Zinco (Zn), Classificação, Utilidades e História do Zinco

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Zinco (Zn), Classificação, Utilidades e História do Zinco

#Zinco (Zn), Classificação, Utilidades e História do ZincoO zinco (Zn), ( do alemão Zink ) é um elemento químico de símbolo Zn , número atômico 30 ( 30 prótons e 30 elétrons ) com massa atômica 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.

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.

Aplicações do Zinco

Aplicações do Zinco

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 ferimentosnas percepções do sabor e olfato e na síntese do ADN. 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, diarreias, impotência, 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 dietas vegetarianas ocasionando uma absorção de quantidades 50% menores de zinco 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 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 - 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 compreendida pelos antigos.

Se sabe que a fabricação do latão era conhecida pelos romanos desde 30 a.C. Plínio 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 efetuada 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 Índia 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 exitância 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 sôbre a sua origem; nos escritos de Basílio 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.

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 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 diluído. 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 ano

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.

Ligas metálicas - As ligas metálicas mais empregadas são as de alumínio ( 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.

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 luminescentes ). A quarta parte, aproximadamente, do zinco consumido é na forma de compostos.

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 dias 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.

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 pelos de zinco ( zinc whiskers) que liberados ao ambiente provocavam curtos-circuitos e falhas em componentes eletrônicos. Estes pelos se formam após um período de incubação que pode durar dias ou anos, e crescem num ritmo da ordem de 1 mm por ano.

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