; o chamado grau ocidental primário (99,8% puro) é frágil quando frio, mas acima de 100 ° C (212 ° F) pode ser enrolado em folhas que permanecem flexíveis. O zinco cristaliza na estrutura hexagonal fechada. Quando o ferro e o zinco juntos estão expostos a um meio corrosivo, eles constituem uma célula eletrolítica, e o zinco é atacado (oxidado ao íon Zn 2 +) preferencialmente devido ao seu maior potencial de eletrodo. Esta assim chamada proteção sacrificial, juntamente com a maior resistência à corrosão do zinco sob condições atmosféricas, é a base para a galvanização.
O zinco natural é uma mistura de cinco isótopos estáveis: 6 4 Zn (48,6%), 6 6 Zn (27,9%), 6 7 Zn (4,1%), 6 8 Zn (18,8%) e 7 0 Zn (0,6%).
História
O zinco metálico apareceu muito mais tarde na história do que os outros metais comuns. Cobre, chumbo, estanho e ferro podem ser obtidos como os metais fundidos, aquecendo seus minérios de óxido com carvão (carbono), um processo chamado de redução, em fornos de caldeira, que foram desenvolvidos bem no início da história. O óxido de zinco, no entanto, não pode ser reduzido pelo carbono até que as temperaturas sejam alcançadas bem acima do ponto de ebulição relativamente baixo do metal (907 ° C). Assim, os fornos desenvolvidos para fundir os outros metais não poderiam produzir zinco. Pequenas quantidades de zinco metálico podem às vezes ser encontradas nas chaminés de altos fornos de chumbo.
Há alguma evidência de que os gregos sabiam da existência do zinco e o chamavam de pseudargyras, ou “falsa prata”, mas não tinham método de produzi-lo em quantidade. Os romanos, já em 200 AC, produziam quantidades consideráveis de latão, uma liga de zinco e cobre, aquecendo em cadinhos uma mistura de óxido de zinco e carvão coberto com pedaços de cobre metálico. O óxido de zinco foi reduzido na parte inferior do cadinho. O vapor de zinco foi formado e dissolvido no cobre para formar o latão. No final do processo, a temperatura foi elevada para derreter o latão para fundição em lingotes. A produção de latão era o único uso de zinco pelos romanos.
A constatação de que, para produzir zinco, era necessário produzir o metal como um vapor e depois condensá-lo, parece que primeiro foi alcançado na índia no século XIII ou XIV. Os metalúrgicos da China alcançaram uma produção em larga escala de zinco no século XVI. No Ocidente, esse princípio foi aplicado pela primeira vez na Inglaterra em 1743, sob a liderança de William Champion. No final do século XVIII, na Bélgica e na Polônia, melhorias foram feitas no forno, e o processo permaneceu inalterado até que um processo eletrolítico foi desenvolvido em 1917. No final da década de 1920, um avanço radical foi feito nos Estados Unidos, desenvolvendo uma réplica em processo contínuo, e durante a década de 1930 um processo eletrotérmico foi projetado para a produção contínua de zinco. Um desenvolvimento da década de 1960 foi o alto-forno de chumbo-zinco, no qual a rápida extinção dos gases é um princípio fundamental. Processos de produção de zinco são tratados em detalhes no processamento de zinco.
Compostos
Em compostos químicos, o zinco exibe quase exclusivamente um estado de oxidação +2. Alguns compostos de zinco no estado +1 foram relatados, mas nunca quaisquer compostos de zinco no estado +3 ou superior.
O óxido de zinco, ZnO, é um dos compostos de zinco mais importantes. Pode ser preparado em um estado de alta pureza e em uma variedade de formas e tamanhos de cristais , queimando o vapor de zinco no ar. Devido à sua alta condutividade térmica e capacidade, o óxido de zinco é frequentemente incorporado na borracha como um dissipador de calor. No cristal de óxido de zinco, a rede (isto é, a estrutura ordenada formada pelos íons) é uma rede aberta na qual os íons de zinco e oxigênio ocupam apenas 44% do volume. Os defeitos podem ser criados na rede por tratamentos específicos, como a introdução de átomos estranhos ou de átomos de zinco nas vagas da rede. Esse tratamento de cristais de óxido de zinco produz várias propriedades elétricas, fotoelétricas e catalíticas. Como resultado, o óxido de zinco é usado como semicondutor na produção de fósforos para tubos de televisão e lâmpadas fluorescentes. Seus efeitos na reatividade de muitos compostos o tornam útil como catalisador em operações como a fabricação de borracha sintética e metanol. Também é usado em tintas, cosméticos, plásticos, produtos farmacêuticos e tintas de impressão. Porque sob a influência da luz a condutividade elétrica do óxido de zinco pode ser aumentada muitas vezes, é empregada em certos processos de fotocópia.
O sulfato de zinco, ZnSO 4, é um intermediário composto na produção de zinco a partir de minérios suas pelo processo eletrolítico. Ele é utilizado como um herbicida, no fabrico de viscose rayon, e em tinturaria, em que ele funciona como mordente. Cloreto de zinco, ZnCl 2, pode ser preparado por uma reação direta ou por evaporação da solução aquosa formada em várias reações. É fortemente deliquescente (absorção de água) e é utilizado como agente de secagem e como fluxo. Em solução aquosa, é utilizado como conservante de madeira. O sulfeto de zinco, ZnS, ocorre na natureza como esfalerita mineral e pode ser preparado tratando soluções de sais de zinco com sulfeto de hidrogênio. Foi usado por muito tempo como um pigmento branco, mas foi gradualmente substituído por dióxido de titânio. O sulfeto de zinco tem propriedades luminescentes quando ativado pela adição de pequenas quantidades de cobre, manganês, prata ou arsênico e, portanto, tem sido usado em telas de raios X, em mostradores luminosos para relógios e relógios fluorescentes.
A importância do zinco na saúde
O zinco é um mineral essencial que temos no nosso corpo e em cada uma das células, e a sua função é a de estimular a atividade de outras enzimas cem. Infelizmente este é um dos minerais que é deficiente em algumas pessoas, mas é visto muito em mulheres idosas, adolescentes e crianças pequenas.
Mas por que precisamos de zinco em nosso corpo? Porque tem um papel importante em muitas coisas, como curar funções cerebrais, crescimento e desenvolvimento. Também é importante para o nosso sistema imunológico, importante para combater doenças de todos os tipos e infecções.
Um dos exemplos mais importantes é o frio, uma doença comum que muda constantemente e que não tem cura real. Mas, segundo alguns pesquisadores, pode ser que o zinco seja a solução para isso .
De acordo com este estudo, se você toma zinco em tabletes, xarope ou qualquer uma de suas apresentações durante o primeiro dia do resfriado, pode cortá-lo por pelo menos um dia, dependendo de cada pessoa.
O único problema com isto é que nós não sabemos quantas doses de zinco deve tomar para se sentir melhor com esta doença ou qualquer outro, porque eles nos afetam de diferentes maneiras, dependendo do corpo, de modo que o montante que devemos comer para melhorar também é diferente dependendo do indivíduo. Em adição, nem todos os suplementos que recebemos no mercado são bons ou trabalhar para este trabalho.