Zinco (Zn)
Com origem na palavra alemã “zink”, o zinco(Zn) é um elemento metálico, brilhante, e muito presente na vida humana. A muitos anos usado pelo homem, uma de suas mais antigas utilizações está presente na obra do alquimista Paracelso, no século XV. No século XII era produzido na Índia, extraído de minerais e materiais orgânicos. Após um químico alemão chamado Andreas Sigismund Marggraf fazer a fusão da calamina com carvão mineral, resultou na obtenção do zinco isolado. Um dos elementos mais abundantes na Terra, ele é encontrado na atmosfera, no solo, na água e na maioria dos alimentos.
- Características
Número atômico: 30 Classificação: metal de transição (2B) Peso atômico: 65,37 Densidade: (a 25°C): 7140 kg/m³ Dureza: 2,5 (escala de Mohs) Ponto de fusão: 419,5 °C (692,7 K) Ponto de ebulição: 907 °C(1180 K)
- Estado : quando puro e em temperatura ambiente, o zinco se apresenta no estados sólido. Bastante maleável entre 100°C e 150°C. Possui um baixo ponto de fusão e possui uma boa fusibilidade.
- Condutividade : o zinco é um metal que possui uma condutibilidade razoável, sendo sua condução elétrica 3,5 vezes menor do que a da prata(Ag). Sua condutividade térmica também é razoável sendo 2 vezes menor do que a do alumínio.
- Resistividade: o zinco não é um metal bastante resistente. É bastante maleável quando puro. Porém podemos citar as ligas do zinco que são bastante usadas como fôrmas para produção de peças industriais.
- Coloração: quando puro, o zinco apresenta uma cor branca-azulada e brilhante.
- Oxidação: o zinco é um composto bastante reagente, sendo oxidado facilmente em óxido de zinco. Tal fato é bastante usado na galvanização de telhas de aço e em produtos domésticos. Isso é feito pois o zinco possui uma própria defesa contra a oxidação. No caso das telhas de aço, elas são galvanizadas com zinco antes de serem colocadas, assim quando há o contato com o ambiente externo, o zinco oxida formando o óxido de zinco, tal óxido em contato com a água da chuva ou com a humidade forma o hidróxido de zinco, material poroso e com consistência gelatinosa, bastante solúvel em água. O gás carbônico reage com o hidróxido formando o carbonato de zinco, material duro, resistente, pouco solúvel e pouco reativo, ideal para a proteção das telhas.
- Dano a saúde humana: composto importante na dieta humana, porém deve servir de aviso que a ingestão de grandes quantidades de zinco podem ocasionar problemas como vômitos e dores abdominais. Se persistir a ingestão pode lesionar o pâncreas, causar anemia e a diminuição do colesterol HDL. Se inalado em grande quantidade, por via nasal ou oral, pode provocar febre, desconforto pulmonar, calafrios e gastroenterite. Tais sintomas são passageiros quando cessado a inalação do metal.
- Origem: as principais derivações do zinco são: a blenda, a esmitsonita, a calamina e a zincita, que derivam os seguintes compostos: sulfeto de zinco, carbonato de zinco, silicato básico de zinco e óxido de zinco, respectivamente.
- Dureza: não é um material duro, porém quando sofrido reações químicas transformado em carbonato de zinco, ele apresenta uma dureza maior.
- Susceptibilidade: nos alimentos quando submetidos a altas temperaturas, o zinco presente é perdido em parte, ou quando o alimento é processado também há perda de uma porcentagem do total de zinco presente no alimento. Sua susceptibilidade magnética é característica de uma substância diamagnética, ou seja, ela é negativa e constante.
Aplicações
- Usado na galvanização de estruturas de aço. Este processo consiste na electrodeposição de uma fina película de zinco sobre as peças a proteger.
Pode ser aditivo de certas borrachas e tintas.
- O zinco pode ainda utilizar-se como electrodo nas vulgares pilhas secas.
- Os principais compostos de zinco são o óxido de zinco (ZnO), utilizado nas indústrias de cerâmica, borracha e ainda no fabrico de tintas. O sulfato de zinco (ZnSO4) tem aplicação na indústria têxtil e no enriquecimento de solos pobres em zinco. O cloreto de zinco é usado para preservar madeiras bem como desodorizante em diversos fluidos.
Ligas
ZAMAC: foi desenvolvida nos Estados Unidos, no início do século passado com formulações adequadas para a aplicação em processos de fundição por pressão. O seu nome teve origem nas iniciais dos elementos formadores da liga: Z (Zinco), A (Alumínio), Ma (Magnésio) e C (Cobre).
Liga ZN4: Liga de zinco SHG contendo alumínio na faixa de 30 a 90 ppm. Essa liga permite melhor homogeneização do banho de galvanização a quente, melhor escorrimento do zinco e melhor uniformidade da camada nas peças zincadas.
Latão: mistura de zinco com cobre. Liga utilizada para decoração por sua aparência, baixo atrito em aplicações onde é necessário, como fechaduras, engrenagens, rolamentos, munições, e válvulas, canalizações eléctricas e aplicações de requisições antioxidantes.
Esfarelita: ZnFeS (67,0%)
Smithsonita: ZnCO3 (52,0%)
Hemimorfita: Zn4Si2O7,(OH)2.H2O (54,2%)
Curiosidades
- Reciclagem: Atualmente, cerca de 70% do zinco produzido no mundo provém de minérios e 30% de zinco reciclado ou secundário. O nível de reciclagem é crescente a cada ano, em sintonia com o progresso na tecnologia de produção de zinco e de reciclagem de zinco.
- É o terceiro metal mais consumido no mundo, estando atrás do alumínio e do cobre.
- O Brasil é o décimo segundo maior produtor de Minério de Zinco, com produção aproximada de 178 mil toneladas em 2010. A China é a maior produtora.
- Na década de 40 observou-se que na superfície do aço galvanizado formava-se com o tempo pelos de zinco (zinc whiskers) que liberados ao ambiente provocavam curtos-circuitos e falhas em componentes eletrônicos. Estes pelos se formam após um período de incubação que pode durar dias ou anos, e crescem num ritmo da ordem de 1 mm por ano.
- No link abaixo temos a queima de zinco com enxofre formando o sulfeto de zinco, que pode ser utilizado em tintas fosforecentes.
https://www.youtube.com/watch?v=lqLlmXmMiFQ
Resumo
- É um metal branco-azulado, que tem o maior coeficiente de dilatação entre os metais. É quebradiço à temperatura ambiente, estado que muda entre 100-150oC, quando se torna mole e maleável, o que permite sua redução a finas chapas e fios. Acima de 200oC, volta a ser quebradiço, podendo ser reduzido a pó a 250oC.
- A resistência à tração varia entre limites amplos, em função do processo usado na fabricação das peças. O valor mais baixo se aplica a peças fundidas; quando se aplica um processo de laminação, o valor se eleva em aproximadamente 10 a 12 vezes. Da mesma maneira se eleva o alongamento, porém num proporção diferente, bem maior.
- O zinco é estável quimicamente no ar, após se recobrir com uma fina película de óxido ou carbonato de zinco. É atacado rapidamente por ácidos e bases. Em contato com outros metais e na presença de umidade, existe facilidade de formação de elementos galvânicos, que corroem ou dissolvem o zinco. O metal que menos corroe o zinco é o aço, o qual pode, assim, ser usado para recobrimento e proteção do zinco. O zinco é ainda usado para revestimento - a zincagem - através de zincagem a fogo (imersão em estado de fusão), aplicação por pulverização, ou zincagem eletrolítica.
- Ligas de zinco - resultam sobretudo da união de zinco com aluminio e cobre, a fim de elevar sua resistência à tração e demais propriedades mecânicas. Ligas cristalinas Zn-Al-Cu levam a cristais mistos, que se transformam com o tempo, conseqüentemente apresentam o chamado envelhecimento, que se faz notar inclusive por uma elevação do volume, com conseqüente redução das características mecânicas do alongamento, etc. Acrescentam-se ainda corrosões intercristalinas pela ação da umidade e do calor. Nesse sentido, destaca-se a ação do alumínio, de modo negativo. Caso tal comportamento comprometa a peça, deve-se acrescentar magnésio e lítio, que reduzem o efeito corrosivo. O combate ao envelhecimento é obtido, de um lado, usando-se zinco com pureza 99,99%, e do outro, pelo acréscimo de pequena quantidade de magnésio (0,1%).
- As ligas de Al-Zn não apresentam envelhecimento, além de se destacarem por uma dilatação mínima. Para a fusão sobre pressão, as ligas com 4% de Al, 0,6% de Cu, 0,05% de Mg e o resto de zinco, têm apresentados os melhores resultados.
- Nas aplicações elétricas, o zinco predominante usado tem pureza 99,99%, em forma de liga com 0,9% de Al, 0,5% de Cu, com uma condutividade elétrica de 16 a 17m/mm2 e uma resistência à tração de 18 a 20 kgf/mm2 perante um alongamento de 40-55%. Essa liga é de fácil soldagem. Comparado com o cobre, a seção transversal de tais fios deve ser 3,3 vezes maior. A diferença entre os coeficientes de dilatação dessa liga e do material dos conetores, pode fazer com que o contato se solte, depois da passagem da corrente.
- Uma eventual camada de óxido de zinco é bem mais mole e, por isso, de remoção mais fácil que a do cobre. O uso do zinco com metal condutor é limitado a elementos galvânicos (pilha de Leclanché) e a certos elementos de ligação em forma de fios e contatos.
- O zinco é um elemento excencial para a saúde humana, estando presente na maioria dos alimentos que ingerimos. Porém o excesso de zinco no organismo pode levar a complicações como náuseas e febre. Se inalado em forma de pó pode causar desconforto pulmonar, febre e crises respiratórias. Se sessado a ingestão, os sintomas desaparecem. Se a ingestão for ininterrupta ou se for um fato diário, pode ocasionar lesões em órgão internos e complicações no aparelho respiratório.
Referência bibliográfica
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/zinco/
http://www.arcelormittal2014.com.br/Artigo.aspx?id=22
http://www.icz.org.br/zinco-produtos.php
http://www.cetesb.sp.gov.br/userfiles/file/laboratorios/fit/Zinco.pdf
http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_tabela/030_zinco.html