Zinco

iso	Ab	Meia-vida	MD	ED M eV	PD
⁶⁴Zn	48.6%	Zn é um isótopo 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

Condições SI e CNPT excepto onde indicado

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.

As ligas metálicas de zinco se tem utilizado 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. O zinco é usado como ânodo de sacrifício.

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 em 1746 pelo alemão Marggraf.

[editar] Características principais

O zinco é um metal, às vezes classificado como metal de transição ainda que estritamente não o 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. Uma de suas aplicações mais importante é o galvanizado de aço. É um elemento químico essencial.

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 100ºC.

O zinco é empregado na fabricação de ligas metálicas como o latão, além de ser utilizado na produção de telhas e calhas residencial. 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 para tinta na cor branca.

[editar] Papel biológico

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, 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, lesões oculares e de pele, perda de apetite, perda de peso, 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.

[editar] História

As ligas metálicas de zinco se tem utilizado 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 Transilvania - 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 India - 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 Silesia. Paracelso foi o primeiro em 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 Sõbre 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.

[editar] Abundância e obtenção

O zinco é o 23º elemento mais abundante na crosta terrestre. As jazidas mais ricas contem cerca de 10% de ferro e entre 40% e 50% de zinco. Os minerais dos quais se extrai o zinco são: [[]] (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 subterrêneas. Os minerais extraidos 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 nao 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.

[editar] 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 ( Cu-Sn ) de molde.

[editar] 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 cremes 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.

[editar] Isótopos

O zinco existente na natureza é formado por quatro isótopos estáveis, Zn-64 ( 48,6% ), Zn-66, Zn-67, e Zn-68. Se tem caracterizado 22 radioisótopos sendo os mais estáveis Zn-65 e Zn-72 com vidas-médias de 244,26 días e 46,5 horas, respectivamente. Os demais isótopos radiativos apresentam meias-vidas menores que 14 horas, e a maioria menores que um segundo. O zinco tem quatro estados metaestáveis.

[editar] Precauções

O zinco metálico não é considerado tóxico, porém alguns de seus compostos, como o óxido e o sulfeto, são nocivos.

Na década dos anos 40 se observou que na superfície do aço galvanizado se formava 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 imcubação que pode durar dias ou anos, e crescem num ritmo da ordem de 1 mm por ano.