Zinc QUÍM.

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Química

Es un metal perteneciente al periodo 40 y al grupo 2, subgrupa 213 de la tabla periódica de los elementos. El subgrupo 2B está formado por el z., el cadmio y el mercurio. Estos tres elementos se consideran metales pesados, a diferencia de los del subgrupo 2A (berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio), considerados metales ligeros (V. ELEMENTOS QUÍMICOS). Los átomos de z., cadmio y mercurio tienen 18 electrones en la penúltima capa, y dos electrones en la capa exterior. Como electrones de valencia no pueden actuar más que estos dos electrones, y siempre van juntos. Así, la valencia de estos elementos, en todos los compuestos solubles, es -I-2.

El z. se representa en las fórmulas químicas por el símbolo Zn y tiene la siguiente configuración electrónica:

(Ar)+3di4s2.

Estado natural. Los principales minerales del z. son: el sulfuro, SZn, llamado blenda de z. o esfalerita; y el carbonato, COBZn, llamado smithsonita. Otros minerales importantes son: la cincita (ZnO); la calamina, que es un silicato básico de composición Zn2 (OH)2 Si03; la franquilita, que es un óxido mixto complejo de z., manganeso y hierro; y la willemita, que es un silicato de z. (SiO4Zn2).

La producción mundial aprox. de z. es de 1.700.000 t., anuales; los países productores más importantes son: EE. UU. (380%, Alemania (140,5) y Canadá (10%). En España, los principales yacimientos de z. se encuentran en Torrelavega (Santander).

Obtención del zinc. Como el contenido de z. en la mayor parte de sus minerales suele ser pequeño, éstos tienen que concentrarse antes de poder extraerse el metal económicamente. El proceso de concentración depende de la naturaleza del mineral y de las impurezas presentes. Las menas empleadas en la metalurgia del z. son: el óxido, el carbonato y el sulfuro. Una vez concentrado el mineral, la primera operación consiste en obtener el metal en forma de óxido, para la cual se calienta el carbonato a fin de expulsar el dióxido de carbono, mientras que el sulfuro se tuesta para convertirlo en óxido. Las siguientes ecuaciones representan las reacciones del sulfuro y del carbonato:

2 SZn+3 02=2 ZnO+2 SO2(’; C03Zn=ZnO+C02fi.

Él dióxido de azufre, S02, obtenido por tostación del sulfuro, se emplea para la obtención de ácido sulfúrico. El óxido de z. obtenido se transforma en el metal por dos métodos diferentes:

a) El primer método consiste en reducir el óxido de z. con carbón, para lo cual se funde dicho óxido con carbón, a una temperatura próxima a los 1.200° C, con lo que el z. se vaporiza y se condensa a continuación. La reacción global del proceso de reducción del óxido es la siguiente:

ZnO+C=Zn+CO.

En la práctica, el proceso de reducción no es tan sencillo y parece ser que en el mismo son importantes los siguientes equilibrios:

ZnO+C Zn+C02 y C02+C2 CO.

Si en el mineral de z. hay cadmio, también se reduce éste a metal, pudiéndose separar fácilmente del z. por destilación fraccionada, ya que el punto de ebullición del cadmio es de 767° C y el del z. es de 907°C.

b) El segundo método es el electrolítico: en 61 se obtiene el z. a partir del mineral tostado (ZnO), que se lixivia con ácido sulfúrico, convirtiéndose el z. en sulfato, SO4Zn, que queda en solución. Después de eliminar las impurezas, la solución de SO4Zn se electroliza, obteniéndose un Zn muy puro (99,95% de pureza), que precipita en el cátodo de la cuba electrolítica, que es de aluminio. El ácido sulfúrico regenerado en las cubas electrolíticas se emplea de nuevo para lixiviar más mena tostada. El cadmio, previamente eliminado, puede refinarse por disolución en ácido sulfúrico seguida de reducción electrolítica.

Propiedades del zinc. El z. es un metal de color blancoplateado. Es quebradizo a la temperatura ambiente ordinaria, pero maleable y dúctil a temperaturas comprendidas entre 120 y 150° C, manteniendo luego su flexibilidad al enfriarse. De 200 a 300° C se vuelve de nuevo quebradizo. La forma granulada, llamada granalla de z., usada en el laboratorio, se obtiene vertiendo el z. fundido sobre agua fría. El z. no se altera en el aire seco, pero en el húmedo se oxida, recubriéndose de una película adherente de carbonato básico que lo protege de toda acción corrosiva ulterior (por ello se emplea en tejados y cornisas).

Como cabe esperar por los valores de la energía de ionización y de los potenciales de oxidación, el z. y el cadmio son mucho más activos químicamente que el mercurio, reaccionando los dos primeros con los ácidos diluidos, con desprendimiento de hidrógeno, mientras que el mercurio es inactivo frente a ellos. La reacción del z. y el cadmio con estos ácidos es lenta cuando dichos metales son muy puros, pero es rápida cuando llevan pequeñas cantidades de otros metales como impurezas.

El z. es soluble en los álcalis a ebullición, dando zincatos solubles:

Zn+2 OH-+2 H2O=Zn(OH4)2-+H2T.

En esta reacción se desprende hidrógeno, y el z. pasa a formar el ion tetrahidroxocincato. Los ácidos atacan al z., formando las sales correspondientes. Con los ácidos sulfúrico y clorhídrico el z. desprende hidrógeno. Con el ácida nítrico, el z. también desprende hidrógeno, pero éste, al actuar sobre más ácido nítrico, lo reduce, con más o menos intensidad, desprendiéndose en unos casos óxido nítrico, NO, y formándose en otros amoniaco (NH3). Las reacciones son las siguientes:

8 N03H+3 Zn=3 (N03)2Zn+4 H2O+2 NO 10 N03H+4 Zn=4 (NO3)2Zn+N03NH4+3 H2O. Compuestos del zinc. Entre los haluros citaremos el cloruro de z., que se obtiene disolviendo el metal en ácido clorhídrico. Por evaporación se obtiene un líquido siruposo. Al estado anhidro se puede obtener por evaporación de la solución de cloruro de z. en corriente de ácido clorhídrico o por la acción directa del cloro sobre el zinc. El cloruro de z. es blanco, delicuescente, con gran avidez por el agua y es soluble en el alcohol y el éter. Es muy cáustico, y en disolución da reacción ácida. Se emplea como deshidrltante, para conservar la madera, y en la industria de colorantes. Mezclado con el óxido de z. y agua forma un cemento de cloruro básico, C120Zn2. Se usa también como fundente en la soldadura.

El sulfato de z. (vitriolo blanco), S04Zn, cristaliza con una, seis y siete moléculas de agua, según las condiciones de cristalización; se obtiene disolviendo el metal, el óxido o el carbonato en ácido sulfúrico. El sulfuro de z., SZn, es el único sulfuro metálico corriente blanco. Es insoluble en agua. Se prepara por la acción de una solución de sulfuró amónico sobre una solución de una sal de zinc.

El hidróxido de z., Zn(OH)2, se obtiene por acción de los álcalis solubles sobre las disoluciones de sales de zinc. Por ser anfótéro se disuelve en los ácidos y en las bases fuertes. También se disuelve en disolución de amoniaco, dando un ión completo positivo Zn(NH3)4++ que está en equilibrio con una concentración muy pequeña del ión Zn sencillo. La reacción que tiene lugar es la siguiente:

Zn(OH)2+4 NH3 -> Zn(NH)4+++2 OH-; Zn(OH)2+4 NH3 -> Zn(NH3)4+++2 OH-.

El óxido de z., ZnO, se obtiene quemando vapor de z. o tostando las menas en un exceso de aire. Se usa como pigmento en pintura (blanco de z.), como carga en neumáticos de caucho, y en pomadas, por sus propiedades antisépticas.

J. M. BOFILL DE QUADRAS.

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