Cinc

Ocurrencia, usos y propiedades

Un poco más abundante que el cobre, el zinc constituye una media de 65 gramos (2,3 onzas) de cada tonelada de la corteza terrestre. El principal mineral de zinc es el sulfuro de esfalerita (blenda de zinc), que, junto con sus productos de oxidación, la smithsonita y la hemimorfita, constituyen casi todo el mineral de zinc del mundo. Se ha informado de la existencia de zinc nativo en Australia, Nueva Zelanda y Estados Unidos, y los principales productores de zinc de principios del siglo XXI son China, Australia y Perú. Para conocer las propiedades mineralógicas del zinc, véase elemento nativo.

El zinc es un oligoelemento esencial en el cuerpo humano, donde se encuentra en alta concentración en los glóbulos rojos como parte esencial de la enzima anhidrasa carbónica, que promueve muchas reacciones relacionadas con el metabolismo del dióxido de carbono. El zinc presente en el páncreas puede contribuir al almacenamiento de la insulina. El zinc es un componente de algunas enzimas que digieren las proteínas en el tracto gastrointestinal. La carencia de zinc en los árboles frutales y de frutos secos provoca enfermedades como la roseta de la nuez, la hoja pequeña y la hoja moteada. El zinc funciona en la hemosicotipsina de la sangre de los caracoles para transportar oxígeno de forma análoga al hierro en la hemoglobina de la sangre humana.

El zinc metálico se produce tostando los minerales de sulfuro y luego lixiviando el producto oxidado en ácido sulfúrico o fundiéndolo en un alto horno. El zinc se obtiene de la solución de lixiviación por electrólisis o se condensa a partir del gas del alto horno y luego se destila de las impurezas. Para información específica sobre la minería, recuperación y refinación del zinc, ver procesamiento del zinc.

Los principales usos del zinc metálico son la galvanización del hierro y el acero contra la corrosión y la fabricación de latones y aleaciones para la fundición a presión. El zinc forma una capa impermeable de su óxido al exponerse a la atmósfera, por lo que el metal es más resistente a las atmósferas ordinarias que el hierro y se corroe a un ritmo mucho menor. Además, dado que el zinc tiende a oxidarse más que el hierro, la superficie del acero queda protegida en cierta medida, incluso si parte de ella queda expuesta a través de grietas. El revestimiento de zinc se forma mediante galvanización en caliente o electrogalvanización.

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El galvanizado en caliente es el procedimiento más común para recubrir el acero con zinc. Puede tratarse de un proceso por lotes conocido como galvanizado general o de un recubrimiento continuo de bobinas de fleje de acero. En el galvanizado general, el acero se decapa en ácido, se trata con agentes fundentes y luego se sumerge en un baño de zinc fundido a unos 450 °C (840 °F). Se forman capas de aleación de hierro y zinc en la superficie y se cubren con una capa exterior de zinc. Los objetos así tratados van desde pequeñas tuercas y tornillos hasta marcos de ventanas de acero y grandes vigas utilizadas en la construcción. En este proceso se utiliza normalmente un grado ordinario de zinc que contiene hasta un 1,5 por ciento de plomo.

En la electrogalvanización, el zinc se deposita sobre un trozo de acero en hasta 20 celdas de recubrimiento electrolítico consecutivas. Hay varios diseños de celdas que han tenido éxito; aquí se habla de la celda vertical simple para explicar el principio. La banda, conectada al lado negativo de una corriente continua a través de rodillos conductores de gran diámetro situados por encima y entre dos celdas, se sumerge en un tanque de electrolito mediante un rodillo de hundimiento sumergido. Los ánodos parcialmente sumergidos, opuestos a la banda, se conectan al lado positivo de la corriente eléctrica mediante pesadas barras conductoras. Los cationes de zinc (es decir, los átomos de zinc cargados positivamente) presentes en el electrolito son convertidos por la corriente en átomos de zinc regulares, que se depositan en la banda. El baño se abastece de cationes de zinc mediante ánodos de zinc, que se disuelven continuamente con la corriente continua, o mediante compuestos de zinc que se añaden continuamente al electrolito. En este último caso, los ánodos son de materiales insolubles, como el titanio recubierto de óxido de iridio. El electrolito es una solución ácida de sulfuro de zinc o de cloruro de zinc con otras adiciones al baño para mejorar la calidad del recubrimiento y la eficacia de la corriente. El espesor del recubrimiento es más fácil de controlar que en el proceso de inmersión en caliente debido a la buena relación entre la corriente eléctrica y el zinc depositado.

El electrodo negativo (lata exterior) en un tipo común de pila seca eléctrica está compuesto de zinc. Otra serie importante de aleaciones son las formadas por la adición de 4 a 5 por ciento de aluminio al zinc; éstas tienen un punto de fusión relativamente bajo pero poseen buenas propiedades mecánicas y pueden fundirse a presión en matrices de acero. Se utilizan cantidades considerables de zinc en forma de rollo para techos, sobre todo en Europa; pequeñas adiciones de cobre y titanio mejoran la resistencia a la fluencia, es decir, la resistencia a la deformación gradual.

El zinc recién fundido tiene una superficie plateada azulada pero se oxida lentamente en el aire para formar una película de óxido protectora grisácea. El zinc de alta pureza (99,99%) es dúctil; el llamado grado occidental de primera calidad (99,8% de pureza) es quebradizo cuando se enfría, pero por encima de los 100 °C (212 °F) puede enrollarse en láminas que siguen siendo flexibles. El zinc cristaliza en una estructura hexagonal cerrada. Cuando el hierro y el zinc se exponen juntos a un medio corrosivo, constituyen una célula electrolítica, y el zinc es atacado (oxidado al ion Zn2+) preferentemente debido a su mayor potencial de electrodo. Esta denominada protección de sacrificio, unida a la mucho mayor resistencia a la corrosión del zinc en condiciones atmosféricas, es la base del galvanizado.

El zinc natural es una mezcla de cinco isótopos estables: 64Zn (48,6 por ciento), 66Zn (27,9 por ciento), 67Zn (4,1 por ciento), 68Zn (18,8 por ciento) y 70Zn (0,6 por ciento).