|
|
|
|
|
Símbol: Zn |
Nombre atòmic: 30 |
|
|
Zinc |
Cinc |
Zinc |
Zinc |
Grup: 12 |
Període: 4 |
|
|
Família: metalls de
transició |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Andreas Sigismund Marggraf |
Nacionalitat: Alemanya |
Any: 1746 |
|||
|
Origen del nom: vé de
l’alemany (zink) |
Una mica d’història: Els minerals de zinc es coneixien a
l’antiguitat, però el zinc no va ser reconegut com a element
fins al 1746, quan el químic alemany Andreas Sigismund Marggraf el va
aïllar pur escalfant calamina (ZnCO3) amb carbó. Segles abans de que el zinc es reconegués com a element, les menes de zinc s’utilitzaven per a fer llautó (mescla de coure i zinc); una datació de llautó d’entre 1400-1000 aC s’ha trobat a Palestina. Un aliatge que contenia zinc en un 87 % es va trobar en unes ruïnes prehistòriques a Transilvania. El fondre menes de zinc amb coure sembla ser que fou descobert a Xipre i més tard fou utilitzat pels romans. El zinc metàl·lic es produïa al segle 13è a l’Índia, reduint calamina (ZnCO3) amb substàncies orgàniques com la llana. El metall fou
redescobert més tard a Europa. L’any 1740 s’establí
una indústria de zinc a Bristol (Anglaterra) i més tard a
Bèlgica i Silesia. |
||||
|
Estat natural: No es
troba lliure a la natura, sinó formant compostos como òxid de
zinc (ZnO) al mineral cincita, com a silicat de Zinc (2ZnO·SiO2H2O) a
l’hermimorfita, com a carbonat de zinc (ZnCO3) a la calamina, com un
òxid mixta de ferro i zinc(Zn(FeO2)O2) a la fraklinita i com a sulfur
de zinc, ZnS, o blenda de Zinc. Està àmpliament distribuït per tot el món. Importants dipòsits estan localitzats a Nord Amèrica i a Austràlia. |
Estructura cristal·lina: Hexagonal |
|
|||
|
Abundància a
l’ésser humà: 33000 ppb (parts per bilió) en pes -- |
Abundància a la Terra: El zinc figura en el
24è lloc en la classificació dels elements més abundants
en l’escorça terrestre. |
Abundància al Sistema Solar: 300 ppb (parts per bilió) en pes |
|||
|
Propietats |
||||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
||||
|
65,39 |
7133 |
2,5 |
9,2 |
|||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
||||
|
sòlid |
692,2 |
1180 |
|
|||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
||||
|
1,38 |
0,74 (Zn+2) |
1,25 |
|
|||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
|||
|
0 |
906,4 |
1733,2 |
3832,6 |
+2 |
||||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
|||
|
169 |
1,65 |
6,4 |
|
|||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
|||
|
131 |
6,7 |
115 |
380,38 |
116 |
||||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: Té
risc de foc. Pot irritar la pell. La majoria de compostos de zinc
comuns no són tòxics, però unes quantes sals poden ser
substàncies carcinògenes. La contaminació per fum
industrial pot provocar malaltia als pulmons. És un element traça
essencial per a la salut humana, la insulina és una proteïna que
conté zinc. La deficiència de zinc en la dieta deteriora el
creixement i la madurés i pot produir anèmia. Però nivells alts de zinc poden
danyar el pàncreas i el metabolisme de les proteïnes i també causar
arteriosclerosis. |
|||||
|
-0,76 Zn2+/Zn (solució àcida) |
metall |
|||||||
|
Característiques: |
|
|||||||
|
El zinc pur i recentment polit
és de color blanc blavós, llustrós i moderadament dur
(2,5 en l’escala de Mohs). L’aire humit provoca l’entelament superficial i es torna gris. És
insoluble en aigua tant en fred com en calent i soluble en alcohol, els
àcids i els àlcalis. És summament
trencadís a temperatura ordinària, però és
mal·leable entre els 120º i 150ªC i pot laminar-se en fulles
mitjançant rodets calents. És bon conductor de la calor
i l’electricitat. Com a conductor de la calor té una quarta part
de l’eficiència de la plata. A 0,91ºK és un
superconductor elèctric. El zinc pur no és ferromagnètic. Es coneixen 15 isòtops ,
cinc dels quals són estables (amb masses atòmiques de 64, 66,
67, 68 i 70). Quasi bé la meitat del zinc comú es troba com
isòtop de massa atòmica 64. |
||||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància(%) |
Altres |
|
Zinc
– 60 |
30 |
30 |
60Zn |
2,4
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc -
61 |
30 |
31 |
61Zn |
1,485
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc -
62 |
30 |
32 |
62Zn |
9,22
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc
– 63 |
30 |
33 |
63Zn |
38,5
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc
– 64 |
30 |
34 |
64Zn |
Estable |
48,63 |
|
|
Zinc
– 65 |
30 |
35 |
65Zn |
243,8
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc
– 66 |
30 |
36 |
66Zn |
Estable |
27,90 |
|
|
Zinc
– 67 |
30 |
37 |
67Zn |
Estable |
4,10 |
|
|
Zinc
– 68 |
30 |
38 |
68Zn |
Estable |
18,75 |
|
|
Zinc
– 69 |
30 |
39 |
69Zn |
55,6
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc
– 70 |
30 |
40 |
70Zn |
Estable |
0,62 |
|
|
Zinc -
71 |
30 |
41 |
71Zn
|
2,4
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Zinc
– 72 |
30 |
42 |
72Zn |
46,5
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
És un metall químicament actiu. És
sempre divalent en els seus compostos, excepte en alguna quan s’uneix a
altres metalls per formar aliatges. Forma també molts compostos de
coordinació, en la major part dels quals la unitat estructural
fonamental és un ió central de zinc, rodejat de quatre grups
coordinats disposats espacialment en els vèrtexs d’un
tetràedre regular. Té un accentuat caràcter reductor i
reacciona amb les bases concentrades i amb la major part dels àcids,
el que evidencia el seu caràcter d’anfòter. El zinc es dissol a poc a poc en àcid
sulfúric diluït i forma solucions que contenen el ió aquós Zn (II) juntament amb
hidrogen gas. A la pràctica el Zn (II) es present com a ió
complex (Zn(OH2)6)2+ :
Zn (s) + H2SO4 (aq) à Zn2+ (aq) + SO42- (aq)
+ H2 (g) El zinc metall es dissol en àlcalis aquosos com el
KOH i forma zincats com (Zn(OH)4)2- El zinc no s'altera amb l'aire sec; en l'aire humit
s'oxida i es recobreix amb una pel·lícula de carbonat que el
protegeix de la corrosió posterior. Reacciona amb halògens com el brom i el iode: Zn (s) + Br2 (g) à ZnBr2 (s) de color blanc
Zn (s) + I2 (g) à ZnI2 (s) de color blanc És molt electropositiu i desplaça de les
seves solucions salines als metalls menys electropositius com el coure, el
plom o la plata. |
|
Amb aire |
Vigorosa;
|
|
Amb H2O |
No reacciona
|
|
Amb HCL 6M |
Suave; |
|
Amb HNO3 15M |
Vigorosa; |
|
Amb NaOH 6M |
Suau; H2 ; (Zn(OH)4)-2 |
ZnO|
Obtenció |
El primer pas en el procés
de metal·lúriga és transformar els minerals en
òxids (ZnO) sotmetent-los a altes temperatures. Els òxids són
reduïts llavors pel carbó en un forn elèctric i el zinc
bull i destil·la a la retorta on té lloc la reducció. ZnO + C à Zn + CO ZnO + CO à Zn + CO2 CO2 + C à 2 CO El zinc obtingut per
destil·lació conté quantitats petites de ferro,
arsènic, cadmi i plom. Un altre mètode per obtenir
el zinc consisteix en barrejar els minerals en calent amb àcid
sulfúric i després d’haver tret les impureses, la solució
de sulfat de zinc formada s’electrolitza utilitzant alumini en el
càtode i aliatges de plom i plata en l’ànode El zinc es diposita sobre
càtodes d’alumini i en l’ànode s’allibera gas
oxigen; l’àcid sulfúric pot reutilitzar-se. El zinc
electròlic és molt pur i té millors qualitats com per
exemple més resistència a la corrosió. El zinc molt pur es pot formar a
partir de zinc cru per refinatge de zona i els cristalls es poden
desenvolupar amb pureses del 99,9999%. |
|
El metall s’usa principalment
com a revestiment protector contra la corrosió atmosfèrica, o
galvanitzat, per al ferro i l’acer. Els galvanitzats es poden fer per
immersió de l’article en zinc fos (procés de hot-dip),
dipositant zinc electrolíticament sobre l’article com un bany
xapat (electrogalvanitzat), exposant l’article a zinc en pols prop del
seu punt de fusió (sherardizing) o ruixant amb zinc fos (metalitzat). S’usa també en planxes
per a cobrir les teulades, com a ingredient en diverses aleacions com el llautó
(aliatge de coure i zinc amb un percentatge de zinc entre el 20 i el 45 %) i
com a component de les piles seques. També s’utilitza en la
fabricació de monedes lleugeres. L’òxid de zinc (ZnO),
conegut com zinc blanc o blanc xinès, s’utilitza com a pigment
en pintures i plàstics, en cosmètica, productes
farmacèutics, sabó teixits i equips elèctrics. S’usa per a omplir les
llantes de cauxú i també en medicina com a ungüent
antisèptic. El clorur de zinc (ZnCl2)
es fa servir per a la fusta i la soldadura. El sulfur de zinc (ZnS) és útil en aplicacions en les que es requereix electroluminiscència, fotoconductivitat i semiconductivitat i té aplicacions en l’electrònica, raigsX, pantalles de TV, llums fluorescents i en aparells de visió nocturn La producció mundial està al voltant dels 6,7 milions de tonelades mètriques. |
|
|
Moderadament tòxic. |