Zinc

Cobre - Zinc - Galio Zn Cd       Tabla completa
General
Nombre, símbolo, número	Zinc, Zn, 30
Serie química	Metal de transición
Grupo, periodo, bloque	12 , 4 , d
Densidad, dureza Mohs	7140 kg/m3, 2,5
Apariencia	Azul pálido grisáceo
Propiedades atómicas
Masa atómica	65,409 u
Radio medio†	135 pm
Radio atómico calculado	142 pm
Radio covalente	131 pm
Radio de Van der Waals	139 pm
Configuración electrónica	[Ar]3d104s2
Estados de oxidación (óxido)	2 (anfótero)
Estructura cristalina	Hexagonal
Propiedades físicas
Estado de la materia	Sólido (diamagnético)
Punto de fusión	692,68 K
Punto de ebullición	1180 K
Entalpía de vaporización	115,3 kJ/mol
Entalpía de fusión	7,322 kJ/mol
Presión de vapor	192,2 Pa a 692,73 K
Velocidad del sonido	3700 m/s a 293,15 K
Información diversa
Calor específico	390 J/(kg·K)
Conductividad eléctrica	16,6 × 106 m-1·Ω-1
Conductividad térmica	116 W/(m·K)
1° potencial de ionización	906,4 kJ/mol
2° potencial de ionización	1733,3 kJ/mol
3° potencial de ionización	3833 kJ/mol
4° potencial de ionización	5731 kJ/mol
Isótopos más estables
iso. AN periodo de semidesintegración MD ED MeV PD 64Zn 48,63% Zn es Isótopo estable con 34 neutrones 65Zn Sintético 244,26 días ε 1,352 65Cu 66Zn 27,90% Zn es estable con 36 neutrones 67Zn 4,10% Zn es estable con 37 neutrones 68Zn 18,75% Zn es estable con 38 neutrones 70Zn 0,62% Zn es estable con 40 neutrones 72Zn Sintético 46,5 horas β 0,458 72Ga
Plantilla:Cnpt

El zinc o cinc es un elemento químico de número atómico 30 y símbolo Zn situado en el grupo 12 de la tabla periódica de los elementos. La etimología de zinc parece que viene del alemán, Zincken o Zacken, para indicar el aspecto con filos dentados del mineral calamina, luego fue asumido para el metal obtenido a partir de él.

Papel biológico

El zinc es un elemento químico esencial para las personas. El cuerpo humano contiene alrededor de 40 mg de zinc por kg y muchas enzimas funcionan con su concurso: interviene en el metabolismo de proteínas y ácidos nucleicos, estimula la actividad de aproximadamente 100 enzimas, colabora en el buen funcionamiento del sistema inmunológico, es necesario para la cicatrización de las heridas, interviene en las percepciones del gusto y el olfato y en la síntesis del ADN. El metal se encuentra en la insulina, las proteínas dedo de zinc (zinc finger) y diversas enzimas como la superóxido dismutasa.

El zinc se encuentra en diversos alimentos como las ostras, carnes rojas, aves de corral, algunos pescados y mariscos, habas y nueces. La ingesta diaria recomendada de zinc ronda los 20 mg para adultos, menor para bebés, niños y adolescentes (por su menor peso corporal) y algo mayor para mujeres embarazadas y durante la lactancia.

La deficiencia de zinc perjudica al sistema inmunitario, genera retardo en el crecimiento y puede producir pérdida del cabello, diarrea, impotencia, lesiones oculares y de piel, pérdida de apetito, pérdida de peso, tardanza en la cicatrización de las heridas y anomalías en el sentido del olfato. Las causas que pueden provocar una deficiencia de zinc son la deficiente ingesta y la mala absorción del mineral —caso de alcoholismo que favorece su eliminación en la orina o dietas vegetarianas en las que la absorción de zinc es un 50% menor que de las carnes— o por su excesiva eliminación debido a desórdenes digestivos.

El exceso de zinc se ha asociado con bajos niveles de cobre, alteraciones en la función del hierro y disminución de la función inmunológica y de los niveles del colesterol bueno.

Se cree que el aguijón de los escorpiones contienen zinc con una pureza de 1/4 partes.

Abundancia y obtención

Zinc.

Los cinco primeros países productores de Zinc (China, Australia, Perú, Estados Unidos y Canadá) contribuyen con alrededor del 68.5% de todo este metal a nivel mundial. Su producción se ha incrementado de forma sustancial en los últimos 50 años, pasando de 2 millones de TM en 1952 a 11 millones de TM para el año 2008, lo que podría ser explicado por su mayor demanda, sobre todo del sector construcción (especialmente por el crecimiento mostrado en los últimos diez años por parte de China e India).

Rango Estado Producción (en mill. oz/año) 1 China 28.32% 2 Australia 13.36% 3 Perú 14.18% 4 Estados Unidos 6.81% 5 Canadá 5.84% 6 Otros 31.49%

Fuente: USGS 2008

El zinc es el 23^er elemento más abundante en la corteza terrestre. Las minas más ricas contienen cerca de un 10% de hierro y entre el 40 y 50% de zinc. Los minerales de los que se extrae son: el sulfuro de cinc conocido como esfalerita en EE.UU. y blenda en Europa; smithsonita (carbonato) en EE.UU., pero calamina en Europa; hemimorfita, (silicato) y franklinita (óxido).

Las reservas mundiales demostradas cuya explotación es económica ascienden a casi 220 millones de toneladas, repartiéndose más de la mitad a partes iguales entre EE.UU., Australia, China y Kazajistán. Las reservas conocidas (incluyendo aquéllas cuya explotación no es hoy día económica) rozan los 2000 millones de toneladas.

La producción minera mundial fue en el 2003, según datos de la agencia de prospecciones geológicas estadounidense (US Geological Survey) de 8,5 millones de toneladas, liderada por China con el 20% del total y Australia con el 19%. Se estima que cerca de un tercio del zinc consumido es reciclado (secundario).

La producción del zinc comienza con la extracción del mineral que puede realizarse tanto a cielo abierto como en yacimientos subterráneos. Los minerales extraídos se trituran con posterioridad y se someten a un proceso de flotación para obtener el concentrado.

Los minerales con altos contenidos de hierro se tratan por vía seca: primeramente se tuesta el concentrado para transformar el sulfuro en óxido, que recibe la denominación de calcina, y a continuación se reduce éste con carbono obteniendo el metal (el agente reductor es en la práctica el monóxido de carbono formado). Las reacciones en ambas etapas son:

2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂

ZnO + CO → Zn + CO₂

Otra forma más sencilla y económica de reducir el óxido de Zinc, es con Carbono, se colocan ambos; 2 moles o porciones molares de Óxido de Zinc(ZnO), y un mol de Carbono(C), en un recipiente al vacío para evitar que el metal se incendie con el aire al momento de purificarse dando como resultado nuevamente óxido de zinc; En una etapa, la reducción del óxido de Zinc, se expresa de la siguiente manera:

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

Por vía húmeda primeramente se realiza el tueste obteniendo el óxido que se lixivia con ácido sulfúrico diluido; las lejías obtenidas se purifican separando las distintas fases presentes. El sulfato de zinc se somete posteriormente a electrólisis con ánodo de plomo y cátodo de aluminio sobre el cual se deposita el zinc formando placas de algunos milímetros de espesor que se retiran cada cierto tiempo. Los cátodos obtenidos se funden y se cuela el metal para su comercialización.

Como subproductos se obtienen diferentes metales como mercurio, óxido de germanio, cadmio, oro, plata, cobre, plomo en función de la composición de los minerales. El dióxido de azufre obtenido en la tostación del mineral se usa para producir ácido sulfúrico que se reutiliza en el lixiviado comercializando el excedente producido.

Los tipos de zinc obtenidos se clasifican según la norma ASTM en función de su pureza:

• SHG, Special High Grade (99,99%)
• HG, High Grade (99,90%)
• PWG Prime Western Grade (98%)

La norma EN 1179 considera cinco grados Z1 a Z5 con contenidos de zinc entre 99,995% y 98,5% y existen normas equivalentes en Japón y Australia. Para armonizar todas ellas la ISO publicó en 2004 la norma ISO 752 sobre clasificación y requisitos del zinc primario.

Bioquímica

• Aleaciones

Las aleaciones más empleadas son las de aluminio (3,5-4,5%, Zamak; 11-13%, Zn-Al-Cu-Mg; 22%, Prestal, aleación que presenta superplasticidad) y cobre (alrededor del 1%) que mejoran las características mecánicas del zinc y su aptitud al moldeo.

Es componente minoritario en aleaciones diversas, principalmente de cobre como latones (3 a 45% de zinc), alpacas (Cu-Ni-Zn) y bronces (Cu-Sn) de moldeo.

• Compuestos

El óxido de zinc es el más conocido y utilizado industrialmente, especialmente como base de pigmentos blancos para pintura, pero también en la industria del caucho y en cremas solares. Otros compuestos importantes son: sulfato de zinc (nutriente agrícola y uso en minería), cloruro de zinc (desodorantes) y sulfuro de zinc (pinturas luminiscentes).

• Isótopos

El zinc existente en la naturaleza está formado por cuatro isótopos estables, Zn-64 (48,6%), Zn-66, Zn-67, y Zn-68. Se han caracterizado 22 radioisótopos de los que los más estables son Zn-65 y Zn-72 con periodos de semidesintegración de 244,26 días y 46,5 horas respectivamente; el resto de isótopos radioactivos tienen periodos de semidesintegración menores que 14 horas y la mayoría menores que un segundo. El zinc tiene cuatro estados metaestables.

Precauciones

El zinc metal no está considerado como tóxico pero sí algunos de sus compuestos como el óxido y el sulfuro. En la década de los 40 se observó que en la superficie del acero galvanizado se forman con el tiempo "bigotes de zinc" (zinc whiskers) que pueden liberarse al ambiente provocando cortocircuitos y fallos en componentes electrónicos. Estos bigotes se forman tras un período de incubación que puede durar días o años y crecen a un ritmo del orden de 1 mm al año. El problema causado por estos bigotes se ha agudizado con el paso del tiempo por haberse construido las salas de ordenadores y equipos informáticos sobre suelos elevados para facilitar el cableado en las que era común el uso de acero galvanizado, tanto en la estructura portante como en la parte posterior de las baldosas. Las edades de dichas salas, en muchos casos de 20 o 30 años propician la existencia de pelos en cantidades y longitudes peligrosas susceptibles de provocar fallos informáticos. Además, la progresiva miniaturización de los equipos disminuye la longitud necesaria para provocar el fallo y los pequeños voltajes de funcionamiento impiden que se alcance la temperatura de fusión del metal provocando fallos crónicos que pueden ser incluso intermitentes.

Referencias

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29. Inorganic Chemistry, Holleman & Wiberg, Academic Press, 1995.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Zinc.
• Zincado Electrolítico. - Aplicación en líneas de producción.
• Zinc Níquel. - Aleación de excelente poder anticorrosivo.
• Asturiana de Zinc S.A. - Productora de Zinc, presente en varios continentes y líder del mercado actual de Zinc a nivel mundial (Xtrata Zinc).
• ATSDR en Español - ToxFAQs™: Cinc Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE.UU. (dominio público)
• Zinc como anticorrosivo Por que recubrir con zinc los materiales.
• Enciclopedia Libre - Cinc
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del zinc.
• International Zinc Association
• Asociación Latinoamericana de Zinc - LATIZA - Estadísticas e Información actualizada sobre este mineral
• NASA Goddard Space Flight Center - Zinc Whiskers
• NIH, Suplementos en la dieta - Zinc
• UNCTAD - Mercado de productos básicos (INFOCOMM).

Bibliografía

• Diccionario Enciclopédico Hispano-Americano, Tomo XXIII, Montaner y Simón Editores, Barcelona, 1898.
• Asociación Latinoamericana de Zinc - LATIZA
• Los Alamos National Laboratory - Zinc
• WebElements.com – Zinc
• Zincado Electrolítico. - Aplicación en líneas de producción.
• Zinc Níquel. - Aleación de excelente poder anticorrosivo.
• Asturiana de Zinc S.A. - Productora de Zinc, presente en varios continentes y líder del mercado actual de Zinc a nivel mundial (Xtrata Zinc).
• ATSDR en Español - ToxFAQs™: Cinc Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE.UU. (dominio público)
• Enciclopedia Libre - Cinc
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del zinc.
• International Zinc Association
• NASA Goddard Space Flight Center - Zinc Whiskers