30 Zn Zinco 65,38
Metal de transição bloco-d Período 4 Grupo 12

Zinco

Zn · Elemento 30 · Metal de transição

O metal sacrificial: o zinco corrói para que o aço que ele reveste não corroa.

Estado a 20°C Sólido
Massa atómica 65,38 u
Configuração eletrónica[Ar] 3d¹⁰ 4s²

Estrutura

O átomo de zinco

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde zinco se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 7,134 g/cm³ 43%
Ponto de fusão 692,9 K 35%
Ponto de ebulição 1180 K 29%
Calor específico 0,388 J/g·K
Condutividade térmica 116 W/m·K 84%

Atômica

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

Eletrônica

Eletronegatividade 1,65 54%
Energia de ionização 906 kJ/mol 82%
Afinidade eletrónica —

Ocorrência

Abundância na crosta 70 mg/kg 80%

Identidade

SímboloZn
Número atómico30
Massa atómica65,38 u
CategoriaMetal de transição
Blocod
Estrutura cristalinahexagonal compacta
Estados de oxidação-2, +1, +2
Descoberto em1746
Descoberto porAndreas Marggraf

Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de zinco?

Raio de 134 pm — isso corresponde a 0,134 nm, portanto cerca de 3,73 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Zinco permanece líquido em uma faixa de 487 K, de 693 K a 1180 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Zinco está no período 4, grupo 12. Tudo no grupo 12 compartilha a mesma quantidade de eletrões na camada externa, por isso se comporta de maneira tão semelhante.

Outro Metais de transição

Todos os metais de transição

A história

O que zinco é e como o encontramos

Metal branco-azulado. Nutriente essencial e protege o aço contra a ferrugem.

A descoberta de zinco

O metal antigo com um nome moderno

A história da descoberta do zinco atravessa milênios, unindo a metalurgia antiga e a química moderna. Diferentemente dos elementos descobertos em frascos de laboratório, o zinco surgiu das necessidades práticas dos artesãos e da curiosidade dos alquimistas.

Primórdios antigos

Evidências arqueológicas da civilização do Vale do Indo (2500 a.C.) revelam artefatos de latão contendo zinco, sugerindo conhecimento inicial de minérios que continham zinco. No entanto, esses metalurgistas antigos produziam zinco sem saber por meio de processos de cementação - aquecendo cobre com calamina rica em zinco (carbonato de zinco) em cadinhos, criando latão sem jamais isolar o zinco puro.

A produção romana de latão floresceu por volta de 20 a.C., com oficinas na Bélgica e na Alemanha atuais aperfeiçoando técnicas que influenciariam a metalurgia europeia durante séculos. Os romanos chamavam seu minério contendo zinco de "cadmia", reconhecendo seu valor, mas sem jamais compreender sua verdadeira natureza.

Domínio asiático

Enquanto os europeus enfrentavam dificuldades com a volatilidade do zinco, metalurgistas indianos alcançaram a produção de zinco puro no século XII. Nas minas de Zawar, no Rajastão, desenvolveram técnicas revolucionárias de destilação em retortas, aquecendo minérios de zinco em recipientes de argila selados e condensando o vapor em tubos de bambu resfriados com água - um processo 500 anos à frente dos métodos europeus.

Reconhecimento europeu

O médico e alquimista alemão Andreas Libavius foi o primeiro a descrever o zinco metálico na literatura europeia, em 1597, chamando-o de "estanho indiano". No entanto, o estudo sistemático teve de esperar por Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782), filho de um farmacêutico de Berlim que se tornou um dos pioneiros da química.

Em 1746, Marggraf realizou os experimentos definitivos que estabeleceram o zinco como um elemento distinto. Trabalhando em seu laboratório particular, aqueceu cuidadosamente calamina com carvão em retortas seladas, coletando o condensado prateado que se formava. Sua documentação meticulosa provou que o zinco não era simplesmente uma forma impura de estanho ou chumbo, como se acreditava anteriormente.

Revolução industrial

O verdadeiro avanço veio com a patente de William Champion, de 1738, para a fundição de zinco em larga escala em Bristol, na Inglaterra. O processo de Champion usava enormes retortas capazes de produzir 200 libras de zinco por dia, iniciando a era industrial do zinco e permitindo a revolução da galvanização, que transformaria a construção civil no século XIX.

Aplicações

Para que zinco é usado

Aplicações industriais: o combatente da corrosão

O zinco é um dos defensores mais versáteis da indústria, tendo como principal superpoder a galvanização - o processo que economiza bilhões de dólares anualmente em danos à infraestrutura. Quando o aço é galvanizado por imersão a quente, ele é mergulhado em zinco fundido a 450°C, criando uma ligação metalúrgica que forma várias camadas de ligas de zinco e ferro. Esse processo protege desde guardrails de rodovias até a recente reforma da Torre Eiffel.

Tecnologias de galvanização

A galvanização moderna emprega várias técnicas avançadas. Linhas de galvanização contínua podem processar bobinas de aço a velocidades de até 600 metros por minuto, aplicando revestimentos de zinco de apenas 7 micrômetros, mas que proporcionam décadas de proteção. A eletrogalvanização utiliza soluções de sulfato de zinco e controle preciso da corrente para depositar revestimentos ultralisos em painéis de carrocerias automotivas, garantindo o acabamento impecável do seu carro.

Revolução da fundição sob pressão

A fundição sob pressão de zinco cria os componentes complexos que estão ao seu redor, mas permanecem ocultos. O processo injeta ligas de zinco fundido (normalmente Zamak 3, 5 ou 7) em moldes de aço de precisão sob pressões superiores a 1,000 psi. Isso produz desde as dobradiças do seu laptop e as estruturas de smartphones até carcaças de transmissões automotivas e ferragens decorativas com tolerâncias medidas em milésimos de polegada.

Tecnologia de baterias

Em baterias alcalinas, o pó de zinco atua como ânodo em um eletrólito de hidróxido de potássio, fornecendo os confiáveis 1.5V que alimentam inúmeros dispositivos. Baterias avançadas de zinco-ar para aparelhos auditivos alcançam densidades de energia comparáveis às de sistemas de lítio usando o oxigénio atmosférico como cátodo, o que as torna incrivelmente leves e duradouras.

Fabricação de produtos químicos

A produção de óxido de zinco envolve o processo francês (vaporização do zinco metálico a 950°C) ou o processo americano (queima do vapor de zinco em atmosferas controladas). O óxido de zinco resultante atua como catalisador essencial na síntese de metanol e como ingrediente fundamental na vulcanização da borracha, onde funciona como ativador da reticulação do enxofre, que confere durabilidade aos pneus.

Zinco no dia a dia: escondido à vista de todos

  • Produtos de cuidados pessoais
    • Protetor solar (o óxido de zinco oferece proteção UV de amplo espectro)
    • Creme para assaduras (Desitin, A+D, Boudreaux's Butt Paste)
    • Shampoo anticaspa (Head & Shoulders, Selsun Blue)
    • Desodorantes e antitranspirantes (propriedades antimicrobianas)
  • Materiais de construção
    • Coberturas e revestimentos galvanizados (duram mais de 50 anos)
    • F cercas de arame e guardrails
    • Dutos de HVAC e calhas
    • Pregos, parafusos e fixadores
  • Indústria automotiva
    • Painéis de carroceria e estruturas (resistência à corrosão)
    • Componentes de motores fundidos sob pressão e peças de transmissão
    • Linhas de freio e sistemas de combustível
    • Acabamentos e emblemas decorativos
  • Eletrônicos e tecnologia
    • Invólucros e eletrodos de baterias (Duracell, Energizer)
    • Estruturas de smartphones e laptops
    • Molduras de TVs e monitores
    • Carcaças de consoles de videogame
  • Saúde e nutrição
    • Suplementos alimentares (suporte ao sistema imunológico)
    • Pastilhas de zinco para tratamento de resfriados (Cold-Eeze, Zicam)
    • Pomadas para cicatrização de feridas
    • Cereais e alimentos enriquecidos com zinco

De onde vem

Ocorrência natural

70 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 80% dos elementos

A jornada cósmica do zinco

A história do zinco começa nas fornalhas nucleares de estrelas massivas, onde processos de queima do silício e captura de neutrões forjam este elemento essencial durante os momentos finais antes do colapso estelar. Quando essas estrelas explodem como supernovas, espalham zinco pelo cosmos, que acaba sendo incorporado a novos sistemas planetários como o nosso.

Abundância terrestre

A crosta terrestre contém aproximadamente 70 partes por milhão de zinco, tornando-o o 24.º elemento mais abundante. Essa concentração resultou dos primeiros processos de diferenciação planetária, nos quais o peso atômico moderado do zinco permitiu que ele permanecesse no manto de silicato em vez de afundar até o núcleo de ferro-níquel.

Principais minerais de zinco

Esfalerita (ZnS) domina a produção mundial de zinco, respondendo por 95% de todo o minério de zinco. Esse mineral de sistema cristalino cúbico frequentemente apresenta cores brilhantes - do amarelo-mel ao vermelho intenso - devido a substituições por ferro e cádmio. Grandes depósitos se formaram por processos hidrotermais, nos quais fluidos ricos em zinco precipitaram em ambientes de calcário.

Smithsonita (ZnCO₃) e hemimorfita (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O) são importantes minerais secundários formados pelo intemperismo de depósitos primários de sulfetos. Essas zonas oxidadas frequentemente criam formações cristalinas espetaculares, valorizadas por colecionadores de minerais.

Distribuição global

Os maiores depósitos de zinco do mundo se concentram ao redor de antigas fronteiras tectônicas. A região de Broken Hill, na Austrália, contém alguns dos minérios de zinco-chumbo-prata mais ricos da Terra, formados há 1.7 bilhões de anos. A mina de Antamina, no Peru, explora um enorme depósito de skarn onde o calcário encontrou magma intrusivo, criando condições ideais para a concentração de zinco.

Ciclo biológico

O zinco participa dos ciclos biogeoquímicos da Terra por meio do intemperismo, da absorção pelas plantas e da precipitação marinha. A água do oceano contém cerca de 0.5 partes por bilhão de zinco, enquanto organismos marinhos o concentram em seus tecidos, devolvendo-o aos sedimentos após a morte.

Manuseio

Segurança

Segurança do zinco: essencial, mas equilibrado

O zinco apresenta um paradoxo fascinante — é simultaneamente essencial à vida e potencialmente tóxico em excesso. Compreender esse equilíbrio delicado é crucial para o manuseio seguro e a saúde biológica.

Importância biológica versus toxicidade

O corpo humano necessita de 8-11 mg de zinco diariamente para mais de 300 funções enzimáticas, o funcionamento do sistema imunológico e a cicatrização de feridas. Entretanto, a toxicidade aguda começa por volta de 225-450 mg, causando náusea, vômito e diarreia. A exposição crônica acima de 40 mg por dia pode interferir na absorção de cobre, levando à anemia e à disfunção imunológica.

Limites de exposição ocupacional

  • OSHA PEL: 5 mg/m³ (TWA de 8 horas) para fumos de óxido de zinco
  • NIOSH REL: 5 mg/m³ (TWA de 10 horas), com limite máximo de 10 mg/m³
  • ACGIH TLV: 2 mg/m³ para a fração respirável, 10 mg/m³ para a fração inalável

Febre dos fumos metálicos

A febre dos fumos metálicos representa o risco ocupacional mais significativo do zinco. A inalação de fumos de óxido de zinco durante a soldagem ou fundição causa sintomas semelhantes aos da gripe, que aparecem 4-12 horas após a exposição: febre, calafrios, náusea e fadiga. Embora raramente seja grave, é totalmente evitável com ventilação adequada e proteção respiratória.

Equipamentos de proteção individual

  • Proteção respiratória: N95 no mínimo para poeira de zinco; ar fornecido para operações a quente
  • Proteção ocular: Óculos de segurança com proteção lateral; óculos de proteção para lixamento
  • Proteção da pele: Luvas de nitrila; mangas compridas para manusear compostos de zinco
  • Ventilação: Exaustão local para soldagem; ventilação geral para armazenamento

Procedimentos de emergência

Inalação: Remova imediatamente a pessoa da exposição; forneça ar fresco e oxigénio, se necessário. Contato com a pele: Lave com água por 15 minutos; remova as roupas contaminadas. Contato com os olhos: Irrigue com água limpa por 15 minutos; procure atendimento médico. Ingestão: Não provoque o vômito; ofereça água e procure atendimento médico imediato para quantidades que excedam as doses nutricionais.

Respostas rápidas

Zinco: perguntas comuns

O que é Zinco?

Zinco (símbolo Zn) é o elemento 30 da tabela periódica, um Metal de transição do período 4, grupo 12. O metal sacrificial: o zinco corrói para que o aço que ele reveste não corroa. À temperatura ambiente, é um sólido.

Qual é a configuração eletrónica de Zinco?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Zinco é [Ar] 3d¹⁰ 4s², resultando em 4 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 2.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Zinco?

Zinco derrete a 692.9 K (419.7 °C) e entra em ebulição a 1180 K (906.9 °C).

Qual é a massa atómica de Zinco?

A massa atómica padrão de Zinco é 65.38 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Zinco?

Zinco tem densidade de 7.134 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Zinco é aproximadamente 7.1× mais pesado.

Qual é a eletronegatividade de Zinco?

Zinco tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.65. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.

Quem descobriu Zinco e quando?

Zinco foi descoberto em 1746 por Andreas Marggraf. Recebe esse nome em homenagem a alemão Zinke, "ponta".

Quão comum é Zinco na Terra?

Zinco constitui sobre 70 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.