Zinc
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Zinc | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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30 Zn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Apariencia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gris plata | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades generales | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre, símbolo, número | zinc, Zn, 30 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pronunciación | / z ɪ ŋ k / ZINGK | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Categoría metálico | metal de transición considerado alternativamente una metálica posterior a la transición | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo, período, bloque | 12, 4, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Peso atómico estándar | 65,38 (2) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Ar ] 3d 10 4s 2 2, 8, 18, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Historia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Descubrimiento | Metalúrgicos indios (antes 1000 aC) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Primer aislamiento | Andreas Segismundo Marggraf (1746) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Reconocido como un único metálica por | Rasaratna Samuccaya (800) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fase | sólido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad (cerca rt) | 7,14 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Líquido densidad en mp | 6,57 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusion | 692,68 K , 419.53 ° C, 787,15 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullicion | 1180 K, 907 ° C, 1665 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor de fusión | 7.32 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El calor de vaporización | 123.6 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Capacidad calorífica molar | 25.470 J · mol -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión del vapor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | 2, 1, 0 ( óxido anfótero) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 1,65 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización ( más) | Primero: 906.4 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Segundo: 1733,3 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tercero: 3833 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico | 134 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 122 ± 16:00 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals radio | 139 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Miscelánea | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | hexagonal compacta | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ordenamiento magnético | diamagnético | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La resistividad eléctrica | (20 ° C) 59,0 nΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 116 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Expansión térmica | (25 ° C) 30,2 m · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido (varilla delgada) | ( rt) (laminado) 3850 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El módulo de Young | 108 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Módulo de corte | 43 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Módulo de volumen | 70 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Relación de Poisson | 0.25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureza de Mohs | 2.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureza Brinell | 412 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número de registro del CAS | 7440-66-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La mayoría de los isótopos estables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Artículo principal: Los isótopos de zinc | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El zinc, en el comercio también Matas, es un metálica elemento químico ; tiene el Zn símbolo y número atómico 30. Es el primer elemento de grupo 12 de la tabla periódica . El zinc es, en algunos aspectos, químicamente similar a la de magnesio , debido a que su ion es de tamaño similar y su único común estado de oxidación es 2. El zinc es el elemento más abundante número 24 en la corteza de la Tierra y tiene cinco estables isótopos . El más común de zinc mineral es esfalerita (blenda de zinc), un mineral de sulfuro de zinc. Las cantidades explotables más grandes se encuentran en Australia, Asia y Estados Unidos. La producción de zinc incluye espuma de flotación del mineral, asar, y último extracción utilizando la electricidad ( electroobtención).
Brass, que es una aleación de cobre y zinc, se ha utilizado por lo menos desde el siglo 10 antes de Cristo. Metal de zinc impuro no fue producido en gran escala hasta el siglo 13 en la India, mientras que el metal era desconocido para Europa hasta finales del siglo 16. Alquimistas quemados zinc en el aire para formar lo que llamaron " lana de filósofo "o" nieve blanca ".
El elemento fue nombrado probablemente por el alquimista Paracelso después de la palabra alemana Zinke. Químico alemán Andreas Segismundo Marggraf normalmente se le da crédito por el descubrimiento de zinc metálico puro en 1746. El trabajo de los Luigi Galvani y Alessandro Volta descubrió las propiedades electroquímicas de zinc en 1800. Corrosión resistentes chapado en zinc, de hierro ( galvanizado por inmersión en caliente) es la principal solicitud de zinc. Otras aplicaciones son en baterías, pequeñas piezas de fundición no estructurales, y aleaciones, tales como latón. Una variedad de compuestos de zinc se utilizan comúnmente, tales como carbonato de zinc y gluconato de zinc (como suplementos dietéticos), cloruro de zinc (en los desodorantes), piritiona de zinc (anti- champús anticaspa), sulfuro de zinc (en pinturas luminiscentes), y metilo o zinc dietil zinc en el laboratorio orgánico.
El zinc es un mineral esencial de "biológica excepcional y la importancia de la salud pública". La deficiencia de zinc afecta a cerca de dos mil millones de personas en el mundo en desarrollo y se asocia a muchas enfermedades. En los niños provoca retraso en el crecimiento, la maduración sexual tardía, susceptibilidad a las infecciones y diarrea, lo que contribuye a la muerte de unos 800.000 niños en todo el mundo por año. Enzimas con un átomo de zinc en el centro reactivo se han generalizado en bioquímica, como alcohol deshidrogenasa en los seres humanos. El consumo de zinc en exceso puede causar ataxia, letargo y La deficiencia de cobre.
Características
Propiedades físicas
El zinc, también se hace referencia en contextos no científicos como peltre, es un brillante de color blanco azulado,, metálico diamagnético, aunque la mayoría de las calidades comerciales comunes del metal tienen un acabado mate. Es algo menos denso que el hierro y tiene un hexagonal estructura cristalina.
El metal es duro y quebradizo en la mayoría de las temperaturas, pero se vuelve maleable entre 100 y 150 ° C . Por encima de 210 ° C, el metal se vuelve frágil de nuevo y puede ser pulverizado por vencer. El zinc es una feria conductor de la electricidad. Para un metal, zinc tiene relativamente bajo punto de fusión (419,5 ° C, 787,1 F) y puntos de ebullición (907 ° C). Su punto de fusión es la más baja de todos los metales de transición aparte de mercurio y cadmio .
Muchos aleaciones contienen zinc, incluyendo latón, una aleación de cobre y zinc. Otros metales conocidos desde hace tiempo para formar aleaciones binarias con zinc son de aluminio , antimonio , bismuto , oro , hierro, plomo , mercurio , plata , estaño , magnesio , cobalto , níquel , teluro y de sodio . Si bien ninguno de zinc ni de circonio son ferromagnético, sus exposiciones ferromagnetismo ZrZn aleación 2 por debajo de 35 K .
Aparición
Zinc constituye alrededor del 75 ppm (0,0075%) de la corteza de la Tierra , por lo que es el elemento más abundante 24a. El suelo contiene 5-770 ppm de zinc con un promedio de 64 ppm. El agua de mar tiene sólo 30 ppb de zinc y la atmósfera contiene 0,1-4 g / m 3.
El elemento se encuentra normalmente en asociación con otro metales básicos como el cobre y el plomo en minerales. El zinc es una chalcophile, es decir, el elemento tiene una baja afinidad por óxidos y prefiere relacionarse con sulfuros. Chalcophiles forman como la corteza solidificó bajo la reducción de las condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva. Esfalerita, que es una forma de sulfuro de zinc, es el mineral que contiene cinc más minado porque su concentrado contiene 60-62% de zinc.
Otros minerales de los que se extrae el zinc incluyen smithsonita (zinc carbonato ), hemimorphite (zinc silicato), wurtzite (otro sulfuro de zinc), y, a veces hydrozincite (básico carbonato de zinc). Con la excepción de wurtzita, todos estos otros minerales se formaron como resultado de los procesos de meteorización en los sulfuros de zinc primordiales.
Recursos de zinc Mundial identificó en total aproximadamente 1,9 mil millones toneladas. Depósitos grandes están en Australia, Canadá y los Estados Unidos con las reservas más grandes de Irán . Al ritmo actual de consumo, se estima que estas reservas se agotarán en algún momento entre 2027 y 2055. Alrededor de 346 millones de toneladas se han extraído a lo largo de la historia en 2002, y una estimación encontraron que alrededor de 109 millones de toneladas de que se mantiene en uso.
Isótopos
Cinco isótopos de zinc se producen en la naturaleza. 64 Zn es el isótopo más abundante (48,63% abundancia natural). Este isótopo tiene una tan larga vida media , a 4,3 × 10 18 a, que su radiactividad puede ser ignorada. Del mismo modo, 70 Zn (0,6%), con una vida media de 1,3 × 10 16 A no se considera generalmente ser radiactivo. Los otros isótopos que se encuentran en la naturaleza son 66 Zn (28%), 67 Zn (4%) y 68 Zn (19%).
Varias docenas radioisótopos se han caracterizado. 65 Zn, que tiene una vida media de 243,66 días, es el radioisótopo más larga duración, seguida de 72 Zn con una vida media de 46,5 horas. El zinc tiene 10 nuclear isómeros. 69m Zn tiene la vida media más larga, 13.76 h. El m superíndice indica una isótopo metaestable. El núcleo de un isótopo metaestable está en una estado excitado y volverá a la estado fundamental emitiendo un fotón en la forma de una gamma ray. 61 Zn tiene tres estados excitados y 73 Zn tiene dos. Los isótopos 65 Zn, Zn 71, 77 y 78 de Zn Zn cada uno tiene sólo un estado excitado.
Los más comunes modo de desintegración de una radioisótopo de zinc con una número de masa inferior a 66 es captura de electrones. La producto de la desintegración resultante de captura de electrones es un isótopo del cobre.
- n
30 Zn + e - → n
29 Cu
El modo de desintegración más común de un radioisótopo de zinc con número de masa mayor que 66 es decaimiento beta (β -), que produce un isótopo de galio .
- n
30 Zn → n
31 Ga + e - + ν
e
Los compuestos y la química
Reactividad
El zinc tiene una configuración electrónica de [Ar] 3d 10 4s 2 y es miembro de la grupo 12 de la tabla periódica . Es un metal moderadamente reactivo y fuerte agente reductor. La superficie del metal puro empaña rápidamente, formando una protección pasivación de la capa básica carbonato de zinc, Zn 5 (OH) 6 (CO 3) 2, por reacción con la atmósfera de dióxido de carbono . Esta capa ayuda a prevenir la reacción con el aire y el agua.
Zinc quema en el aire con un color verde azulado brillante llama, emitiendo humos de óxido de zinc. El zinc reacciona fácilmente con ácidos , álcalis y demás elementos no metálicos. Extremadamente zinc puro que reaccionar lentamente a temperatura ambiente con ácidos. Los ácidos fuertes, tales como clorhídrico o ácido sulfúrico , pueden eliminar la capa de pasivación y la posterior reacción con el agua desprende gas hidrógeno.
La química del zinc está dominado por el estado de oxidación +2. Cuando los compuestos de este estado de oxidación se forman el exterior electrones de la capa s se pierden, lo que produce un ion zinc desnuda con la configuración electrónica [Ar] 3d 10. En solución acuosa un complejo octaédrico, [Zn (H 2 O) 6] 2+ es la especie predominante. La volatilización del zinc en combinación con cloruro de zinc a temperaturas superiores a 285 ° C indica la formación de Zn 2 Cl 2, un compuesto de zinc con un estado de oxidación +1. No hay compuestos de zinc en la oxidación de los Estados distintos de 1 o 2 son conocidos. Los cálculos indican que un compuesto de zinc con el estado de oxidación de 4 es improbable que existan.
Zinc química es similar a la química de la tarde primera fila de metales de transición de níquel y el cobre, aunque tiene un d-shell lleno, por lo que sus compuestos son diamagnético y en su mayoría incoloro. La radios iónicos de zinc y magnesio pasan a ser casi idénticos. Debido a esto algunos de sus sales tienen el mismo estructura cristalina y en circunstancias en que el radio iónico es un factor de determinación de las químicas de zinc y magnesio tienen mucho en común. De lo contrario hay poca similitud. El zinc tiende a formar enlaces con un mayor grado de covalencia y forma mucho más estable complejos con N - y S - donantes. Los complejos de zinc son en su mayoría 4- o 6- coordinar aunque se conocen 5 coordenada complejos.
Ver también Reducción Clemmensen.
De zinc (I) compuestos
De zinc (I) compuestos son raros, y requiere ligandos voluminosos para estabilizar el estado de oxidación bajo. La mayoría de zinc compuestos (I) contiene formalmente la [Zn 2] 2+ núcleo, que es análoga a la [Hg 2] 2+ catión dimérica presente en mercurio (I) compuestos. La naturaleza diamagnético del ion confirma su estructura dimérica. El primer compuesto de zinc (I) que contiene el enlace Zn-Zn, (Η 5 -C 5 Me 5) 2 Zn 2, también es la primera dimetallocene. El [Zn 2] 2+ ion rápidamente desproporciona en el metal de zinc y de zinc (II), y sólo se ha obtenido como un vidrio amarillo formado por enfriamiento de una solución de zinc metálico en fundido ZnCl2.
Cinc (II) compuestos
Los compuestos binarios de zinc son conocidos por la mayoría de los metaloides y todo el no metales, excepto los gases nobles . El óxido ZnO es un polvo blanco que es casi insoluble en soluciones acuosas neutras, pero es anfótero, disolviendo en ambos fuertes soluciones básicas y ácidas. El otro (calcogenuros ZnS, ZnSe, y CnTe) tiene variadas aplicaciones en la electrónica y la óptica. Pnictogenides ( Zn 3 N 2, Zn 3 P 2, Como Zn 3 y 2 Zn 3 Sb 2), el peróxido ( ZnO 2), el hidruro de ( ZNH 2), y el carburo (de ZnC 2) también son conocidos. De los cuatro halogenuros, ZnF2 tiene el carácter iónico más, mientras que los otros ( ZnCl2 , ZnBr 2, y Zní 2) tienen puntos de fusión relativamente bajos y se considera que tienen más carácter covalente.
En soluciones básicas débiles que contienen iones Zn 2+, el hidróxido Zn (OH) 2 formas como un blanco precipitar. En soluciones alcalinas fuertes, hidróxido de este se disuelve para formar zincatos ( [Zn (OH) 4] 2-). El nitrato Zn (NO 3) 2, clorato Zn (ClO 3) 2, sulfato ZnSO4, fosfato Zn 3 (PO 4) 2, molibdato ZnMoO 4, cianuro Zn (CN) 2, Zn arsenito (ASO 2) 2, arseniato de Zn (ASO 4) 2 · 8H 2 O y el cromato ZnCrO 4 (uno de los pocos compuestos de zinc de color) son unos pocos ejemplos de otros compuestos inorgánicos comunes de zinc. Uno de los ejemplos más simples de un compuesto orgánico de zinc es el acetato de ( Zn (O 2 CCH 3) 2).
Compuestos organometálicos de cinc son aquellos que contienen enlaces covalentes de zinc-carbono. Dietilzinc ( (C 2 H 5) 2 Zn) es un reactivo en la química sintética. Se informó por primera vez en 1848 a partir de la reacción de zinc y yoduro de etilo, y fue el primer compuesto conocido para contener un carbono de metal enlace sigma.
Historia
Uso antiguo
Varios ejemplos aislados de la utilización de zinc impuro en los tiempos antiguos se han descubierto. Una estatuilla posiblemente prehistórico que contiene 87,5% de zinc fue encontrado en un Sitio arqueológico Dacian en Transilvania (Rumania moderna). Adornos hechos de aleaciones que contienen 80-90% de zinc con plomo, hierro, antimonio , y otros metales que componen el resto, se han encontrado que son 2500 años de edad. La Tableta de zinc de Berna es una placa votiva que data Galia romana hecha de una aleación que es principalmente zinc. Además, algunos escritos antiguos parecen mencionar zinc. El historiador griego Estrabón, en un pasaje tomado de un escritor a principios del siglo cuarto antes de Cristo, menciona "gotas de falsa plata", que cuando se mezclan con maquillaje cobre latón. Esto puede referirse a pequeñas cantidades de zinc subproducto de la fundición minerales de sulfuro. La Charaka Samhita, se cree que fue escrito en el año 500 aC o antes, menciona un metal que, cuando se oxida, produce pushpanjan, cree que el óxido de zinc.
Minerales de cinc fueron utilizados para hacer los muchos siglos de latón aleación de zinc-cobre antes del descubrimiento de zinc como un elemento separado. Latón de Judea del 14 al siglos 10 aC contiene 23% de zinc. El libro del Génesis, escrito entre el quinto siglos 10 y BC, menciona (en la traducción King James) Tubal-Caín como un "instructor de toda obra de bronce y de hierro" ( Génesis 4:22), pero ya que la palabra nechosheth, traducido como "bronce", también significa "cobre", la importancia de esto no está claro. El conocimiento de cómo producir latón se extendió a la antigua Grecia en el siglo séptimo antes de Cristo, pero se hicieron pocas variedades.
La fabricación de latón era conocida por los romanos en un 30 antes de Cristo. Hicieron latón calentando en polvo calamina (cinc silicato o carbonato), carbón y cobre juntos en un crisol. La resultante latón calamina fue entonces o bien fundido o martillar en forma y fue utilizado en armamento. Algunas monedas acuñadas por los romanos en la época cristiana se hacen de lo que es, probablemente, de latón de calamina. En Occidente, el zinc impuro era conocido desde la antigüedad hasta existir en los restos de los hornos de fusión, pero por lo general se descartó, ya que se pensaba que era inútil.
Minas de zinc en Zawar, cerca Udaipur en la India, ha estado activo desde el Periodo Maurya a finales del 1er milenio antes de Cristo. La fundición de zinc metálico aquí sin embargo parece haber comenzado alrededor del siglo 12 dC. Una estimación es que este lugar produce un estimado de millones de toneladas de zinc metálico y óxido de zinc del 12 al 16 siglos. Otra estimación da una producción total de 60.000 toneladas de zinc metálico durante este período. La Rasaratna Samuccaya, escrito aproximadamente en el siglo 13, menciona dos tipos de minerales que contienen zinc; que se utiliza para la extracción de metales y otro utiliza con fines medicinales.
Los primeros estudios y nombres
Zinc fue claramente reconocido como un metal bajo la designación de Yasada o Jasada en el Lexicon médica atribuido al rey hindú Madanapala y escrito sobre el año 1374. La fundición y extracción de zinc impuro mediante la reducción de calamina con lana y otras sustancias orgánicas se logró en el siglo 13 en la India. Los chinos no aprendieron de la técnica hasta el siglo 17.
Alchemists quemados metal de zinc en el aire y se recoge el óxido de zinc resultante en una condensador. Algunos alquimistas llamaban este zinc philosophica lana óxido, en latín significa "lana filosofal", ya que recoge en mechones lanudos mientras que otros pensaban que parecía nieve blanca y la llamó álbum nix.
El nombre del metal probablemente fue documentado por primera vez por Paracelso, un alquimista alemán nacido en Suiza, quien se refirió al metal como "zincum" o "zinken" en su libro Liber Mineralium II, en el siglo 16. La palabra se deriva probablemente de la Zinke alemán, y se supone que significa "similar al diente, señalado o irregulares" (cristales de zinc metálicos tienen una apariencia similar a una aguja). Zink también podría implicar "tin-like" a causa de su relación con el alemán zinn significa estaño. Sin embargo, otra posibilidad es que la palabra se deriva de la Palabra persa سنگ Seng significa piedra. El metal también fue llamado indio estaño, tutanego, calamina y Spinter.
Metalúrgico alemán Andreas Libavius recibió una cantidad de lo que llamó "calay" de Malabar de un buque de carga capturado de los portugueses en 1596. Libavius describe las propiedades de la muestra, que puede haber sido el zinc. El zinc se ha importado regularmente a Europa desde Oriente en los siglos 17 y principios de los 18, pero a veces era muy caro.
El aislamiento del elemento puro
El aislamiento de zinc metálico en Occidente puede haber sido alcanzado de forma independiente por varias personas. Diccionario universal de Postlewayt, una fuente contemporánea dar información tecnológica en Europa, no mencionó zinc antes de 1751 pero el elemento se estudió antes de esa fecha.
Metalúrgico flamenca PM de Respour informó que extrae zinc metálico de óxido de zinc en 1668. Con el cambio de siglo, Étienne François Geoffroy describió cómo el óxido de zinc se condensa en forma de cristales amarillos en barras de hierro colocados por encima de mineral de zinc se funde. En Gran Bretaña, John Lane se dice que han llevado a cabo experimentos para fundir zinc, probablemente en Landore, antes de su quiebra en 1726.
En 1738, William Champion patentado en Gran Bretaña un proceso para extraer el zinc de calamina en vertical fundición de estilo retorta. Su tecnología era algo similar a la utilizada en las minas de zinc en Zawar Rajasthan, pero no hay evidencia de que él visitó el Oriente. Proceso de Campeones fue utilizado a través de 1851.
Químico alemán Andreas Marggraf normalmente recibe el crédito por el descubrimiento de zinc metálico puro a pesar de que el químico sueco Anton von Swab destila zinc de calamina cuatro años antes. En su experimento 1746, Marggraf calienta una mezcla de calamina y carbón vegetal en un recipiente cerrado y sin cobre para obtener un metal. Este procedimiento se convirtió en comercialmente práctica por 1.752.
El trabajo posterior
El hermano de William Champion, John, patentó un proceso en 1758 para calcinar sulfuro de zinc en un óxido utilizable en el proceso de retorta. Antes de esto sólo calamina podría ser utilizado para producir zinc. En 1798, Johann Christian Ruberg mejora en el proceso de fundición mediante la construcción de la primera fundición de retorta horizontal. Jean-Jacques Daniel Dony construyó un tipo diferente de fundición de zinc horizontal en Bélgica, que procesa aún más zinc. Médico italiano Luigi Galvani descubrió en 1780 que la conexión de la la médula espinal de una rana recién diseccionado a una barandilla de hierro unido por un gancho de latón causó la pierna de la rana a temblar. Él pensó erróneamente que había descubierto la habilidad de los nervios y músculos para crear electricidad y llama el efecto " electricidad animal ". La celda galvánica y el proceso de galvanización fueron tanto el nombre de Luigi Galvani y estos descubrimientos allanó el camino para baterías eléctricas, y galvanización protección catódica.
Amigo de Galvani, Alessandro Volta, continuó la investigación de este efecto e inventó el Voltaic pila en 1800. La unidad básica de la pila de Volta fue una simplificado célula galvánica, que está hecho de una placa de cobre y una placa de zinc conectados entre sí externamente y separados por una electrolito. Estos fueron apilados en serie para hacer que la pila voltaica, que a su vez produce la electricidad por la dirección de electrones desde el zinc para el cobre y permitiendo que el zinc se corroa.
El carácter no magnético de zinc y su falta de color en solución retrasa descubrimiento de su importancia para la bioquímica y la nutrición. Esto cambió en 1940, cuando anhidrasa carbónica, una enzima que friega dióxido de carbono de la sangre, ha demostrado tener zinc en su sitio activo. La enzima digestiva carboxipeptidasa se convirtió en el segundo enzima que contiene cinc conocido en 1955.
Producción
Minería y procesamiento
Rango | País | Toneladas |
---|---|---|
1 | China | 3500000 |
2 | Perú | 1520000 |
3 | Australia | 1450000 |
4 | India | 750000 |
5 | Estados Unidos | 720000 |
6 | Canadá | 670000 |
El zinc es el cuarto metal más común en uso, sólo por detrás de hierro, aluminio y cobre, con una producción anual de unos 12 millones de toneladas. El mayor productor de zinc del mundo es Nyrstar, una fusión de la australiana OZ Minerals y la belga Umicore. Alrededor del 70% de zinc del mundo se origina en la minería, mientras que el 30% restante proviene de reciclaje secundario zinc. Comercialmente zinc puro es conocida como Special High Grade, SHG a menudo abreviado, y es 99,995% de pureza.
A nivel mundial, el 95% del zinc se extrae de depósitos de mineral sulfurosos, en el que la blenda ZnS es casi siempre mezclan con los sulfuros de cobre, plomo y hierro. Hay minas de zinc en todo el mundo, con las principales zonas mineras son China, Australia y Perú. China produjo el 29% de la producción mundial de zinc en el 2010.
El metal de zinc se produce utilizando metalurgia extractiva. Después de moler el mineral, flotación de la espuma, que separa selectivamente minerales de ganga mediante el aprovechamiento de las diferencias en su hidrofobicidad, se utiliza para obtener un concentrado de mineral. Una concentración final de zinc de aproximadamente 50% se alcanza por este proceso con el resto del concentrado es de azufre (32%), hierro (13%), y SiO 2 (5%).
Roasting convierte el concentrado de sulfuro de zinc producido durante el procesamiento a óxido de zinc:
- 2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO2
El dióxido de azufre se utiliza para la producción de ácido sulfúrico, que es necesaria para el proceso de lixiviación. Si los depósitos de carbonato de zinc, silicato de zinc o zinc espinela, como el Skorpion fuerte en Namibia se utilizan para la producción de zinc el tostado se puede omitir.
Para el tratamiento posterior se utilizan dos métodos básicos: pirometalurgia o electroobtención. Procesamiento Pirometalurgia reduce el óxido de zinc con carbono o monóxido de carbono a 950 ° C (1740 ° F) en el metal, que se destila en forma de vapor de zinc. El vapor de cinc se recoge en un condensador. El conjunto de ecuaciones debajo demostrar este proceso:
- 2 ZnO + C → Zn 2 + CO 2
- ZnO + CO → Zn + CO 2
Procesamiento Electrowinning filtra zinc del concentrado de mineral de ácido sulfúrico :
- ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO4 + H 2 O
Después de esta etapa de electrólisis se utiliza para producir metal de zinc.
- 2 ZnSO4 + 2 H 2 O 2 → Zn + 2 H 2 SO 4 + O2
El ácido sulfúrico regenerado se recicla a la etapa de lixiviación.
Impacto ambiental
La producción de minerales de zinc sulfurosos produce grandes cantidades de dióxido de azufre y cadmio vapor. Horno de fundición escoria y otros residuos de proceso también contienen cantidades significativas de metales pesados. Alrededor de 1,1 millones de toneladas de zinc metálico y 130 mil toneladas de plomo fueron minadas y funden en las ciudades belgas de La calamina y Plombières entre 1806 y 1882. Los vertederos de las operaciones mineras últimos cantidades significativas de lixiviación de zinc y cadmio, y, como resultado, los sedimentos de la Río Geul contienen cantidades significativas de metales pesados. Hace unos dos mil años las emisiones de zinc de la minería y la fundición totalizaron 10 mil toneladas al año. Tras el aumento de 10 veces desde 1850, las emisiones de zinc alcanzaron un máximo de 3,4 millones de toneladas por año en la década de 1980 y se redujo a 2,7 millones de toneladas en la década de 1990, aunque un estudio de 2005 de la troposfera Ártico encontró que las concentraciones no reflejan la decadencia. Las emisiones antropogénicas y naturales ocurren en una proporción de 20 a 1.
Los niveles de zinc en los ríos que fluyen a través de zonas industriales o mineras pueden ser de hasta 20 ppm. Eficaz tratamiento de aguas residuales reduce en gran medida este; tratamiento a lo largo del Rin , por ejemplo, ha disminuido los niveles de zinc a 50 ppb. Las concentraciones de zinc precio tan bajo como 2 ppm afecta negativamente a la cantidad de oxígeno que los peces pueden llevar en su sangre.
Los suelos contaminados con zinc a través de la extracción de minerales que contienen zinc, refinación, o si se utilizaran lodos que contiene zinc como fertilizante, puede contener varios gramos de zinc por kilogramo de suelo seco. Los niveles de zinc en exceso de 500 ppm en el suelo interfieren con la capacidad de las plantas para absorber otra metales esenciales, tales como el hierro y el manganeso . Los niveles de zinc de 2.000 ppm a 180 000 ppm (18%) se han registrado en algunas muestras de suelo.
Aplicaciones
Las principales aplicaciones de zinc incluyen (los números se dan para los EE.UU.)
- Galvanización (55%)
- Aleaciones (21%)
- Latón y bronce (16%)
- Varios (8%)
Anticorrosión y las baterías
El metal es más comúnmente utilizado como un agente anti-corrosión. Galvanización, que es la capa de hierro o de acero para proteger los metales contra la corrosión , es la forma más familiar de la utilización de zinc de esta manera. En 2009 en los Estados Unidos, se utilizó el 55% o 893.000 toneladas del metal de zinc para galvanización.
El zinc es más reactivo que el hierro o acero y por lo tanto atraerá a casi todos oxidación local hasta que completamente corroe. Una capa protectora de la superficie de óxido y carbonato (Zn 5 (OH) 6 (CO 3) 2) las formas como los corroe zinc. Esta protección dura aun después de que se rascó la capa de zinc, pero se degrada con el tiempo como el zinc se corroe lejos. El zinc se aplica electroquímicamente o como zinc fundido por galvanizado en caliente o pulverización. Galvanización se utiliza en la esgrima de eslabones, barandillas, puentes colgantes, lightposts, techos de metal, intercambiadores de calor, y los cuerpos de coche.
La reactividad relativa de zinc y su capacidad para atraer a la oxidación a sí mismo hace que sea un eficiente ánodo de sacrificio en protección catódica (CP). Por ejemplo, la protección catódica de una tubería enterrada se puede lograr mediante la conexión de los ánodos hechos de zinc a la tubería. Zinc actúa como el ánodo (terminal negativo) por lentamente corroyendo de distancia a medida que pasa corriente eléctrica a la tubería de acero. El zinc también se utiliza para proteger catódicamente metales que están expuestas al agua de mar de la corrosión. Un disco de zinc unido al timón de un barco de hierro se corroe lentamente mientras que el timón se queda sin atacar. Otros usos similares incluyen un tapón de zinc unido a una hélice o de la guarda protectora de metal para la quilla de la nave.
Con un potencial de electrodo estándar (SEP) de -0,76 voltios , zinc se utiliza como un material de ánodo para baterías. (Litio más reactivo (SEP -3,04 V) se utiliza para ánodos en baterías de litio). Polvo de zinc se utiliza de esta manera en baterías y láminas de zinc metal alcalino forman los casos de y actuar como ánodos en baterías de zinc-carbón. El zinc se utiliza como ánodo o el combustible de la pilas / combustible de zinc-aire.
Aleaciones
Una aleación ampliamente utilizado que contiene zinc es de latón, en las que el cobre se alea con cualquier lugar de 3% a 45% de zinc, dependiendo del tipo de latón. El latón es generalmente más dúctil y más fuerte que el cobre y tiene superior de resistencia a la corrosión . Estas propiedades hacen que sea útil en equipos de comunicación, hardware, instrumentos musicales, y las válvulas de agua.
Otras aleaciones ampliamente usados que contienen zinc incluyen níquel plata, máquina de metal, suave y aluminio de soldadura, y comercial bronce. El zinc también se utiliza en los órganos de tubos contemporáneos como un sustituto de la aleación de plomo / estaño tradicional en tuberías. Las aleaciones de 85-88% de zinc, 4-10% de cobre, y 2-8% de aluminio encuentran uso limitado en ciertos tipos de cojinetes de la máquina. El zinc es el metal primario utilizado en la fabricación Monedas de un centavo estadounidenses desde 1982. El núcleo de zinc se reviste con una capa delgada de cobre para dar la impresión de una moneda de cobre. En 1994, se utilizaron 33.200 toneladas (36.600 toneladas cortas) de zinc para producir 13600000000 centavos en los Estados Unidos.
Las aleaciones de zinc principalmente con pequeñas cantidades de cobre, aluminio y magnesio son útiles en fundición a presión, así como bastidor de la vuelta, sobre todo en las industrias eléctricas y de hardware de automoción. Estas aleaciones se comercializan bajo el nombre Zamak. Un ejemplo de esto es de cinc y aluminio. El punto de fusión bajo, junto con la baja viscosidad de la aleación hace que la producción de formas pequeñas y intrincados posible. La baja temperatura de trabajo conduce a un enfriamiento rápido de los productos de fundición y montaje rápido, por lo tanto es posible. Otra aleación, comercializado bajo el nombre de marca Prestal, contiene 78% de zinc y 22% de aluminio y se informó a ser casi tan fuerte como el acero, pero tan maleable como el plástico. Este superplasticidad de la aleación permite que sea moldeado utilizando moldes de matriz de cerámica y de cemento.
Aleaciones similares con la adición de una pequeña cantidad de plomo pueden-laminado en frío en hojas. Una aleación de 96% de zinc y 4% de aluminio se utiliza para hacer matrices de estampado para aplicaciones de baja producción en serie que muere de metales ferrosos sería demasiado caro. En la construcción de fachadas, techos u otras aplicaciones en las que el zinc se utiliza como lámina de metal y de métodos tales como embutición profunda, embutición o Doblado, aleaciones de cinc con titanio se utilizan y cobre. Zinc sin alear es demasiado frágil para este tipo de procesos de fabricación.
Como un material denso, de bajo costo, fácil de trabajar, zinc se utiliza como un plomo de reemplazo. A raíz de preocupaciones de plomo, zinc aparece en pesos para diversas aplicaciones que van desde la pesca hasta saldos de neumáticos y volantes de inercia.
Teluro de cadmio zinc (CZT) es un semiconductor de aleación que puede ser dividido en una serie de pequeños dispositivos de detección. Estos dispositivos son similares a un circuito integrado y pueden detectar la energía de entrada fotones de rayos gamma. Cuando se coloca detrás de una máscara de absorción, la matriz de sensores CZT también se puede utilizar para determinar la dirección de los rayos.
Otros usos industriales
Aproximadamente una cuarta parte de toda la producción de zinc en los Estados Unidos (2009), que se consume en forma de compuestos de zinc; una variedad de los cuales se utilizan industrialmente. El óxido de zinc se utiliza ampliamente como un pigmento blanco en pinturas, y como un catalizador en la fabricación de caucho. También se utiliza como un dispersor de calor para el caucho y actúa para proteger a sus polímeros a partir de la radiación ultravioleta (la misma protección UV se confiere a los plásticos que contienen óxido de zinc). Los semiconductores propiedades del óxido de zinc hacen útil en varistores y productos fotocopias. La ciclo de zinc de óxido de zinc es un dos etapas proceso termoquímico basado en óxido de zinc y zinc para producción de hidrógeno.
El cloruro de zinc se añade a menudo a la madera como un retardante del fuego y se puede usar como una madera conservante. También se utiliza para hacer otros productos químicos. Zinc de metilo ( Zn (CH 3 ) 2 ) se utiliza en un número de orgánicos síntesis. Zinc sulfuro de (ZnS) es usado en pigmentos luminiscentes tales como en las manos de los relojes, de rayos X y las pantallas de televisión y pinturas luminosas. Los cristales de ZnS se utilizan en láseres que operan en el mediados parte infrarroja del espectro. sulfato de zinc es un producto químico en tintes y pigmentos. piritiona de zinc se utiliza en pinturas antiincrustantes.
Polvo de zinc se utiliza a veces como un propulsor en modelos de cohetes. Cuando una mezcla comprimida de 70% de zinc y 30% de azufre en polvo se enciende hay una reacción química violenta. Esto produce sulfuro de zinc, junto con grandes cantidades de gas caliente, calor, y luz. Zinc hoja de metal se utiliza para hacer zinc bares.
64 Zn, el isótopo más abundante de zinc, es muy susceptible a activación de neutrones, siendo transmutado en la altamente radiactivo 65 Zn, que tiene una vida media de 244 días y produce intensa la radiación gamma. Debido a esto, óxido de zinc utilizado en los reactores nucleares como un agente anti-corrosión se agota de 64 Zn antes de su uso, esto se llama óxido de zinc agotado. Por la misma razón, el zinc ha sido propuesta como una material de salazón de las armas nucleares ( cobalto es otro material salazón, más conocido). Una chaqueta de isotópicamente enriquecido 64 Zn se irradia por el flujo de neutrones de alta energía intensa de un arma termonuclear explosión, formando una gran cantidad de Zn 65 aumentando significativamente la radiactividad del arma de caer. Un arma de este tipo no se sabe que alguna vez se han construido, probado o usado. 65 Zn también se utiliza como una trazador para estudiar cómo aleaciones que contienen zinc se desgastan, o la ruta y el papel del zinc en los organismos.
Complejos de ditiocarbamato de zinc se utilizan como agrícola fungicidas; éstos incluyen Zineb, Metiram, Propineb y Ziram. Naftenato de zinc se utiliza como conservante de la madera. Zinc, en la forma de ZDDP, también se utiliza como un aditivo anti-desgaste de piezas metálicas en el aceite de motor.
Suplemento dietético
El zinc se incluye en la mayoría solo comprimido over-the-counter vitamina diaria y suplementos minerales. Preparaciones incluyen óxido de zinc, acetato de zinc, y gluconato de zinc. Se cree que poseen antioxidantes propiedades, que pueden proteger contra el envejecimiento acelerado de la piel y los músculos del cuerpo; Los estudios difieren en cuanto a su eficacia. El zinc también ayuda a acelerar el proceso de curación después de una lesión. También es beneficioso para el sistema inmunológico del cuerpo. De hecho, la deficiencia de zinc puede tener efectos sobre prácticamente todas las partes del sistema inmune humano. Zinc ayuda a estimular la acción de más de 100 enzimas, y ayuda a estimular el sentido del olfato.
La eficacia de los compuestos de zinc cuando se utiliza para reducir la duración o la gravedad defríosíntomas es controversial. A 2011 revisión sistemática concluye que la suplementación produce una leve disminución en la duración y la gravedad de los síntomas del resfriado.
Zinc sirve como una herramienta simple, de bajo costo, y crítica para el tratamiento de los episodios de diarrea entre los niños del mundo en desarrollo. El zinc se agota en el cuerpo durante la diarrea , pero estudios recientes sugieren que la reposición de zinc con un curso de 10 a 14 días de tratamiento puede reducir la duración y severidad de los episodios de diarrea y también puede prevenir futuros episodios de hasta tres meses.
La Relacionada con la Edad-Eye Disease Study determinó que el zinc puede ser parte de un tratamiento efectivo para la degeneración macular relacionada con la edad. Los suplementos de zinc es un tratamiento efectivo para la acrodermatitis enteropática, una absorción de zinc trastorno genético que afecta a que antes era mortal para los bebés que nacen con ella.
Gastroenteritis está fuertemente atenuada por la ingestión de zinc, y este efecto podría deberse a dirigir la acción antimicrobiana de los iones de zinc en el tracto gastrointestinal, o para la absorción del zinc y re-liberación de las células inmunes (todos los granulocitos secretan zinc), o ambos. En 2011, los investigadores de la Universidad John Jay de Justicia Criminal informó que los suplementos de zinc en la dieta pueden enmascarar la presencia de drogas en la orina. Reclamaciones similares se han hecho en los foros web sobre ese tema.
Aunque todavía no está probado como una terapia en humanos, un creciente cuerpo de evidencia indica que el zinc puede preferentemente matar las células de cáncer de próstata. Debido a que el cinc naturalmente hogares a la próstata y porque la próstata es accesible con procedimientos relativamente no invasivos, su potencial como un agente quimioterapéutico en este tipo de cáncer se ha mostrado prometedora. Sin embargo, otros estudios han demostrado que el uso crónico de suplementos de zinc en exceso de la dosis recomendada puede en realidad aumentar el riesgo de desarrollar cáncer de próstata, también es probable debido a la acumulación natural de este metal pesado en la próstata.
El uso tópico
La administración tópica de las preparaciones de zinc incluyen las utilizadas en la piel, a menudo en la forma de óxido de zinc. preparaciones de zinc puede proteger contra las quemaduras solares en el verano y windburn en el invierno. Aplicado finamente a la zona del pañal de un bebé ( perineo) con cada cambio de pañal, puede proteger contra la dermatitis del pañal.
Lactato de zinc se utiliza en la pasta de dientes para prevenir la halitosis. piritiona de zinc se aplica ampliamente en champús, debido a su función anti-caspa. Iones de zinc son eficaces agentes antimicrobianos incluso a bajas concentraciones.
El uso en la química orgánica
Hay muchas importantes compuestos organozinc. Química organocinc es la ciencia de los compuestos organometálicos de cinc que describen sus propiedades físicas, síntesis y reacciones. Entre las aplicaciones importantes es la reacción Frankland-Duppa en el que un oxalato éster (ROCOCOOR) reacciona con un haluro de alquilo R'X, zinc y ácido clorhídrico a los ésteres α-hidroxicarboxílico RR'COHCOOR, la reacción Reformatskii que convierte α-halo-ésteres y aldehídos para β-hidroxi-ésteres, la reacción de Simmons-Smith en el que el yoduro de carbenoide (yodometil) zinc reacciona con el alqueno (o alquino) y los convierte a ciclopropano, la reacción de adición de compuestos organometálicos de cinc a compuestos de carbonilo. La reacción Barbier (1899), que es el equivalente de zinc de la magnesio reacción de Grignard y es mejor de los dos. En presencia de casi cualquier agua la formación de haluro de organomagnesio fallará mientras que la reacción de Barbier, incluso puede tener lugar en el agua. En los organozincs a la baja son mucho menos nucleófila que Grignards, son caros y difíciles de manejar. Compuestos comercialmente disponibles diorganozinc son dimetilzinc, dietilzinc y difenilzinc. En un estudio el compuesto orgánico de zinc activa se obtiene de mucho más baratos precursores organobromados:
La Acoplamiento de Negishi es también una reacción importante para la formación de nuevos enlaces carbono carbono entre los átomos de carbono insaturados en alquenos, alquinos y arenos. Los catalizadores son el níquel y paladio. Un paso clave en el ciclo catalítico es una transmetalación en la que un haluro de zinc intercambia su sustituyente orgánico para otro halógeno con el centro metálico de paladio (níquel). La acoplamiento Fukuyama es otra reacción de acoplamiento pero éste con un tioéster como formando una cetona reactivo.
Papel biológico
El zinc es un elemento esencial de oligoelementos, necesarios para las plantas, animales, y de microorganismos. zinc se encuentra en casi 100 específicas enzimas (otras fuentes dicen 300), sirve como iones estructurales en factores de transcripción y se almacena y se transfiere en metalotioneínas. Es "típicamente el segundo metal de transición más abundante en los organismos" después del hierro y es el único metal que aparece en todas las clases de enzimas.
En las proteínas, los iones Zn son a menudo coordinadas a las cadenas laterales de aminoácidos de ácido aspártico, ácido glutámico, cisteína e histidina. La descripción teórica y computacional de esta unión en las proteínas zinc (así como la de otros metales de transición) es difícil.
Hay 2-4 gramos de zinc distribuidos por todo el cuerpo humano. La mayoría de zinc está en el cerebro, músculo, huesos, riñón, hígado y, con las concentraciones más altas en la próstata y las partes del ojo. Semen es particularmente rica en zinc, que es un factor clave en la función de la glándula de la próstata y crecimiento de los órganos reproductivos.
En los seres humanos, el zinc juega "papeles biológicos ubicuas". Interactúa con "una amplia gama de orgánicos ligandos ", y tiene papeles en el metabolismo de ARN y ADN, transducción de señales, y la expresion genica. también regula apoptosis. Un estudio de 2006 estima que alrededor del 10% de las proteínas humanas (2800) potencialmente se unen zinc, además a cientos que transportan tráfico y zinc; uno similar in silico estudio en la planta Arabidopsis thaliana encontraron 2.367 proteínas relacionadas con zinc.
En el cerebro, zinc se almacena en específicos vesículas sinápticas por las neuronas glutamatérgicas y puede "modular la excitabilidad cerebral". Desempeña un papel fundamental en la plasticidad sináptica y así en el aprendizaje. Sin embargo se ha llamado "caballo oscuro del cerebro", ya que también puede ser una neurotoxina, lo que sugiere zinc homeostasis desempeña un papel fundamental en el funcionamiento normal del cerebro y sistema nervioso central.
Enzimas
El zinc es un eficiente ácido de Lewis, por lo que es un agente catalítico útil en la hidroxilación y otras reacciones enzimáticas. El metal también tiene un flexible de geometría de coordinación, que permite que las proteínas de usarlo para cambiar rápidamente conformaciones para llevar a cabo reacciones biológicas. Dos ejemplos de enzimas que contienen zinc son la anhidrasa carbónica y carboxipeptidasa, que son vitales para los procesos de dióxido de carbono ( CO 2 ) La regulación y la digestión de las proteínas, respectivamente.
En la sangre de los vertebrados, la anhidrasa carbónica convierte CO 2 en bicarbonato y la misma enzima transforma el bicarbonato de nuevo en CO 2 para la exhalación a través de los pulmones. Sin esta enzima, esta conversión se produciría aproximadamente un millón de veces más lenta en la sangre normal de pH de 7 o requeriría un pH de 10 o más. Se requiere que la anhidrasa carbónica-β no relacionado en plantas para la formación de la hoja, la síntesis de indol ácido acético (auxina) y la fermentación alcohólica.
Carboxipeptidasa escinde enlaces peptídicos durante la digestión de las proteínas. La coordinar enlace covalente se forma entre el péptido terminal y un grupo C = O unido al zinc, que da el carbono una carga positiva. Esto ayuda a crear un bolsillo hidrófobo en la enzima cerca del zinc, que atrae a la parte no polar de la proteína se digiere.
Otras proteínas
Zinc sirve una función puramente estructural en los dedos de zinc, giros y clusters. Dedos de zinc forman partes de algunas factores de transcripción, que son proteínas que reconocen secuencias de bases de ADN durante la replicación y transcripción de DNA . Cada uno de los nueve o diez Zn 2+ iones en un dedo de cinc ayuda a mantener la estructura del dedo por coordinadamente la unión a cuatro aminoácidos en el factor de transcripción. El factor de transcripción se envuelve alrededor de la hélice de ADN y utiliza sus dedos para unirse con precisión a la secuencia de ADN.
En plasma sanguíneo, zinc se une a y transportado por la albúmina (60%, de baja afinidad) y transferrina (10%). Desde la transferrina también transporta el hierro, el hierro excesivo reduce la absorción de zinc, y viceversa. Una reacción similar ocurre con el cobre. La concentración de zinc en el plasma sanguíneo se mantiene relativamente constante, independientemente de la ingesta de zinc. Las células en la glándula salivar, próstata, el sistema inmunológico y el uso intestino señalización de zinc como una forma de comunicarse con otras células.
El zinc puede ser mantenido en reservas metalotioneína en microorganismos o en los intestinos o el hígado de los animales. Metalotioneína en las células intestinales es capaz de ajustar la absorción de zinc por 15-40%. Sin embargo, la ingesta de zinc inadecuada o excesiva puede ser perjudicial; exceso de zinc particularmente afecta la absorción de cobre debido a la metalotioneína absorbe ambos metales.
La ingesta dietética
En los EE.UU., el Ingesta Diaria Recomendada (RDA) es de 8 mg / día para las mujeres y 11 mg / día para los hombres. La mediana de la ingesta en los EE.UU. alrededor de 2000 fue de 9 mg / día para las mujeres y 14 mg / día en hombres. Las ostras, langostas y carnes rojas, especialmente la carne de vaca , cordero y el hígado tienen algunas de las más altas concentraciones de zinc en los alimentos.
La concentración de zinc en las plantas varía en función de los niveles del elemento en el suelo. Cuando hay suficiente zinc en el suelo, las plantas de alimentos que contienen la mayoría de zinc son el trigo (germen y salvado) y varias semillas ( sésamo , amapola, alfalfa, apio , mostaza). El zinc también se encuentra en los frijoles , nueces , almendras , granos enteros, semillas de calabaza, semillas de girasol y de grosella negra.
Otras fuentes incluyen alimentos enriquecidos y suplementos dietéticos, que vienen en diversas formas. Una revisión 1998 concluyó que el óxido de zinc, uno de los suplementos más comunes en los Estados Unidos, y carbonato de zinc son casi insoluble y pobremente absorbido en el cuerpo. Esta opinión citó estudios que encontraron concentraciones de zinc bajo plasma después de óxido de zinc y carbonato de zinc se consumieron en comparación con los observados después del consumo de acetato de zinc y sales de sulfato. Sin embargo, la suplementación excesiva perjudicial es un problema entre los relativamente ricos, y probablemente no debería exceder de 20 mg / día en las personas sanas, aunque el Consejo de Investigación Nacional de Estados Unidos estableció un máximo de consumo tolerable de 40 mg / día.
Para fortificación, sin embargo, una revisión de 2003 recomendó óxido de zinc en los cereales como barato, estable y tan fácilmente absorbido como formas más caros. Un estudio de 2005 encontró que los diversos compuestos de zinc, incluyendo el óxido y sulfato, no mostró diferencias estadísticamente significativas en la absorción cuando se añade como fortificantes al maíz tortillas. Un estudio de 1987 encontró que el picolinato de zinc se absorbe mejor que el gluconato de zinc o citrato de zinc. Sin embargo, un estudio publicado en 2008 determinó que glicinato de zinc es el mejor absorbida de los cuatro tipos de suplementos dietéticos disponibles.
Deficiencia
La deficiencia de zinc es generalmente debido a la ingesta alimentaria insuficiente, pero puede asociarse con la mala absorción, acrodermatitis enteropática, la enfermedad crónica del hígado, enfermedad renal crónica, enfermedad de células falciformes, diabetes, cáncer, y otras enfermedades crónicas. Los síntomas de la deficiencia de zinc leve son diversas. Los resultados clínicos incluyen el crecimiento, diarrea, impotencia y maduración sexual, retraso deprimidos alopecia, lesiones oculares y de la piel, alteración del apetito, la cognición alterada, deteriorados propiedades de defensa del huésped, defectos en la utilización de carbohidratos, y teratogénesis reproductiva. La deficiencia de zinc leve deprime la inmunidad, aunque excesiva de zinc hace también. Los animales con una dieta deficiente en zinc requieren el doble de alimentos con el fin de lograr el mismo aumento de peso como los animales que recibieron suficiente zinc.
Grupos en riesgo de deficiencia de zinc incluyen los ancianos, los niños de los países en desarrollo y aquellos con insuficiencia renal. El zinc quelante fitato, que se encuentra en las semillas y cereales de salvado , puede contribuir al zinc malabsorción.
A pesar de algunas preocupaciones, no se han encontrado los vegetarianos y veganos occidentales a sufrir de deficiencias manifiestas de zinc ninguna más que los carnívoros. Las principales fuentes de la planta de zinc incluyen frijoles cocidos secos, vegetales marinos, cereales enriquecidos, alimentos de soya, nueces, guisantes y semillas. Sin embargo, los fitatos en muchos granos enteros y fibra en muchos alimentos pueden interferir con los efectos de absorción de zinc y la ingesta de zinc marginal ha mal entendido. Existe cierta evidencia que sugiere que más de los EE.UU. RDA (15 mg) de zinc diariamente puede ser necesaria en aquellos cuya dieta es alta en fitatos, como algunos vegetarianos. Estas consideraciones deben ser equilibrados contra el hecho de que hay una escasez de zinc adecuados biomarcadores, y el indicador más utilizado, el zinc en plasma, tiene poca sensibilidad y especificidad. El diagnóstico de la deficiencia de zinc es un desafío persistente.
Casi dos millones de personas en el mundo en desarrollo son deficientes en zinc. En los niños, provoca un aumento en la infección y la diarrea, contribuyendo a la muerte de alrededor de 800.000 niños en todo el mundo por año. La Organización Mundial de la Salud aboga por la administración de suplementos de zinc para la desnutrición severa y diarrea. Los suplementos de zinc ayudan a prevenir enfermedades y reducir la mortalidad, especialmente entre los niños con bajo peso al nacer o retraso en el crecimiento. Sin embargo, los suplementos de zinc no deben ser administrados solos, ya que muchos en el mundo en desarrollo tienen varias deficiencias y zinc interactúa con otros micronutrientes.
La deficiencia de zinc es la deficiencia de micronutrientes más común plantas de cultivo; es particularmente común en suelos de alto pH. Zinc-deficiente del suelo se cultiva en las tierras de cultivo de alrededor de la mitad de Turquía y la India, la tercera parte de China, y la mayoría de Australia Occidental, y las respuestas sustanciales a zinc fertilización han sido reportados en estas áreas. Las plantas que crecen en suelos que son deficientes en zinc son más susceptibles a la enfermedad. El zinc se añade principalmente a la tierra a través de la erosión de las rocas, pero los seres humanos han añadido zinc a través de la combustión de combustibles fósiles, residuos mineros, los fertilizantes de fosfato de cal y estiércol, lodos de depuradora, y las partículas de las superficies galvanizadas. El exceso de zinc es tóxico para las plantas, aunque la toxicidad de zinc es mucho menos generalizado.
Precauciones
Toxicidad
Aunque el zinc es un requisito esencial para la buena salud, el exceso de zinc puede ser dañino. Absorción excesiva de zinc suprime la absorción de cobre y hierro. El ion libre de zinc en solución es altamente tóxico para las plantas, invertebrados, e incluso peces vertebrados. La Actividad Modelo Ion gratuito está bien establecido en la literatura, y muestra que acaba de cantidades micromolares del ion libre mata algunos organismos. Un ejemplo reciente mostró 6 micromolar matando a 93% del total de Daphnia en agua.
El ion de zinc libre es un poderoso ácido de Lewis hasta el punto de ser corrosivo. El ácido del estómago contiene ácido clorhídrico , en la que el zinc metálico se disuelve fácilmente para dar cloruro de zinc corrosivo. La ingestión de una estadounidense una post-1982 pieza ciento (97,5% de zinc) puede causar daños en el revestimiento del estómago debido a la alta solubilidad del ion de zinc en el estómago ácido.
Hay evidencia de inducida la deficiencia de cobre en el bajo consumo de 100 a 300 mg de Zn / día; un reciente ensayo tuvo hospitalizaciones más altas de complicaciones urinarias en comparación con el placebo entre los hombres ancianos tomando 80 mg / día. La USDA RDA es de 11 y 8 mg Zn / día para los hombres y mujeres, respectivamente. Niveles aún más bajos, más cerca de la RDA, pueden interferir con la utilización de cobre y hierro o afectar negativamente el colesterol. Los niveles de zinc en exceso de 500 ppm en el suelo interfieren con la capacidad de las plantas para absorber otros metales esenciales, tales como hierro y manganeso. También hay una condición llamada los batidos de zinc o zinc "escalofríos" que pueden ser inducidas por la inhalación de óxido de zinc recién formado formado durante la soldadura de materiales galvanizados. El zinc es un ingrediente común de crema dental que puede contener entre 17 y 38 mg de zinc por gramo. Se han dado casos de discapacidad o incluso la muerte debido a un uso excesivo de estos productos.
Los EE.UU. Food and Drug Administration (FDA) ha declarado que daña zinc receptores nerviosos en la nariz, que pueden causar anosmia. Informes de anosmia también se observaron en la década de 1930 cuando se utilizaron preparaciones de zinc en un fallido intento de prevenir la polio infecciones. El 16 de junio de 2009, la FDA dijo que los consumidores deben dejar de usar los productos intranasales frías a base de zinc y ordenó su retirada de las tiendas. La FDA dijo que la pérdida del olfato puede ser mortal porque las personas con alteración de olor no pueden detectar fugas de gas o humo y no se puede saber si la comida ha echado a perder antes de que se lo comen. La investigación reciente sugiere que el zinc piritiona antimicrobiano tópico es un potente inductor de respuesta de choque térmico que pueden poner en peligro la integridad genómica con la inducción de la crisis energética de PARP-dependiente en humanos cultivados queratinocitos y melanocitos.
Envenenamiento
En 1982, la United States Mint comenzó la acuñación de monedas de un centavo revestidos en cobre, pero hechas principalmente de zinc. Con las nuevas monedas de un centavo de zinc, existe el potencial para la toxicosis de zinc, que puede ser fatal. Uno de los casos reportados de la ingestión crónica de 425 peniques (más de 1 kg de zinc) dio lugar a la muerte debido a bacterias y hongos gastrointestinal sepsis, mientras que otro paciente, que ingirió 12 gramos de zinc, sólo mostró letargo y la ataxia (bruto falta de coordinación de los movimientos musculares) . Varios otros casos han sido reportados de seres humanos que padecen intoxicación zinc por la ingestión de monedas de zinc.
Centavos y monedas de otros pequeños son a veces ingeridas por perros, resultando en la necesidad de tratamiento médico para eliminar el cuerpo extraño. El contenido de zinc de algunas monedas puede causar toxicidad de zinc, que es comúnmente fatal en perros, donde causa una severa anemia hemolítica, y daños en el hígado o riñón; vómitos y la diarrea son los posibles síntomas. El zinc es altamente tóxico en los loros y el envenenamiento a menudo puede ser fatal. El consumo de zumos de frutas almacenadas en latas galvanizadas ha dado lugar a intoxicaciones masivas loro con zinc.