30 Zn Zinco 65.38
Metallo di transizione d-block Period 4 Group 12

Zinco

Zn · Element 30 · Zinc group

The sacrificial metal: zinc corrodes so that the steel it coats does not.

STATO A 20°C Solido
MASSA ATOMICA 65.38 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d¹⁰ 4s²

Struttura

L'atomo di zinco

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca zinco tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 7.134 g/cm³ 43%
Punto di Fusione 692.9 K 35%
Punto di Ebollizione 1180 K 29%
Calore specifico 0.388 J/g·K
Conduttività Termica 116 W/m·K 84%

Atomico

Raggio Atomico 134 pm 21%
Raggio covalente 122 pm
Raggio di van der Waals 139 pm

Elettronico

Elettronegatività 1.65 54%
energia di ionizzazione 906 kJ/mol 82%
Affinità Elettronica

Presenza

Abbondanza nella crosta 70 mg/kg 80%

Identità

SimboloZn
Numero atomico30
Massa atomica65.38 u
CategoriaMetallo di transizione
Bloccod
Struttura cristallinaimpacchettamento compatto esagonale
Stati di ossidazione-2, +1, +2
Scoperto1746
Scoperto daAndreas Marggraf

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is a zinco atom?

Radius 134 pm — that is 0.134 nm, so about 3731 million of them side by side would span a millimetre.

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

Zinco is liquid over a 487 K window, from 693 K to 1180 K.

Dove si trova

Posizione nella tavola

Zinco sits in period 4, group 12. Everything in group 12 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER METALLI DI TRANSIZIONE

All metalli di transizione

La storia

Che cos'è zinco e come lo abbiamo scoperto

Metallo bianco-bluastro. Nutriente essenziale e protegge l'acciaio dalla ruggine.

The discovery of zinco

Il metallo antico dal nome moderno

La storia della scoperta dello zinco attraversa millenni, collegando l'antica metallurgia alla chimica moderna. A differenza degli elementi scoperti in matracci di laboratorio, lo zinco è emerso dalle esigenze pratiche degli artigiani e dalla curiosità degli alchimisti.

Origini antiche

Le prove archeologiche provenienti dalla civiltà della valle dell'Indo (2500 a.C.) rivelano manufatti in ottone contenenti zinco, suggerendo una conoscenza precoce dei minerali contenenti zinco. Tuttavia, questi antichi metallurgisti producevano inconsapevolmente zinco attraverso processi di cementazione: riscaldavano il rame con calamina ricca di zinco (carbonato di zinco) nei crogioli, creando ottone senza mai isolare lo zinco puro.

La produzione romana dell'ottone prosperò intorno al 20 a.C.; le officine dell'odierno Belgio e della Germania perfezionarono tecniche che avrebbero influenzato la metallurgia europea per secoli. I Romani chiamavano il loro minerale contenente zinco "cadmia", riconoscendone il valore ma senza comprenderne la vera natura.

Maestria asiatica

Mentre gli europei faticavano a gestire la volatilità dello zinco, i metallurgisti indiani raggiunsero la produzione di zinco puro entro il XII secolo. Nelle miniere di Zawar, nel Rajasthan, svilupparono rivoluzionarie tecniche di distillazione in storte, riscaldando i minerali di zinco in recipienti di argilla sigillati e condensando il vapore in tubi di bambù raffreddati con acqua: un processo avanti di 500 anni rispetto ai metodi europei.

Riconoscimento europeo

Il medico e alchimista tedesco Andreas Libavius descrisse per primo lo zinco metallico nella letteratura europea nel 1597, chiamandolo "stagno indiano". Tuttavia, lo studio sistematico dovette attendere Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782), figlio di un farmacista berlinese che divenne uno dei pionieri della chimica.

Nel 1746, Marggraf condusse gli esperimenti decisivi che stabilirono lo zinco come elemento distinto. Lavorando nel suo laboratorio privato, riscaldò con cura la calamina insieme al carbone in storte sigillate, raccogliendo il condensato argenteo che si formava. La sua meticolosa documentazione dimostrò che lo zinco non era semplicemente una forma impura dello stagno o del piombo, come si era creduto in precedenza.

Rivoluzione industriale

La vera svolta arrivò con il brevetto del 1738 di William Champion per la fusione dello zinco su larga scala a Bristol, in Inghilterra. Il processo di Champion utilizzava enormi storte capaci di produrre 200 libbre di zinco al giorno, inaugurando l'era industriale dello zinco e rendendo possibile la rivoluzione della zincatura, che avrebbe trasformato l'edilizia del XIX secolo.

Applicazioni

A cosa serve zinco

Applicazioni industriali: il combattente della corrosione

Lo zinco è uno dei protettori più versatili dell'industria; il suo principale superpotere è la zincatura, il processo che ogni anno evita miliardi di dollari di danni alle infrastrutture. Quando l'acciaio viene zincato a caldo per immersione, viene immerso nello zinco fuso a 450°C, creando un legame metallurgico che forma diversi strati di leghe zinco-ferro. Questo processo protegge ogni cosa, dai guardrail autostradali al recente restauro della Torre Eiffel.

Tecnologie di zincatura

La zincatura moderna impiega diverse tecniche all'avanguardia. Le linee di zincatura continua possono lavorare bobine d'acciaio a velocità fino a 600 metri al minuto, applicando rivestimenti di zinco sottili appena 7 micron, ma capaci di garantire decenni di protezione. La zincatura elettrolitica utilizza soluzioni di solfato di zinco e un controllo preciso della corrente per depositare rivestimenti ultrauniformi sui pannelli della carrozzeria, assicurando una finitura impeccabile dell'auto.

Rivoluzione della pressofusione

La pressofusione dello zinco crea i complessi componenti che si nascondono in bella vista intorno a voi. Il processo inietta leghe di zinco fuse (generalmente Zamak 3, 5 o 7) in stampi d'acciaio di precisione a pressioni superiori a 1.000 psi. In questo modo si producono cerniere per computer portatili e strutture per smartphone, scatole del cambio automobilistico e accessori decorativi, con tolleranze misurate in millesimi di pollice.

Tecnologia delle batterie

Nelle batterie alcaline, la polvere di zinco funge da anodo in un elettrolita di idrossido di potassio, fornendo gli affidabili 1,5V che alimentano innumerevoli dispositivi. Le avanzate batterie zinco-aria per apparecchi acustici raggiungono densità energetiche paragonabili a quelle dei sistemi al litio utilizzando l'ossigeno atmosferico come catodo, risultando incredibilmente leggere e durature.

Produzione chimica

La produzione dell'ossido di zinco comprende il processo francese (vaporizzazione dello zinco metallico a 950°C) oppure il processo americano (combustione del vapore di zinco in atmosfere controllate). L'ossido di zinco risultante funge da catalizzatore fondamentale nella sintesi del metanolo e da ingrediente chiave nella vulcanizzazione della gomma, dove agisce da attivatore per la reticolazione dello zolfo che conferisce agli pneumatici la loro resistenza.

Lo zinco di ogni giorno: nascosto in bella vista

  • Prodotti per la cura della persona
    • Creme solari (l'ossido di zinco offre protezione UV ad ampio spettro)
    • Creme contro gli arrossamenti da pannolino (Desitin, A+D, Boudreaux's Butt Paste)
    • Shampoo antiforfora (Head & Shoulders, Selsun Blue)
    • Deodoranti e antitraspiranti (proprietà antimicrobiche)
  • Materiali da costruzione
    • Coperture e rivestimenti metallici zincati (durano 50+ anni)
    • Recinzioni a maglie e guardrail
    • Condotti HVAC e grondaie
    • Chiodi, viti e dispositivi di fissaggio
  • Industria automobilistica
    • Pannelli della carrozzeria e telai (resistenza alla corrosione)
    • Componenti del motore pressofusi e parti del cambio
    • Tubi dei freni e sistemi di alimentazione
    • Modanature decorative ed emblemi
  • Elettronica e tecnologia
    • Involucri e elettrodi delle batterie (Duracell, Energizer)
    • Strutture per smartphone e computer portatili
    • Ghiere di televisori e monitor
    • Involucri delle console per videogiochi
  • Salute e nutrizione
    • Integratori alimentari (supporto al sistema immunitario)
    • Pastiglie di zinco per il trattamento del raffreddore (Cold-Eeze, Zicam)
    • Pomate per la cicatrizzazione delle ferite
    • Cereali e alimenti fortificati con zinco

Da dove proviene

Presenza in natura

70 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 80% of elements

Il viaggio cosmico dello zinco

La storia dello zinco inizia nelle fornaci nucleari delle stelle massicce, dove la combustione del silicio e i processi di cattura dei neutroni forgiano questo elemento essenziale durante gli ultimi momenti prima del collasso stellare. Quando queste stelle esplodono come supernove, disperdono lo zinco nel cosmo, incorporandolo infine in nuovi sistemi planetari come il nostro.

Abbondanza terrestre

La crosta terrestre contiene circa 70 parti per milione di zinco, rendendolo il 24º elemento più abbondante. Questa concentrazione deriva dai primi processi di differenziazione planetaria, durante i quali il peso atomico moderato dello zinco gli ha permesso di rimanere nel mantello silicatico invece di sprofondare nel nucleo ferro-nichel.

Principali minerali dello zinco

La sfalerite (ZnS) domina la produzione mondiale di zinco, rappresentando il 95% di tutto il minerale di zinco. Questo minerale dal sistema cristallino cubico mostra spesso colori brillanti, dal giallo miele al rosso intenso, dovuti a sostituzioni di ferro e cadmio. I principali giacimenti si sono formati attraverso processi idrotermali, nei quali fluidi ricchi di zinco sono precipitati in ambienti calcarei.

Smithsonite (ZnCO₃) e emimorfite (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O) sono importanti minerali secondari formatisi attraverso l'alterazione meteorica di giacimenti primari di solfuri. Queste zone ossidate creano spesso spettacolari formazioni cristalline apprezzate dai collezionisti di minerali.

Distribuzione globale

I più grandi giacimenti di zinco del mondo si concentrano intorno ad antichi confini tettonici. La regione di Broken Hill in Australia contiene alcuni dei più ricchi minerali di zinco-piombo-argento della Terra, formatisi 1,7 miliardi di anni fa. La miniera di Antamina in Perù sfrutta un enorme giacimento skarn, dove il calcare è entrato in contatto con magma intrusivo, creando condizioni ideali per la concentrazione dello zinco.

Ciclo biologico

Lo zinco partecipa ai cicli biogeochimici della Terra attraverso l'alterazione meteorica, l'assorbimento da parte delle piante e la precipitazione marina. L'acqua oceanica contiene circa 0,5 parti per miliardo di zinco, mentre gli organismi marini lo concentrano nei propri tessuti, restituendolo infine ai sedimenti dopo la morte.

Manipolazione

Sicurezza

Sicurezza dello zinco: essenziale ma con equilibrio

Lo zinco presenta un paradosso affascinante: è contemporaneamente essenziale per la vita e potenzialmente tossico in eccesso. Comprendere questo delicato equilibrio è fondamentale per una manipolazione sicura e per la salute biologica.

Importanza biologica e tossicità

Il corpo umano richiede 8-11 mg di zinco al giorno per oltre 300 funzioni enzimatiche, per il funzionamento del sistema immunitario e per la cicatrizzazione delle ferite. Tuttavia, la tossicità acuta inizia intorno a 225-450 mg, causando nausea, vomito e diarrea. Un'esposizione cronica superiore a 40 mg al giorno può interferire con l'assorbimento del rame, provocando anemia e disfunzioni immunitarie.

Limiti di esposizione professionale

  • OSHA PEL: 5 mg/m³ (TWA di 8 ore) per i fumi di ossido di zinco
  • NIOSH REL: 5 mg/m³ (TWA di 10 ore) con limite di 10 mg/m³
  • ACGIH TLV: 2 mg/m³ per la frazione respirabile, 10 mg/m³ per quella inalabile

Febbre da fumi metallici

La febbre da fumi metallici rappresenta il più importante rischio professionale legato allo zinco. L'inalazione di fumi di ossido di zinco durante la saldatura o la fusione causa sintomi simili a quelli influenzali che compaiono 4-12 ore dopo l'esposizione: febbre, brividi, nausea e stanchezza. Sebbene sia raramente grave, è completamente prevenibile con una ventilazione adeguata e una protezione delle vie respiratorie.

Dispositivi di protezione individuale

  • Protezione respiratoria: N95 come minimo per la polvere di zinco; respiratore ad adduzione d'aria per le operazioni a caldo
  • Protezione degli occhi: occhiali di sicurezza con protezioni laterali; occhiali a mascherina per la molatura
  • Protezione della pelle: guanti in nitrile; maniche lunghe per la manipolazione dei composti di zinco
  • Ventilazione: aspirazione localizzata per la saldatura; ventilazione generale per lo stoccaggio

Procedure di emergenza

Inalazione: allontanare immediatamente dalla fonte di esposizione; fornire aria fresca e ossigeno se necessario. Contatto con la pelle: sciacquare con acqua per 15 minuti; rimuovere gli indumenti contaminati. Contatto con gli occhi: irrigare con acqua pulita per 15 minuti; consultare un medico. Ingestione: non indurre il vomito; fornire acqua e richiedere immediatamente assistenza medica per quantità superiori alle dosi nutrizionali.

Risposte rapide

Zinco: domande frequenti

What is Zinco?

Zinco (symbol Zn) is element 30 on the periodic table, a metallo di transizione in period 4, group 12. The sacrificial metal: zinc corrodes so that the steel it coats does not. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Zinco?

Zinco's ground-state electron configuration is [Ar] 3d¹⁰ 4s², giving 4 occupied shells holding 2, 8, 18, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Zinco?

Zinco melts at 692.9 K (419.7 °C) and boils at 1180 K (906.9 °C).

What is the atomic mass of Zinco?

The standard atomic weight of Zinco is 65.38 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Zinco?

Zinco has a density of 7.134 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of zinco is about 7.1× heavier.

What is the electronegativity of Zinco?

Zinco has a Pauling electronegativity of 1.65. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Zinco, and when?

Zinco was discovered in 1746 by Andreas Marggraf. It is named after german Zinke, "prong".

How common is Zinco on Earth?

Zinco makes up about 70 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.