zìnco

Descrizione generale

sm. (pl. -chi) [sec. XIX; dal tedesco Zink]. Elemento chimico di simbolo Zn, di peso atomico 65,409 e di numero atomico 30. La crosta terrestre contiene in media appena lo .0,005% di zinco, in buona parte concentrato in giacimenti relativamente ricchi. Nel sistema periodico degli elementi chimici lo Zn appartiene al gruppo IIb; allo stato elementare il suo guscio più esterno contiene due elettroni 4s e dieci 3d. Costituisce lo 0,02% della crosta terrestre e si trova in natura quasi interamente come solfuro ZnS, che può esistere in due forme, una molto più comune, blenda di zinco cubica o sfalerite, e l'altra, più rara, wurtzite esagonale. Il metallo si ottiene arrostendo il solfuro all'aria, in modo da trasformarlo in ossido, e riducendo successivamente l'ossido con carbone finemente suddiviso:

Poiché la seconda reazione avviene a circa 1200 ºC, temperatura superiore al punto di ebollizione dello Zn, il metallo si ottiene allo stato di vapore, che deve essere poi condensato. Se la condensazione avviene molto velocemente, il metallo si ottiene in uno stato finemente suddiviso, chiamato polvere di Zn. Come alternativa, l'ossido può essere disciolto in acido solforico e il metallo ottenuto per elettrodeposizione su catodi di alluminio. L'elettrodeposizione è possibile perché, l'elevata sovratensione dell'idrogeno sullo Zn, ne consente la riduzione, malgrado i potenziali di equilibrio siano tali da indicare spontanea la riduzione dell'idrogeno. Lo Zn è un metallo bianco-azzurro, di media durezza, intorno ai 200 ºC diventa fragile e può essere macinato in polvere; all'aria scurisce lentamente, probabilmente perché si ricopre di una pellicola di ossido o di carbonato che lo autoprotegge. Il suo potenziale elettrochimico è più basso del potenziale del ferro e pertanto nella pila Zn/sol/Fe è lo zinco che va in soluzione mentre all'elettrodo di Fe avviene una reazione di ossido del tipo

Ne consegue che il ferro a contatto con lo zinco non va in soluzione e quindi non si corrode. Questa proprietà viene utilizzata per proteggere il ferro dalla corrosione con la cosiddetta protezione galvanica (lamiere di ferro zincato, filo di ferro zincato ecc.). Il ferro galvanizzato sulla superficie può anche essere ottenuto per elettrodeposizione dello zinco. Lo zinco viene usato in alcune leghe, la più importante delle quali è l'ottone (Cu-Zn), e anche come elettrodo in pile a secco e a liquido. Lo zinco reagisce con gli acidi non ossidanti, liberando idrogeno e dando ioni bivalenti, si scioglie anche in basi forti, con formazione di ioni zincati, che comunemente vengono scritti come Zn(OH)₄^2- e talvolta anche come ZnO_a2 o Zn(OH)₃H₂O. Benché la struttura di queste specie in soluzione non sia definitivamente accertata, dalle soluzioni concentrate sono stati separati solidi Na₂Zn(OH)₄, e NaZn(OH)₃. Quest'ultimo è interessante dal punto di vista strutturale, in quanto presenta una configurazione bipiramidale trigonale distorta di atomi d'ossigeno attorno all'atomo di Zn. Esistono dati non confermati sull'esistenza dello Zn monovalente. In effetti non esistono ioni paramagnetici, con un elettrone in un orbitale s, per nessuno degli elementi di transizione e, nei casi in cui ci si potrebbe attendere la formazione di tali ioni, si ha o dismuntazione o formazione di un legame metallo-metallo. La produzione mondiale di zinco si aggira intorno ai 7,1 milioni di t annui. I maggiori produttori sono il Canada (17%), l'ex URSS (13%), l'Australia (11,25%), la Cina (8,7%) e il Perú (8,4%). In Italia si sfruttano i giacimenti sardi di Monteponi e S. Giovanni/Iglesias e quelli delle zone di Predil e del Grossetano.

I composti

Dato che lo zinco non esiste in alti stati di ossidazione e forma composti nei quali il guscio d è pieno, non viene considerato un elemento di transizione. Tuttavia, similmente ai metalli di transizione, forma complessi, in particolare con ammoniaca, con ammine, con alogeni, e con cianuri. L'ossido di Zn esiste in natura come zincite, in quantità limitate, industrialmente si ottiene bruciando il metallo all'aria, normalmente è bianco, ma diviene giallo per riscaldamento. L'idrossido, ottenuto mediante aggiunta di basi, alle soluzioni dei sali, si scioglie facilmente negli acidi, ma si scioglie anche in eccesso di basi, con formazione di ioni zincato Zn(OH)₄^2-, o in eccesso di ammoniaca concentrata, con formazione del complesso Zn(NH₃)₄²⁺, o in soluzione di cianuri, per dare Zn(CN)₄^2-. Sono noti tutti e quattro gli alogenuri di Zn. Di questi, solo ZnF₂ ha carattere ionico. Questa diversità è dovuta probabilmente all'elevata energia reticolare degli altri alogenuri, e alla loro facilità a dare in soluzione gli alogeni complessi del tipo ZnX₄^-. A causa delle sue piccole dimensioni, lo ione Zn ha nei suoi composti una forte tendenza alla coordinazione tetraedrica. Per questo motivo, la struttura dei cloruri, bromuri, e ioduri, può essere considerata come una disposizione compatta di ioni alogenuro, in cui lo Zn occupa interstizi tetraedrici. Nello ione Zn²⁺ non si ha effetto di stabilizzazione del campo dei legandi, a causa del guscio d pieno, e quindi, la stereochimica dei suoi composti dipende solo dalle dimensioni, dalle forze elettrostatiche, e dalle forze di legame covalente. Anche se per lo zinco il numero di coordinazione più comune è 4, esistono composti lineari, con numeri di coordinazione 2, come: Zn(CH₃)₂, bipiramidali trigonali, con numero di coordinazione 5, come: Zn(CH₃COO)₂H₂O, e ottaedrici, con numero di coordinazione 6, come: Zn(NH₃)₆²⁺. Aggiungendo solfuro ammonico a una soluzione di un sale di zinco, si ha un precipitato, bianco, amorfo, di solfuro di Zn, facilmente solubile in acidi minerali diluiti. Questo solfuro, gradualmente si trasforma in una specie meno solubile, la quale riscaldata con H₂S acquoso sotto pressione produce blenda, mentre se viene riscaldata con H₂S gassoso, produce wurtzite. Il solfuro di Zn viene usato per la fabbricazione di schermi fluorescenti, e in miscela equimolecolare con BaSO₄, viene usato nel pigmento bianco litopone. Lo zinco forma composti metallorganici del tipo RZnX e R₂Zn, la cui scoperta giocò un ruolo decisivo nello sviluppo delle moderne idee sul legame chimico. La costituzione di RZnX presenta problemi analoghi a quelli dei reattivi di Grignard, infatti, oltre a RZnX, possono essere presenti (RZnX)₂, e (R₂Zn+ZnX₂). I composti R₂Zn, sono liquidi non polari, o solidi a basso punto di fusione, solubili nella maggior parte dei solventi organici. Gli zincoalchili inferiori si infiammano spontaneamente, tutti reagiscono energicamente con l'ossigeno e con l'acqua.