Zinco
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| Generalità | |||||||||
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| Nome, Simbolo, Numero atomico | zinco, Zn, 30 | ||||||||
| Serie chimica | Metalli di transizione | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 12, 4, d | ||||||||
| Densità, Durezza | 7140 kg/m3, 2,5 | ||||||||
| Aspetto | metallo grigio-azzurrognolo |
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| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 65,409 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 135 (142) pm | ||||||||
| Raggio covalente | 131 pm | ||||||||
| Raggio di van der Waals | 139 pm | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Ar]3d104s2 | ||||||||
| elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 18, 2 | ||||||||
| Stati di ossidazione | 2 (anfotero) | ||||||||
| Struttura cristallina | esagonale | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solid (diamagnetico) | ||||||||
| Punto di fusione | 692,68 K (419,52ºC) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 1180 K (907,2 ºC) | ||||||||
| Volume molare | 9,16 × 10-6 m3/mol | ||||||||
| Calore di evaporazione | 115,3 kJ/mol | ||||||||
| Calore di fusione | 7,322 kJ/mol | ||||||||
| Tensione di vapore | 192,2 Pa a 692,73 K | ||||||||
| Velocità del suono | 3700 m/s a 293,15 K | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 1,65 (Scala di Pauling) | ||||||||
| Calore specifico | 390 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 16,6 × 106/(m·ohm) | ||||||||
| Conducibilità termica | 116 W/(m*K) | ||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 906,4 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1733,3 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 3833 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 5731 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi più stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 64Zn | 48,6% | Zn è stabile con 34 neutroni | |||||||
| 65Zn | sintetico | 244,26 giorni | ε | 1,352 | 65Cu | ||||
| 66Zn | 27,9% | Zn è stabile con 36 neutroni | |||||||
| 67Zn | 4,1% | Zn è stabile con 37 neutroni | |||||||
| 68Zn | 18,8% | Zn is stable with 38 neutrons | |||||||
| 72Zn | sintetico | 46,5 ore | β | 0,458 | 72Ga | ||||
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iso = isotopo |
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Lo zinco è l'elemento chimico di numero atomico 30. Il suo simbolo è Zn.
Indice |
[modifica] Caratteristiche
È un metallo moderatamente reattivo, che si combina con l'ossigeno e altri non metalli; reagisce con acidi diluiti generando idrogeno. L'unico stato di ossidazione dello zinco è +2.
Lo zinco, come sapore e odore, ricorda le feci: se si mette un pezzo di zinco accanto a un cane, questi lo annuserà e penserà che un altro cane ha cercato di marcare il suo territorio. Lo zinco è solido a temperatura ambiente.
[modifica] Applicazioni
Lo zinco è il quarto metallo più comune nell'uso tecnologico dopo ferro, alluminio e rame, per tonnellate di metallo prodotto annualmente.
- Lo zinco si usa per galvanizzare metalli come l'acciaio per prevenirne la corrosione.
- Lo zinco si usa in leghe come l'ottone, il nichelargento, il metallo per macchine da scrivere, varie leghe per saldatura, l'argento tedesco ecc.
- L'ottone ha numerose applicazioni per la sua resistenza meccanica e alla corrosione.
- Una famiglia di leghe di zinco detta comunemente zama è usate per produrre, tramite tecnologia die casting, getti destinati a impieghi disparati (parti di autoveicoli, elettrodomestici, giocattoli, bottoni e cerniere).
- Fogli di zinco arrotolati sono parte dei contenitori delle batterie.
- L'ossido di zinco si usa come pigmento bianco nei colori e nelle vernici ad acqua, e come attivatore nell'industria della gomma. Sotto forma di unguento, l'ossido di zinco si applica in uno strato sottile sulla pelle del naso e delle guance per prevenirne la disidratazione, e quindi proteggerla dal sole d'estate e dal gelo d'inverno. Applicandolo alla zona perineale dei neonati ad ogni cambio, li protegge dalle irritazioni cutanee. Come accertato da studi clinici sul calo della vista nelle persone anziane, l'ossido di zinco è parte importante di un efficace trattamento per alcuni casi di degenerazione maculare dovuti all'età.
- Il cloruro di zinco è usato come deodorante e conservente del legno.
- Il solfuro di zinco si usa in pigmenti luminescenti, per rendere luminescenti al buio le lancette degli orologi e altri oggetti.
- Lo zinco metile (Zn(CH3)2) si usa in un certo numero di reazioni di sintesi organica.
- Lozioni di calamina, una miscela di Zn-(idrossi-)carbonati e silicati, sono usati per curare le irritazioni cutanee.
- Lo zinco metallico è compreso nella maggior parte degli integratori vitaminici e minerali sul mercato: insieme ad alcuni altri metalli, alcuni pensano che abbia proprietà antiossidanti, che proteggono dall'invecchiamento della pelle e dei muscoli. In quantità maggiori, o preso da solo come in alcuni preparati di zinco, si pensa sia in grado di accelerare i processi di guarigione da un danno fisico.
- La zinco gluconato glicina si prende in pastiglie come rimedio contro il comune raffreddore.
- Lo zinco si usa nelle leghe per la produzione di oreficeria e argenteria.
[modifica] Storia
Leghe di zinco sono state usate per secoli: l'ottone è senza dubbio la più antica, e si ritrovano manufatti in tale lega in palestina a partire dal 1000 al 1400 AC. Oggetti di zinco puro all'87% sono stati rinvenuti nella Transilvania preistorica. A causa del basso punto di ebollizione e della reattività chimica di questo metallo (lo zinco puro tende ad evaporare piuttosto che a raccogliersi in forma liquida) la vera natura metallica di questo elemento non fu riconosciuta dagli antichi.
La fabbricazione dell'ottone era nota ai Romani circa fin dal 30 DC, con una tecnica che prevedeva il riscaldamento di rame e calamina in un crogiuolo. Il calore riduceva gli ossidi di zinco della calamina, e lo zinco libero veniva catturato dal rame, formando l'ottone, che veniva poi colato in stampi o forgiato.
L'estrazione e l'uso di forme impure di zinco era praticato già nel 1000 AC in Cina e in India; per la fine del XIV secolo gli indù eran a conoscenza dell'esistenza dello zinco come metallo a sé stante, diverso dai sette metalli noti agli antichi. In Occidente la scoperta dello zinco puro metallico pare sia dovuta al tedesco Andreas Marggraf, nel 1746, sebbene l'intera storia presenti dei lati romanzati.
Descrizioni di come ottenere ottone sono trovate in europa occidentale negli scritti di Alberto Magno (1248 circa), ed entro il XVI secolo, la conoscenza e l'uso del nuovo metallo si diffuse ampiamente. Nel 1546 Agricola osservò che nei forni dove si erano fusi dei pani di zinco si condensava sulle pareti un metallo bianco, che si poteva recuperare grattandolo via; nelle sue note aggiunse che un metallo del tutto simile, chiamato zincum, si preparava in Silesia.
Paracelso (morto nel 1541) fu il primo in occidente a notare che lo zincum era in realtà un nuovo metallo e che aveva un insieme di proprietà chimiche separate da quelle degli altri metalli noti.
Il succo della questione è che quindi lo zinco era già noto quando Marggraf fece la sua scoperta, e infatti lo zinco era già stato isolato due anni prima da un altro chimico, Anton von Swab. Tuttavia, la qualità e la metodica precisione dei suoi esaustivi resoconti fu tale da cementare la sua fama come scopritore dello zinco.
Prima della scoperta della tecnica della flottazione del solfuro di zinco, la calamina era la principale sorgente di zinco metallico.
[modifica] Biologia
Lo zinco è un elemento essenziale per la vita degli esseri umani e degli animali superiori: una carenza di zinco condiziona pesantemente la crescita corporea e l'aumento di peso. Lo zinco fa anche parte dell'insulina, delle proteine con dita di zinco e di enzimi come la superossido dismutasi. Secondo alcune fonti, assumere pastiglie di zinco può dare una certa immunità dal raffreddore e dall'influenza, ma l'esattezza di queste informazioni è controversa. Lo zinco è inoltre implicato nel funzionamento della vista, dell'olfatto, del tatto e della memoria, ed è responsabile del buon funzionamento di questi, e una carenza di zinco ne causa disfunzioni.
I seguenti alimenti sono delle fonti naturali di zinco: ostriche, carne rossa e bianca, fagioli, noccioline, pane integrale, semi di zucca e semi di girasole. Nei maschi, lo zinco è un elemento importante per la produzione di sperma: in una sola eiaculazione si possono perdere fino a 5 mg di zinco. Una carenza di zinco può provocare una diminuzione nel numero degli spermatozoi nel seme, e viceversa, delle eiaculazioni molto frequenti possono provocare una carenza di zinco.
[modifica] Disponibilità
Lo zinco è il ventitreesimo elemento più abbondante nella crosta terrestre; i giacimenti di zinco più sfruttati contengono di solito il 10% di ferro e il 40%-50% di zinco. I minerali da cui si estrae lo zinco sono la sfalerite, la zinco blenda, la smithsonite, la calamina e la franklinite.
Esistono miniere di zinco in tutto il mondo, ma i maggiori produttori sono l'Australia, il Canada, la Cina, il Perù e gli Stati Uniti. In Europa le due miniere più importanti sono la Vieille Montagne in Belgio e la Zinkgruvan in Svezia.
[modifica] Composti
- L'ossido di zinco è probabilmente il composto di zinco più noto e più ampiamente usato: costituisce un'ottima base per pigmenti bianchi e si trova in molte vernici. Si usa anche nell'industria della gomma e si vende come protezione solare. Una ampia varietà di altri composti trovano applicazione in molti settori dell'industria. Il cloruro di zinco viene impiegato nei deodoranti; il solfuro di zinco nelle vernici fosforescenti, e lo zinco metile si usa come reagente in chimica organica. Circa un quarto di tutta la produzione mondiale di zinco viene impiegata sotto forma di composti di zinco.
- Il sale di zinco, in acido acetico, diventa acetato di zinco diidrato.
[modifica] Isotopi
Lo zinco in natura è composto dei 4 isotopi stabili 64Zn (il più abbondante, 48,6%), 66Zn, 67Zn e 68Zn. Sono stati sintetizzati e studiati altri 22 radioisotopi, di cui il più stabile è 65Zn con una emivita di 244,26 giorni e 72Zn con emivita di 46,5 ore. Tutti gli altri isotopi sono radioattivi con emivite di meno di 14 ore; anzi la maggior parte di essi ha emivite di meno di un secondo. Lo zinco ha anche 4 stati metastabili. L'isotopo 54Zn, con emivita di appena 3,7 millisecondi, può decadere emettendo due protoni, modalità estremamente rara, possibile solo a nuclei atomici con un numero pari di protoni e fortemente carenti di neutroni. L'unico altro nucleo atomico che esibisce tale fenomeno è il 45Fe.
[modifica] Precauzioni
Lo zinco metallico non è tossico, ma esiste una sindrome detta brividi da zinco, che può verificarsi per inalazione di ossido di zinco appena formato. Un eccessivo apporto di zinco con la dieta può provocare carenze di altri oligominerali.
[modifica] Citazioni letterarie
- Allo zinco è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
