30 Zn Zinc 65,38
Metal de transición bloque-d Periodo 4 Grupo 12

Zinc

Zn · Elemento 30 · Metal de transición

El metal sacrificial: el zinc se corroe para que no lo haga el acero que recubre.

Estado a 20°C Sólido
Masa atómica 65,38 u
Configuración electrónica[Ar] 3d¹⁰ 4s²

Estructura

El átomo de zinc

No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

Cada barra muestra dónde se sitúa zinc entre los 118 elementos según esa propiedad.

Física

Densidad 7,134 g/cm³ 43%
Punto de fusión 692,9 K 35%
Punto de ebullición 1180 K 29%
Calor específico 0,388 J/g·K
Conductividad térmica 116 W/m·K 84%

Atómica

Radio atómico 134 pm 21%
Radio covalente 122 pm
Radio de Van der Waals 139 pm

Electrónica

Electronegatividad 1,65 54%
Energía de ionización 906 kJ/mol 82%
Afinidad electrónica

Presencia

Abundancia en la corteza 70 mg/kg 80%

Identidad

SímboloZn
Número atómico30
Masa atómica65,38 u
CategoríaMetal de transición
Bloqued
Estructura cristalinaempaquetamiento compacto hexagonal
Estados de oxidación-2, +1, +2
Descubierto1746
Descubierto porAndreas Marggraf

Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.

Tamaño, a escala

¿Qué tamaño tiene el átomo de zinc?

Radio de 134 pm: es decir, 0,134 nm, por lo que aproximadamente 3,73 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.

Intervalo térmico

Sólido, líquido, gas y cuándo

Zinc es líquido en un intervalo de 487 K, desde 693 K hasta 1180 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Zinc se encuentra en el periodo 4, grupo 12. Todos los elementos del grupo 12 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.

Otros Metales de transición

Todos los metales de transición

La historia

Qué es zinc y cómo lo descubrimos

Metal de color blanco azulado. Nutriente esencial y protector del acero contra la oxidación.

El descubrimiento de zinc

El metal antiguo con un nombre moderno

La historia del descubrimiento del zinc abarca milenios y conecta la metalurgia antigua con la química moderna. A diferencia de los elementos descubiertos en matraces de laboratorio, el zinc surgió de las necesidades prácticas de los artesanos y de la curiosidad de los alquimistas.

Comienzos antiguos

Las pruebas arqueológicas de la civilización del valle del Indo (2500 a. C.) revelan artefactos de latón que contienen zinc, lo que sugiere un conocimiento temprano de los minerales que contienen zinc. Sin embargo, estos antiguos metalurgistas producían zinc sin saberlo mediante procesos de cementación: calentaban cobre con calamina rica en zinc (carbonato de zinc) en crisoles y creaban latón sin aislar nunca el zinc puro.

La producción romana de latón floreció alrededor del año 20 a. C., con talleres en la actual Bélgica y Alemania que perfeccionaron técnicas que influirían en la metalurgia europea durante siglos. Los romanos llamaban a su mineral que contenía zinc «cadmia»; reconocían su valor, pero nunca comprendieron su verdadera naturaleza.

Dominio asiático

Mientras los europeos tenían dificultades con la volatilidad del zinc, los metalurgistas indios lograron producir zinc puro en el siglo XII. En las minas de Zawar, en Rajastán, desarrollaron técnicas revolucionarias de destilación en retortas: calentaban minerales de zinc en recipientes de arcilla sellados y condensaban el vapor en tubos de bambú enfriados con agua, un proceso 500 años adelantado a los métodos europeos.

Reconocimiento europeo

El médico y alquimista alemán Andreas Libavius describió por primera vez el zinc metálico en la literatura europea en 1597 y lo llamó «estaño indio». Sin embargo, el estudio sistemático tuvo que esperar a Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782), hijo de un boticario de Berlín que se convirtió en uno de los pioneros de la química.

En 1746, Marggraf realizó los experimentos definitivos que establecieron al zinc como un elemento distinto. En su laboratorio privado, calentó cuidadosamente calamina con carbón vegetal en retortas selladas y recogió el condensado plateado que se formó. Su meticulosa documentación demostró que el zinc no era simplemente una forma impura de estaño o plomo, como se había creído anteriormente.

Revolución industrial

El verdadero avance llegó con la patente de William Champion de 1738 para la fundición de zinc a gran escala en Bristol, Inglaterra. El proceso de Champion utilizaba enormes retortas capaces de producir 200 libras de zinc al día, iniciando la era industrial del zinc y haciendo posible la revolución de la galvanización que transformaría la construcción del siglo XIX.

Aplicaciones

Para qué se utiliza zinc

Aplicaciones industriales: el combatiente de la corrosión

El zinc es uno de los protectores más versátiles de la industria, y su principal superpoder es la galvanización: el proceso que ahorra miles de millones de dólares al año en daños a infraestructuras. Cuando el acero se galvaniza mediante inmersión en caliente, se sumerge en zinc fundido a 450°C, creando un enlace metalúrgico que forma varias capas de aleación de zinc-hierro. Este proceso protege desde las barreras de seguridad de las autopistas hasta la reciente renovación de la Torre Eiffel.

Tecnologías de galvanización

La galvanización moderna emplea varias técnicas avanzadas. Las líneas de galvanización continua pueden procesar bobinas de acero a velocidades de hasta 600 metros por minuto, aplicando recubrimientos de zinc de tan solo 7 micras que proporcionan décadas de protección. La electrogalvanización utiliza soluciones de sulfato de zinc y un control preciso de la corriente para depositar recubrimientos ultrasuaves en los paneles de carrocería, garantizando el acabado impecable de tu automóvil.

Revolución de la fundición a presión

La fundición a presión de zinc crea los componentes complejos que se esconden a plena vista a tu alrededor. El proceso inyecta aleaciones de zinc fundido (normalmente Zamak 3, 5 o 7) en moldes de acero de precisión a presiones superiores a 1,000 psi. Así se produce desde las bisagras de tu computadora portátil y las estructuras de los teléfonos inteligentes hasta las carcasas de transmisiones automotrices y los accesorios decorativos, con tolerancias medidas en milésimas de pulgada.

Tecnología de baterías

En las baterías alcalinas, el polvo de zinc actúa como ánodo en un electrolito de hidróxido de potasio, proporcionando los confiables 1.5V que alimentan innumerables dispositivos. Las baterías avanzadas de zinc-aire para audífonos logran densidades de energía comparables a las de los sistemas de litio al utilizar el oxígeno atmosférico como cátodo, lo que las hace increíblemente ligeras y duraderas.

Fabricación de productos químicos

La producción de óxido de zinc implica el proceso francés (vaporizar zinc metálico a 950°C) o el proceso estadounidense (quemar vapor de zinc en atmósferas controladas). El óxido de zinc resultante actúa como catalizador esencial en la síntesis de metanol y como ingrediente clave en la vulcanización del caucho, donde funciona como activador de la reticulación del azufre que proporciona durabilidad a los neumáticos.

Zinc cotidiano: oculto a plena vista

  • Productos de cuidado personal
    • Protector solar (el óxido de zinc proporciona protección UV de amplio espectro)
    • Crema para la dermatitis del pañal (Desitin, A+D, Boudreaux's Butt Paste)
    • Champú anticaspa (Head & Shoulders, Selsun Blue)
    • Desodorantes y antitranspirantes (propiedades antimicrobianas)
  • Materiales de construcción
    • Techos y revestimientos galvanizados (duran más de 50 años)
    • Vallas de malla metálica y barreras de seguridad
    • Conductos de climatización y canalones
    • Clavos, tornillos y elementos de fijación
  • Industria automotriz
    • Paneles de carrocería y estructuras (resistencia a la corrosión)
    • Componentes de motor fundidos a presión y piezas de transmisión
    • Líneas de freno y sistemas de combustible
    • Molduras decorativas y emblemas
  • Electrónica y tecnología
    • Carcasas y electrodos de baterías (Duracell, Energizer)
    • Estructuras de teléfonos inteligentes y computadoras portátiles
    • Marcos de televisores y monitores
    • Carcasas de consolas de videojuegos
  • Salud y nutrición
    • Suplementos alimenticios (apoyo al sistema inmunitario)
    • Pastillas de zinc para el tratamiento del resfriado (Cold-Eeze, Zicam)
    • Ungüentos para la cicatrización de heridas
    • Cereales y alimentos fortificados con zinc

De dónde procede

Presencia natural

70 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 80 % de los elementos

El viaje cósmico del zinc

La historia del zinc comienza en los hornos nucleares de las estrellas masivas, donde la combustión del silicio y los procesos de captura de neutrones forjan este elemento esencial durante los últimos momentos antes del colapso estelar. Cuando estas estrellas explotan como supernovas, dispersan zinc por el cosmos, que finalmente se incorpora a nuevos sistemas planetarios como el nuestro.

Abundancia terrestre

La corteza terrestre contiene aproximadamente 70 partes por millón de zinc, lo que lo convierte en el 24.º elemento más abundante. Esta concentración se debe a los procesos iniciales de diferenciación planetaria, en los que el peso atómico moderado del zinc le permitió permanecer en el manto silicatado en lugar de hundirse hasta el núcleo de hierro-níquel.

Principales minerales de zinc

La esfalerita (ZnS) domina la producción mundial de zinc y representa el 95% de todo el mineral de zinc. Este mineral de sistema cristalino cúbico suele mostrar colores brillantes, desde amarillo miel hasta rojo intenso, debido a sustituciones de hierro y cadmio. Los principales yacimientos se formaron mediante procesos hidrotermales, cuando fluidos ricos en zinc precipitaron en entornos de piedra caliza.

La smithsonita (ZnCO₃) y la hemimorfita (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O) son minerales secundarios importantes formados por la meteorización de yacimientos primarios de sulfuros. Estas zonas oxidadas suelen crear espectaculares formaciones cristalinas apreciadas por los coleccionistas de minerales.

Distribución mundial

Los mayores yacimientos de zinc del mundo se concentran alrededor de antiguas fronteras tectónicas. La región de Broken Hill en Australia contiene algunos de los minerales de zinc-plomo-plata más ricos de la Tierra, formados hace 1.7 mil millones de años. La mina Antamina de Perú explota un enorme yacimiento de skarn donde la piedra caliza entró en contacto con magma intrusivo, creando condiciones ideales para la concentración de zinc.

Ciclo biológico

El zinc participa en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra mediante la meteorización, la absorción por las plantas y la precipitación marina. El agua oceánica contiene alrededor de 0.5 partes por mil millones de zinc, mientras que los organismos marinos lo concentran en sus tejidos y finalmente lo devuelven a los sedimentos al morir.

Manejo

Seguridad

Seguridad del zinc: esencial, pero equilibrado

El zinc presenta una paradoja fascinante: es esencial para la vida y, al mismo tiempo, potencialmente tóxico en exceso. Comprender este delicado equilibrio es fundamental para una manipulación segura y una buena salud biológica.

Importancia biológica frente a toxicidad

El cuerpo humano necesita entre 8 y 11 mg de zinc al día para más de 300 funciones enzimáticas, el funcionamiento del sistema inmunitario y la cicatrización de heridas. Sin embargo, la toxicidad aguda comienza alrededor de 225-450 mg y causa náuseas, vómitos y diarrea. La exposición crónica a más de 40 mg diarios puede interferir con la absorción de cobre y provocar anemia y disfunción inmunitaria.

Límites de exposición ocupacional

  • OSHA PEL: 5 mg/m³ (TWA de 8 horas) para humo de óxido de zinc
  • NIOSH REL: 5 mg/m³ (TWA de 10 horas) con un límite máximo de 10 mg/m³
  • ACGIH TLV: 2 mg/m³ de fracción respirable, 10 mg/m³ inhalable

Fiebre por humos metálicos

La fiebre por humos metálicos es el riesgo ocupacional más importante del zinc. La inhalación de humos de óxido de zinc durante la soldadura o la fundición provoca síntomas similares a los de la gripe que aparecen entre 4 y 12 horas después de la exposición: fiebre, escalofríos, náuseas y fatiga. Aunque rara vez es grave, se puede prevenir por completo con una ventilación adecuada y protección respiratoria.

Equipo de protección personal

  • Protección respiratoria: N95 como mínimo para polvo de zinc; suministro de aire para operaciones en caliente
  • Protección ocular: gafas de seguridad con protectores laterales; gafas cerradas para trabajos de desbaste
  • Protección cutánea: guantes de nitrilo; mangas largas para manipular compuestos de zinc
  • Ventilación: extracción localizada para soldadura; ventilación general para almacenamiento

Procedimientos de emergencia

Inhalación: retirar inmediatamente de la zona de exposición; proporcionar aire fresco y oxígeno si es necesario. Contacto con la piel: enjuagar con agua durante 15 minutos; quitar la ropa contaminada. Contacto con los ojos: irrigar con agua limpia durante 15 minutos; buscar atención médica. Ingestión: no provocar el vómito; proporcionar agua y buscar atención médica inmediata si la cantidad supera las dosis nutricionales.

Respuestas rápidas

Preguntas frecuentes sobre Zinc

¿Qué es Zinc?

Zinc (símbolo Zn) es el elemento 30 de la tabla periódica, un Metal de transición del periodo 4, grupo 12. El metal sacrificial: el zinc se corroe para que no lo haga el acero que recubre. A temperatura ambiente es un sólido.

¿Cuál es la configuración electrónica de Zinc?

La configuración electrónica en estado fundamental de Zinc es [Ar] 3d¹⁰ 4s², con 4 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 2.

¿Cuáles son los puntos de fusión y ebullición de Zinc?

Zinc se funde a 692.9 K (419.7 °C) y hierve a 1180 K (906.9 °C).

¿Cuál es la masa atómica de Zinc?

La masa atómica estándar de Zinc es 65.38 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.

¿Qué densidad tiene Zinc?

Zinc tiene una densidad de 7.134 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Zinc es aproximadamente 7.1 veces más pesado.

¿Cuál es la electronegatividad de Zinc?

Zinc tiene una electronegatividad de Pauling de 1.65. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.

¿Quién descubrió Zinc y cuándo?

Zinc fue descubierto en 1746 por Andreas Marggraf. Recibe su nombre de alemán Zinke, «punta».

¿Qué tan común es Zinc en la Tierra?

Zinc constituye aproximadamente 70 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.