Zinco

Lo zinco, a volte chiamato spelter, è un elemento chimico. È un metallo di transizione, un gruppo di metalli. A volte è considerato un metallo post-transizione. Il suo simbolo sulla tavola periodica è "Zn". Lo zinco è il trentesimo elemento della tavola periodica e ha un numero atomico di 30. Lo zinco ha un numero di massa di 65,38. Contiene 30 protoni e 30 elettroni. In totale, 29 isotopi di zinco sono conosciuti, e cinque di questi si trovano in natura. Alcuni isotopi sono radioattivi. Le loro emivite sono comprese tra 40 millisecondi per 57Zn e 5x1018 anni per 70Zn.

Lo zinco è un metallo usato soprattutto per la galvanizzazione e le batterie. È il quarto metallo più comune.

Proprietà

Proprietà fisiche

Lo zinco è un metallo grigio bluastro lucido. Quando è stato appena tagliato, lo zinco ha un colore grigio-biancastro. Se è esposto all'aria, non rimane lucido a lungo. Il suo punto di fusione è a (419,58 °C (787,24 °F)), il punto di ebollizione è (907,0 °C (1.664,6 °F)), il punto di raffreddamento è a -419,58 °C (-723,24 °F) e il punto di congelamento è a -907,0 °C (-1.600,6 °F). Questa temperatura è più bassa della maggior parte dei metalli di transizione ma più alta dello stagno o del piombo. Può essere fuso su un fornello da cucina. Bolle ad una temperatura bassa per un metallo. Non è magnetico. Se riscaldato poco, diventa molto flessibile. Se viene riscaldato di più, diventa molto fragile. Forma facilmente leghe con altri metalli.

Proprietà chimiche

Lo zinco è un metallo reattivo. È reattivo quanto l'alluminio e più reattivo della maggior parte dei metalli più comuni, come il ferro, il rame, il nichel e il cromo. È meno reattivo del magnesio. Lo zinco può reagire con acidi, basi e non metalli. Tuttavia, non arrugginisce all'aria. Un rivestimento di ossido di zinco e carbonato di zinco si forma sulla superficie dello zinco quando è all'aria. Questo rivestimento blocca la corrosione. Gli acidi possono dissolvere questo rivestimento e reagire con lo zinco metallico. Questa reazione dello zinco con un acido produce un sale di zinco (II) come il cloruro di zinco e l'idrogeno gassoso. Questa è una reazione chimica molto comune. La reazione qui sotto è la reazione con l'acido cloridrico.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Lo zinco può bruciare quando è in polvere o in piccoli pezzi per fare ossido di zinco, una polvere bianca. La fiamma è blu-verde brillante.

2 Zn + O2 → 2 ZnO

L'ossido di zinco può dissolversi in basi forti. Questa reazione avviene in alcune batterie che contengono zinco.

ZnO + H2O + 2 OH- → Zn(OH)42-.

Lo zinco è un calcofilo. Ciò significa che preferisce reagire con lo zolfo e gli elementi sotto di esso sulla tavola periodica piuttosto che con l'ossigeno. Ecco perché il solfuro di zinco è il minerale di zinco più comune, non l'ossido di zinco.

Composti chimici

Lo zinco può fare composti chimici con altri elementi. Questi composti chimici sono in un solo stato di ossidazione: +2. Un composto +1 è stato trovato ma è difficile da produrre. Non ci sono altri stati di ossidazione diversi da +1 o +2. La maggior parte di questi composti non hanno colore. Se hanno un colore, non è lo zinco che sta facendo il colore.

Il cloruro di zinco è uno dei composti di zinco più comuni. Sono abbastanza poco reattivi. Sono un po' acidi quando si dissolvono in acqua. Fanno una fiamma verde quando sono riscaldati in un fuoco.

Altri composti di zinco sono:

  • Antimonide di zinco, semiconduttore grigio
  • Arseniuro di zinco, semiconduttore arancione
  • Bromuro di zinco, uno scudo contro le radiazioni
  • Carbonato di zinco, minerale di zinco
  • Fluoruro di zinco
  • Idrossido di zinco, usato nelle bende chirurgiche
  • Ioduro dizinco, usato nella fotografia a raggi X
  • Nitrato di zinco, usato come mordente
  • Ossido di zinco, usato nella protezione solare
  • Fosfato di zinco, usato in odontoiatria
  • Solfato di zinco, usato nei pigmenti
  • Solfuro di zinco, minerale di zinco comune

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Cloruro di zinco

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Ossido di zinco

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Solfato di zinco

Zinco che brucia
Zinco che brucia

Dove si trova lo zinco

Cinque isotopi di zinco si trovano in natura. 64Zn è l'isotopo più comune, con il 48,63% dello zinco presente in natura. Questo isotopo ha un'emivita di 4,3x1018 anni. È così lungo che la sua radioattività può essere ignorata. Allo stesso modo, il 70
Zn (0,6%), con un tempo di dimezzamento di 1,3x1016 anni è solitamente considerato non radioattivo. Gli altri isotopi che si trovano in natura sono 66
Zn (28%), 67
Zn (4%) e 68
Zn (19%).

Lo zinco non si trova come metallo nella crosta terrestre. Lo zinco si trova solo sotto forma di composti di zinco. La sfalerite, un minerale fatto di solfuro di zinco, è il principale minerale di zinco. Molto poco zinco si trova nell'oceano. Il minerale di zinco si trova normalmente con i minerali di rame e di piombo.

Esistono altri minerali di zinco, come la smithsonite (carbonato di zinco) e un minerale di silicato di zinco. Sono meno comuni.

Sfalerite, un comune minerale di zinco
Sfalerite, un comune minerale di zinco

Preparazione

Il solfuro di zinco viene concentrato per flottazione. C'è un detergente che raccoglie il solfuro di zinco. Le impurità affondano sul fondo e vengono rimosse. Poi il solfuro di zinco viene riscaldato in aria per fare ossido di zinco e biossido di zolfo.

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

L'anidride solforosa viene ossidata a triossido di zolfo.

2 SO2 + O2 → 2 SO3

Il triossido di zolfo reagisce con l'ossido di zinco per fare il solfato di zinco. Questo rende una forma solubile di zinco che può essere lavorata di più.

SO3 + ZnO → ZnSO4

Il solfato di zinco viene purificato ed elettrolizzato. Questa elettrolisi produce ossigeno, zinco e acido solforico. Questo fa uno zinco puro che è conosciuto come "SHG" o special high grade.

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

L'acido solforico viene riutilizzato al posto del triossido di zolfo per lisciviare più ossido di zinco.

L'ossido di zinco può anche essere ridotto dal carbonio a zinco metallico e anidride carbonica ad alte temperature. Questo è un processo di altoforno simile a quello del ferro.

2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

Questa forma di zinco è più economica ma non è pura.

Lo zinco è il quarto metallo più comune nel mondo. Ogni anno se ne producono circa 10 milioni di tonnellate.

Usa

Come metallo

Lo zinco è usato nelle batterie elettriche. La cella alcalina e la cella Leclanche sono quelle che utilizzano maggiormente lo zinco. Si ossida e fornisce elettroni per il funzionamento della batteria.

Circa il 59% dello zinco è usato per la prevenzione della corrosione, che include la galvanizzazione. Il 47% dello zinco mondiale è usato per la galvanizzazione. Questo è usato per proteggere un altro metallo, di solito il ferro, dalla ruggine. Il rivestimento di zinco si corrode al posto del ferro. Il rivestimento di zinco può essere messo sul metallo in due modi. Il metallo può essere immerso in una pentola di zinco fuso. Lo zinco può anche essere galvanizzato sul metallo. L'immersione dura più a lungo ma ha una superficie irregolare che alcuni non pensano sia bella. È anche usato nelle barche a motore e nelle tubature per rallentare la ruggine. Il motore di un motoscafo ha spesso un "proiettile" di zinco, che si corroderà facilmente, ma aiuterà le altre parti metalliche del motore a rimanere senza ruggine.

Lo zinco è usato nelle leghe. L'ottone è una lega di rame e zinco. L'ottone è la lega di zinco più comune. Lo zinco può formare leghe con molti altri metalli. Lo zinco-alluminio è una lega di zinco e alluminio, che fa buoni cuscinetti. Il bronzo commerciale contiene zinco. A volte il tellururo di cadmio reagisce con lo zinco per fare il tellururo di zinco di cadmio, un semiconduttore. L'argento al nichel è un'altra lega di zinco.

Lo zinco può essere usato nelle canne di un organo a canne. In passato veniva usata una lega di stagno e piombo. Lo zinco è usato nel penny americano, che ha solo un sottile strato di rame. Il nucleo è di zinco. I penny più vecchi erano fatti completamente di bronzo.

Una miscela di zinco in polvere e zolfo può essere usata per spingere un modellino di razzo. Questa reazione produce solfuro di zinco, calore, luce e gas. La lamiera di zinco è usata per fare barre di zinco.

Come composti di zinco

Circa 1/4 dello zinco è usato per fare composti di zinco. L'ossido di zinco può essere usato per la protezione solare o come pigmento per le vernici. L'ossido di zinco è anche un semiconduttore. Il cloruro di zinco è usato per conservare il legno in modo che non marcisca. Alcuni fungicidi contengono zinco. Il solfato di zinco è usato in coloranti e pigmenti. Il solfuro di zinco è usato nelle lampadine fluorescenti per convertire la luce ultravioletta in luce visibile.

In biologia

Gli esseri umani hanno bisogno di un po' di zinco per aiutare il loro corpo a funzionare bene. Se non ricevono abbastanza zinco nel loro cibo, possono avere una carenza del minerale. Quasi due miliardi di persone hanno una carenza di zinco. La carenza di zinco fa sì che si contraggano più facilmente le infezioni. Alcune persone dicono che quando abbiamo il raffreddore, dovremmo prendere più zinco. Altri dicono che lo zinco non fa la differenza. Ci sono medicine che si possono usare quando si ha il raffreddore. La gente aggiunge piccole quantità di composti di zinco alle pillole di vitamine e ai cereali per assicurarsi di avere abbastanza zinco. La maggior parte delle vitamine in compresse singole contengono zinco. Lo zinco si trova in almeno 100 enzimi. È il secondo metallo di transizione più comune oltre al ferro. Lo zinco è anche usato dal cervello. Il corpo umano contiene da 2 a 4 grammi di zinco. Un enzima di zinco aiuta a rimuovere l'anidride carbonica dal sangue. Il grano contiene molto zinco.

Un articolo galvanizzato a caldo
Un articolo galvanizzato a caldo

Batterie alcaline comuni. Queste batterie hanno una polvere di zinco grigio-bluastra al centro della batteria.
Batterie alcaline comuni. Queste batterie hanno una polvere di zinco grigio-bluastra al centro della batteria.

Sicurezza

Grandi quantità di zinco metallico sono tossiche. Può dissolversi negli acidi dello stomaco. Quando si mangia troppo zinco, i livelli di rame e ferro scendono nel corpo. I composti di zinco possono essere corrosivi nello stomaco. I composti di zinco messi nel naso possono rovinare il senso dell'olfatto.

Gli ioni di zinco sono molto tossici per i pesci e per molte cose che vivono nell'acqua.


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