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O zinco (do alemão Zink) é um elemento químico de
símbolo Zn, número atômico 30 (30 prótons e 30 elétrons)
com massa atómica 65,4 uma. À temperatura ambiente, o
zinco encontra-se no estado sólido. Está situado no
grupo 12 (2 B) da Classificação Periódica dos Elementos,
támbém é um personagem o Media:soldado zinco.ogg.
As ligas metálicas de zinco têm sido utilizadas durante
séculos - peças de latão datadas de 1000-1400 a.C. foram
encontrados na Palestina , e outros objetos com até 87%
de zinco foram achados na antiga região da Transilvânia.
A principal aplicação do zinco - cerca de 50% do consumo
anual - é na galvanização do aço ou ferro para
protegê-los da corrosão, isto é, o zinco é utilizado
como metal de sacrifício (tornando-se o ânodo de uma
célula, ou seja, somente ele se oxidará). Ele também
pode ser usado em protetores solares, em forma de óxido,
pois tem a capacidade de barrar a radiação solar.
O zinco é um elemento químico essencial para as pessoas:
intervém no metabolismo de proteínas e ácidos nucleicos,
estimula a atividade de mais de 100 enzimas, colabora no
bom funcionamento do sistema imunológico, é necessário
para cicatrização dos ferimentos, intervém nas
percepções do sabor e olfato e na síntese do ADN.
Foi descoberto pelo alemão Andreas Marggraf em 1746.
Cobre - Zinco - Gálio
Zn
Cd
Características principais
O zinco é um metal, às vezes classificado como metal de
transição ainda que estritamente não seja, apresenta
semelhanças com o magnésio e o berílio além dos metais
do seu grupo. Este elemento é pouco abundante na crosta
terrestre, porém pode ser obtido com facilidade.
É um metal de coloração branca azulada que arde no ar
com chama verde azulada. O ar seco não o ataca, porém,
na presença de umidade, forma uma capa superficial de
óxido ou carbonato básico que isola o metal e o protege
da corrosão.
Praticamente o único estado de oxidação que apresenta é
2+. Reage com ácidos não oxidantes passando para o
estado de oxidação 2+ e liberando hidrogênio, e pode
dissolver-se em bases e ácido acético.
O metal apresenta uma grande resistência à deformação
plástica a frio que diminui com o aquecimento, obrigando
a laminá-lo acima dos 100 °C.
O zinco é empregado na fabricação de ligas metálicas
como o latão e bronze, além de ser utilizado na produção
de telhas e calhas residenciais. O zinco é, ainda,
utilizado como metal de sacrifício para preservar o
ferro da corrosão em algumas estruturas, na produção de
pilhas secas e como pigmento em tinta de coloração
branca.
Papel biológico
Telhado de zincoO zinco é um elemento químico essencial
para as pessoas: intervém no metabolismo de proteínas e
ácidos nucleicos, estimula a atividade de mais de 100
enzimas, colabora no bom funcionamento do sistema
imunológico, é necessário para cicatrização dos
ferimentos, nas percepções do sabor e olfato e na
síntese do DNA. O metal é encontrado na insulina, nas
proteínas dedo de zinco (zinc finger) e em diversas
enzimas como a superóxido dismutase.
O zinco é encontrado em diversos alimentos como nas
ostras, carnes vermelhas, aves, alguns pescados,
mariscos, favas e nozes. A ingestão diária recomendada
de zinco é em torno de 10 mg, menor para bebês, crianças
e adolescentes (devido ao menor peso corporal), e algo
maior para as mulheres grávidas e durante o aleitamento.
A deficiência de zinco pode produzir retardamento no
crescimento, perda de cabelo, diarréias, impotência
sexual e imaturidade sexual nos adolescentes, apatia,
cansaço e depressão, lesões oculares e de pele,
inclusive acne, unhas quebradiças, amnésia, perda de
apetite, perda de peso e problemas de crescimento,
aumento do tempo de cicatrização de ferimentos e
anomalias no sentido do olfato. As causas que podem
provocar uma deficiência de zinco são a insuficiente
quantidade na dieta alimentar e a dificuldade na
absorção do mineral que pode ocorrer em casos de
alcoolismo, quando é eliminado pela urina ou, ainda,
devido à excessiva eliminação por causa de desordens
digestivas.
O excesso de zinco tem-se associado com baixos níveis de
cobre, alterações na função do ferro, diminuição da
função imunológica e dos níveis de colesterol bom.
História
As ligas metálicas de zinco foram utilizadas durante
séculos - peças de latão datadas de 1000-1400 a.C. foram
encontrados na Palestina , e outros objetos com até 87%
de zinco foram achados na antiga região da Transilvânia
- devido ao seu baixo ponto de fusão e reatividade
química o metal tende a evaporar-se, motivo pelo qual a
verdadeira natureza do zinco não foi comprendida pelos
antigos.
Se sabe que a fabricação do latão era conhecida pelos
romanos desde 30 a.C. Plinio e Dioscórides descrevem a
obtenção de aurichalcum ( latão ) pelo aquecimento num
cadinho de uma mistura de cadmia ( calamina ) com cobre.
O latão obtido é posteriormente fundido ou forjado para
fabricar objetos.
A fusão e extração de zinco impuro já era efetuda no ano
1.000 na Índia - na obra Rasarnava (c. 1200) de autor
desconhecido o procedimento foi descrito - e
posteriormente na China. Em 1597 Andreas Libavius
descreve uma peculiar classe de estanho que havia sido
preparada na India que tinha recebido em pequenas
quantidades através de um amigo; deduziu que se tratava
do zinco mesmo não chegando a reconhecê-lo como o metal
procedente da calamina.
No ocidente, em 1248, Alberto Magno descreve a
fabricação do latão na Europa. No século XVI já se
conhecia a existância do metal. Agrícola observou em
1546 que formava-se um metal branco prateado condensado
nas paredes dos fornos nos quais se fundiam minerais de
zinco, adicionando em sua notas que um metal similar
denominado zincum era produzido na Silésia. Paracelso
foi o primeiro a sugerir que o zincum era um novo metal
e que suas propriedades diferiam dos metais conhecidos,
sem dar nenhuma indicação sobre a sua origem; nos
escritos de Basilio Valentino são encontrados também
menções sobre o zincum. Em tratados posteriores são
frequentes as referências ao zinco, com diferentes
nomes, se referindo geralmente ao mineral e não ao metal
livre, e muitas vezes confundido com o bismuto.
Johann Kunkel em 1677 e pouco mais tarde Stahl em 1702
indicam que ao preparar o latão com o cobre e a calamina,
esta última se reduz previamente em zinco livre, que foi
isolado posteriormente pelo químico Anton von Swab em
1742 e por Andreas Marggraf em 1746, cujo exaustivo e
metódico trabalho Sobre o método de extração do zinco de
um mineral verdadeiro, a calamina sedimentou a
metalurgia do zinco e sua reputação como descobridor do
metal.
Em 1743 foi fundado em Bristol o primeiro
estabelecimento para a fundição do metal em escala
industrial, porém, o procedimento ficou em segredo.
Setenta anos depois Daniel Dony desenvolveu um
procedimento industrial para a extração do metal,
construindo-se a primeira fábrica no continente Europeu.
Após o desenvolvimento da técnica de flotação do sulfeto
de zinco se desprezou a calamina como fonte principal de
obtenção do zinco. O método de flotação, atualmente, é
empregado para a obtenção de vários metais.
Abundância e obtenção
ZincoO zinco é o 23º elemento mais abundante na crosta
terrestre. As jazidas mais ricas contém cerca de 10% de
ferro e entre 40% e 50% de zinco. Os minerais dos quais
se extrai o zinco são: esfalerita e blenda (sulfetos),
smithsonita (carbonato), hemimorfita (silicato) e
franklinita (óxido).
As reservas mundiais cuja exploração é economicamente
viável ultrapassa a casa dos 220 milhões de toneladas, a
maior parte nos Estados Unidos , Austrália, China e
Cazaquistão. As reservas mundiais (incluindo aquelas
cuja extração atualmente não é viável) são estimadas em
2000 milhões de toneladas.
A produção mundial foi em 2003, segundo dados da Agência
de Prospecção Geológica dos Estados Unidos (US
Geological Survey) de 8,5 milhões de toneladas, liderada
pela China com 20% e Austrália com 19%. Estima-se que um
terço do zinco consumido é reciclado.
A produção do zinco começa com a extração do mineral que
pode ser realizada tanto a céu aberto como em jazidas
subterrâneas. Os minerais extraídos são triturados e,
posteriormente, submetidos a um processo denominado
flotação para a obtenção do mineral concentrado.
Os minerais com altos teores de ferro são tratados por
via seca. O concentrado é queimado (calcinação) para
transformar o sulfeto em óxido, que recebe a denominação
de calcina. O óxido obtido é reduzido com carbono
produzindo o metal (o agente redutor na prática é o
monóxido de carbono formado).
As reações por etapas são:Por vía úmida o minério é
calcinado (queimado) para a obtenção do óxido,
posteriormente lixiviado com ácido sulfúrico diluido. A
lixívia obtida é purificada para a separação dos
diferentes componentes, principalmente o sulfato de
zinco. O sulfato é submetido a um processo de eletrólise
com ânodo de chumbo e cátodo de alumínio, sobre o qual
se deposita o zinco, formando placas de alguns
milimetros. O zinco obtido é fundido e lingotado para
sua comercialização.
Como subprodutos, diferentes metais são obtidos, como
mercúrio, cádmio, ouro, prata, cobre e chumbo, em função
da composição dos minerais. O dióxido de enxofre obtido
na calcinação é usado para produzir o ácido sulfúrico
utilizado na lixiviação. O excedente é comercializado.
Os tipos de zinco obtidos se classificam segundo a norma
ASTM em função da sua pureza:
SHG, Special High Grade (99,99%)
HG, High Grade (99,90%)
PWG Prime Western Grade (98%)
A norma EN 1179 considera cinco níveis (Z1 a Z5) com
teores de zinco entre 99,995% e 98,5%, existindo normas
equivalentes no Japão e Austrália. Para harmonizar todas
as normas a ISO publicou em 2004 a norma ISO 752
regulando a classificação e requisitos necessários em
relação ao zinco.
Ligas metálicas
As ligas metálicas mais empregadas são as de aluminio
(3,5-4,5%, Zamak; 11-13%, Zn-Al-Cu-Mg; 22%, Prestal ,
liga que apresenta superplasticidade) e cobre
(aproximadamente 1%) que melhora as características
mecânicas do zinco e sua aptidão ao molde.
É componente minoritário em diversas ligas,
principalmente de cobre como latões (3 a 45% de zinco) ,
alpacas (Cu-Ni-Zn) e bronzes ( u-Sn ) de molde.
Compostos
O óxido de zinco é o mais conhecido e utilizado
industrialmente, especialmente como base de pigmentos
brancos para pintura, também na indústria de borracha e
em protetores solares. Outros compostos importantes são
o cloreto de zinco (desodorantes) e sulfeto de zinco
(pinturas luminiscentes). A quarta parte,
aproximadamente, do zinco consumido é na forma de
compostos.
Isós
O zinco existente na natureza é formado por quatro
isós estáveis, Zinco-64 (48,6%), Zinco-66, Zinco-67,
e Zinco-68. Se tem caracterizado 22 radioisós sendo
os mais estáveis Zinco-65 e Zinco-72 com meia-vida de
244,26 dias e 46,5 horas, respectivamente. Os demais
isós radiativos apresentam meias-vidas menores que
14 horas, e a maioria menores que um segundo. O zinco
tem quatro estados metaestáveis.
Precauções
O zinco metálico não é considerado tóxico, porém alguns
de seus compostos, como o óxido e o sulfeto, são
nocivos.
Na década de 40 observou-se que na superfície do aço
galvanizado formava-se com o tempo pêlos de zinco (zinc
whiskers) que liberados ao ambiente provocavam
curtos-circuitos e falhas em componentes eletrônicos.
Estes pêlos se formam após um período de incubação que
pode durar dias ou anos, e crescem num ritmo da ordem de
1 mm por ano.
Geral
Nome, símbolo, número Zinco, Zn, 30
Classe , Série química Metal , metal de transição
Grupo, Período, Bloco 12 , 4 , d
Densidade, Dureza 7140 kg/m3, 2,5
Cor e aparência Azul pálido grisáceo
Propriedades atómicas
Massa atómica 65,409(4) u
Raio atómico (calc.) 135 (142) pm
Raio covalente 131 pm
Raio de van der Waals 139 pm
Configuração electrónica [Ar]3d104s²
elétrons por Nível de energia 2, 8, 18, 2
Estado de oxidação (óxido) 2 (anfótero)
Estrutura cristalina hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido , (diamagnético)
Ponto de fusão 692,68 K (419,53 °C)
Ponto de ebulição 1180 K (907 °C)
Volume molar 9,16 ×10-6 m3/mol
Entalpía de vaporização 115,3 kJ/mol
Entalpia de fusão 7,322 kJ/mol
Pressão de vapor 192,2 Pa a 692,73 K
Velocidade do som 3700 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Electronegatividade 1,65 (Escala de Pauling)
Capacidade calorífica 390 J/(kg*K)
Condutividade elétrica 16,6 106/m ohm
Condutividade térmica 116 W/(m*K)
1o Potencial de ionização 906,4 kJ/mol
2o Potencial de ionização 1733,3 kJ/mol
3o Potencial de ionização 3833 kJ/mol
4o Potencial de ionização 5731 kJ/mol
Isós mais estáveis
iso AN Meia-vida MD ED MeV PD
64Zn 48,6% Zn é um isó estável com 34 neutrons
65Zn 244,26 dias ε 1,352 65Cu
66Zn 27,9% Zn é estável com 36 neutrons
67Zn 4,1% Zn é estável com 37 neutrons
68Zn 18,8% Zn é estável com 38 neutrons
72Zn {sin.} 46,5 horas β 0,458 72Ga
Unidades SI e CNTP exceto onde indicado o contrário.
Referências
Modern Nutrition in health and disease. 18. Edition.
1994. Maurice E Shils, James ª Olson and Moshe Shike.
Present Knowlede in Nutrition. 6. Edition. 1990. Myrtle
L. Brown.
Biol. Trace Element. Research, 1991, 29: 133-136.
Environ Res 1994, 64 (2):151-80
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