Zinc

El zinc, o cinc, es un elemento metálico que se ubica en el grupo 12 de la tabla periódica, entre el cobre y el galio. Este elemento es representado por el símbolo químico Zn, posee un número atómico igual a 30 y su masa atómica es igual a 65,38 unidades.

El zinc es 24° elemento más abundante en el planeta, representando alrededor del 0,0075% de la corteza terrestre. Sin embargo, al año se producen millones de toneladas de este metal, las cuales son usadas mayormente en la galvanización del acero.

Existe evidencia de que el zinc era usado en la antigüedad en aleaciones, como el latón. No obstante, fue científicamente descubierto e identificado en 1746 por Andreas Marggraf, quien logró aislarlo en estado puro para estudiar sus propiedades.

Características y propiedades

El zinc es un metal de transición con propiedades similares al cadmio y al magnesio.

Es un elemento químico con una reactividad relativamente alta, lo que impide que pueda ser encontrado en

Zinc puro

estado puro en la naturaleza.

En la corteza terrestre se encuentra en forma de minerales, los más conocidos son la calamina, la esfalerita, la smithsonita y la franklinita.

El latón es una aleación que destaca por ser material más común del zinc. Su uso se remonta a la época del imperio romano, alrededor del 30 a. C.

El zinc en ambientes húmedos desarrolla una capa de óxido (o carbonato) que evita su corrosión.

Cuando entra en combustión arde emitiendo una flama de color verdoso y azulado.

Los mayores productores mundiales de zinc son China, Perú y Australia, que poseen grandes yacimientos minerales de zinc. En adición, países como Estados Unidos, Nueva Zelanda y Kazajistán también poseen reservas considerables de este metal.

Propiedades físicas

  • La temperatura de punto de fusión del zinc es de 420 °C.
  • El punto de ebullición se alcanza a los 907 °C.
  • La densidad de este metal, en condiciones ambientales, es igual a 7140 kg/m3.
  • Organolépticamente, este metal es de color blanco azulado, tiene un aspecto brillante y es frágil al tacto.
  • En estado mineral, su estructura cristalina es hexagonal compacta y cerrada.
  • Es un metal diamagnético, que cuando alcanza temperaturas superiores a 238 °C adquiere ferromagnetismo.
  • En la escala de Mohs tiene una dureza de 2,5.
  • Su estado de agregación ordinario (a temperatura ambiente) es el sólido.
  • Tiene buena conductividad eléctrica y térmica.
  • Adquiere propiedades superconductoras a temperaturas cercanas a -272,09 °C.

Propiedades químicas

  • Atómicamente, posee 30 electrones, 30 protones y 35 neutrones.
  • Es un metal de reactividad moderada y un potente agente de reducción.
  • Este metal no reacciona con el oxígeno en ambientes de baja humedad.
  • Generalmente, el zinc es divalente, por el su nivel más energético puede estar ocupado por 2 electrones.
  • Presenta un estado de oxidación +2.
  • Reacciona fácilmente con bases, ácidos y otros compuestos no metálicos.
  • Al reaccionar con compuestos ácidos produce átomos de hidrogeno y cationes Zn2+.
  • En soluciones básicas, produce aniones de Zn (OH)42- (tetrahidroxozincatos).

Propiedades mecánicas

  • El zinc es un metal resistente a la deformación plástica en frío.
  • Está sujeto al fenómeno de fluencia a temperatura ambiente.
  • Se convierte en un metal maleable y súper-plástico cuando es calentado a temperaturas superiores a los 100°C e inferiores a 150°C.

Usos

Láminas de Acero Galvanizado

El principal de uso del zinc se da en el sector industrial de la metalurgia. Mayormente, es empleado en la galvanización del acero, en la fabricación de láminas para construcciones metálicas.

Otro uso del zinc en la metalurgia es la a purificación de metales preciosos, especialmente la eliminación de la plata del cromo.

El zinc es metal esencial para diferentes aleaciones además del latón, algunas de ellas son la alpaca, aluzinc, virenium, bronce, cuproníquel-zinc y el tombac.

Su resistencia a la corrosión lo hace un elemento valioso para la estructura molecular de materiales metálicos, como los clavos, alambres, tubos, etc.

Clavos de zinc

El óxido de zinc es un compuesto usado en la industria en general, destacando en la producción de drogas farmacéuticas, productos cosméticos, pigmentos, jabones, baterías, textiles, dispositivos electrónicos y en la fabricación de piezas de vehículos automotores.

El sulfuro de zinc es también un compuesto importante en la tecnología, ya que es necesario para la producción de lámparas fluorescentes, dispositivos de radiografías, tintas luminosas, etc.

En la aeronáutica, el zinc es usado, junto con el carbono, en la producción de baterías Zn-C para misiles y capsulas espaciales, las cuales son de óptimo rendimiento por su escaso peso. Además, existen baterías de zinc y aire, utilizadas en súper computadoras militares.

Dónde se encuentra

El zinc es un elemento químico que se encuentra con frecuencia en países como Perú, China, Australia, Estados Unidos, Australia, Canadá y México.

Mina de Zinc – Santander – Perú

Un estudio afirmó que en el 2011, la producción de zinc en estos países se ubicó en los 34, 40 millones de toneladas métricas, siendo un incrementos de 23% en las transacciones.

Este compuesto es muy abundante en los suelos de la corteza terrestres, solo que para encontrarlo se necesita realizar agujeros con más de 15 metros de profundidad.

Primitivamente, se encuentra es el sulfuro de zinc, mejor conocido como esfalerifa o smithsonita, luego son sometido a procedimiento químico en donde se extra el zinc puro.

Obtención

La obtención del zinc se da a través de actividades mineras en campos abiertos o yacimientos subterráneos, siendo este último una de las mejores formas de extracción.

El procedimiento inicia una vez que se obtiene la roca y es triturada por maquinarias especializadas en el área.

Tras el procedimiento, inicia lo que es comúnmente conocido como el proceso de flotación para lograr el concentrado de zinc.

Los minerales con altos contenidos de hierro deben ser tratados por la vía seca, primero se deben tostar para ser transformados en sulfuro de óxido y luego, reducir a carbono contenido como el carbón.

 

En palabras más sencillas para los científicos, las etapas se reducen a:
2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
ZnO + CO → Zn + CO2

Hemimorfita

Otro de los métodos más utilizado para obtener zinc esa través de carbón por ser más económico. Su proceso consiste en colocar dos moles de óxido de zinc (ZnO) junto a un mol de carbono (C).

Después verter en un recipiente para evitar posibles incendios al momento de purificarse para dar como resultado, la pureza del óxido de zinc.

La etapa de reducción es explicada así:
2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

Ahora, la vía húmeda de extracción de zinc es tostando el óxido de lixivia con ácido sulfúrico diluido, luego con la lejía obtenida se procede a purificar el zinc con la separación de las fases.

Luego, el sulfato de zinc es sometido a una electrólisis con ánodos de plomo y cátodos de alumno depositados en forma de placas.

Tras unos minutos, ya estará lista la separación de elementos.

Quién lo descubrió

Saber quién descubrió el zinc es muy complicado, pues su uso data desde antes de los 1. 000 a 1. 500 a. C cuando encontraron artilugios de zinc en Canaán.

Sin embargo, se conoció que en año 1. 200 .c, un científico llamado Rasarnava aseguró que los indios conocían el zinc desde mucho antes que los chinos, incluso antes que los egipcios.

El científico, Andreas Libavios describió el zinc como una particular “clase de estaño maleable pero duro” que había encontrado en muchas edificaciones y objetos indios.

Andreas Libavios

Más tarde, Johann Kunkel (1677) y Stahl (1702) manifestaron haber preparado zinc en un latón, pero fue el químico Anto Von Swab en 1742 y Andreas Marggraf en 1746 quienes aislaron el elemento.

El procedimiento incluyó años de investigaciones sobre los métodos de extracción más económicos, cuando utilizaron compuestos como la calamina y la misma metalurgia del zinc.

Luego, en 1743 se fundó la empresa Bristol, siendo el primer establecimiento para la fundición y producción de artículos con zinc a escala mundial.

Actualmente, el zinc es utilizado para actividades de construcción como techos en forma de placas, superficies para las paredes y otros objetos domésticos.