Zinco

Ocorrência, usos, e propriedades

Um pouco mais abundante que o cobre, o zinco compõe uma média de 65 gramas (2,3 onças) de cada tonelada de crosta terrestre. O principal mineral de zinco é o sulfato de esfalerite (zinco blende), que, juntamente com os seus produtos de oxidação smithsonite e hemimorfito, constituem a quase totalidade do minério de zinco do mundo. O zinco nativo tem sido reportado pela Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos, e os principais produtores de zinco do início do século XXI são a China, Austrália e Peru. Para as propriedades mineralógicas do zinco, ver elemento nativo.

Zinco é um oligoelemento essencial no corpo humano, onde se encontra em alta concentração nos glóbulos vermelhos como parte essencial da enzima anidrase carbónica, que promove muitas reacções relacionadas com o metabolismo do dióxido de carbono. O zinco presente no pâncreas pode ajudar no armazenamento da insulina. O zinco é um componente de algumas enzimas que digerem proteínas no tracto gastrointestinal. A deficiência de zinco nas árvores de frutos e nozes causa doenças como a roseta pecan, folha pequena, e folha mosqueada. O zinco funciona na hemosicotipsina do sangue dos caracóis para transportar oxigénio de uma forma análoga ao ferro na hemoglobina do sangue humano.

O zinco metálico é produzido através da torrefacção dos minérios sulfuretos e depois ou lixivia o produto oxidado em ácido sulfúrico ou funde-o num alto-forno. O zinco é obtido da solução lixiviada por electrólise ou é condensado a partir do gás do alto-forno e depois destilado de impurezas. Para informações específicas sobre a extracção, recuperação e refinação de zinco, ver processamento de zinco.

Os principais usos do zinco metálico são na galvanização de ferro e aço contra a corrosão e na fabricação de latão e ligas para fundição sob pressão. O próprio zinco forma um revestimento impermeável do seu óxido na exposição à atmosfera, e portanto o metal é mais resistente às atmosferas comuns do que o ferro e corrói a uma taxa muito mais baixa. Além disso, como o zinco tende a oxidar em preferência ao ferro, é dada alguma protecção à superfície do aço, mesmo que alguma seja exposta através de fissuras. O revestimento de zinco é formado por galvanização por imersão a quente ou electrogalvanização.

A galvanização por imersão a quente é o procedimento mais comum para revestir aço com zinco. Este pode ser um processo por lotes conhecido como galvanização geral ou um revestimento contínuo de bobinas de tira de aço. Na galvanização geral, o aço é decapado em ácido, tratado com agentes fluxantes, e depois mergulhado num banho de zinco fundido a cerca de 450 °C (840 °F). Formam-se camadas de liga de ferro-zinco na superfície e são revestidas com uma camada exterior de zinco. Os objectos assim tratados variam desde pequenas porcas e parafusos a caixilhos de janelas de aço e vigas grandes utilizadas na construção. Um grau normal de zinco contendo até 1,5% de chumbo é normalmente utilizado neste processo.

Na electrogalvanização, o zinco é depositado sobre uma haste de aço em até 20 células de revestimento electrolítico consecutivas. Existem vários desenhos de células de sucesso; a simples célula vertical é aqui discutida para explicar o princípio. A tira, ligada ao lado negativo de uma corrente contínua através de rolos condutores de grande diâmetro localizados acima e entre duas células, é mergulhada num tanque de electrólito por um rolo de lavatório submerso. Os ânodos parcialmente submersos, em oposição à faixa, são ligados ao lado positivo da corrente eléctrica por barras pesadas de autocarro. Os cátions de zinco (isto é, átomos de zinco com carga positiva) presentes no electrólito são convertidos pela corrente em átomos de zinco regulares, que se depositam na tira. O banho é fornecido com catiões de zinco quer por ânodos de zinco, que são continuamente dissolvidos pela corrente directa, quer por compostos de zinco continuamente adicionados ao electrólito. Neste último caso, os ânodos são feitos de materiais insolúveis, tais como titânio revestido com óxido de irídio. O electrólito é uma solução ácida de sulfureto de zinco ou cloreto de zinco com outras adições de banho para melhorar a qualidade do revestimento e a eficiência da corrente. A espessura do revestimento é mais fácil de controlar do que no processo de imersão a quente devido à boa relação entre a corrente eléctrica e o zinco depositado.

O eléctrodo negativo (lata externa) num tipo comum de célula seca eléctrica é composto de zinco. Outra série importante de ligas são as formadas pela adição de 4 a 5% de alumínio ao zinco; estas têm um ponto de fusão relativamente baixo mas possuem boas propriedades mecânicas e podem ser fundidas sob pressão em matrizes de aço. Quantidades consideráveis de zinco na forma laminada são utilizadas para telhados, particularmente na Europa; pequenas adições de cobre e titânio melhoram a resistência à fluência – isto é, a resistência à deformação gradual.

Zinco fundido a frio tem uma superfície prateada azulada mas oxida lentamente no ar para formar uma película de óxido de protecção cinzenta. O zinco altamente puro (99,99 por cento) é dúctil; o chamado prime western grade (99,8 por cento puro) é quebradiço quando frio mas acima de 100 °C (212 °F) pode ser enrolado em folhas que permanecem flexíveis. O zinco cristaliza-se na estrutura hexagonal fechada. Quando o ferro e o zinco juntos são expostos a um meio corrosivo, constituem uma célula electrolítica, e o zinco é atacado (oxidado ao ião Zn2+) de preferência devido ao seu potencial de eléctrodo mais elevado. Esta chamada protecção sacrificial, juntamente com a muito maior resistência à corrosão do zinco sob condições atmosféricas, é a base da galvanização.

Zinco natural é uma mistura de cinco isótopos estáveis: 64Zn (48,6%), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%), e 70Zn (0,6%).