Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El zinc (Zn) se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza en cantidades que ascienden aproximadamente al 0.02% de la corteza terrestre. Se encuentra en la naturaleza como sulfuro (esfalerita), carbonato, óxido o silicato (calamina) en combinación con muchos minerales. La esfalerita, el principal mineral de zinc y la fuente de al menos el 90% del zinc metálico, contiene hierro y cadmio como impurezas. Casi siempre va acompañado de galena, el sulfuro de plomo, y ocasionalmente se encuentra asociado con minerales que contienen cobre u otros sulfuros de metales básicos.
Al exponerse al aire, el zinc se cubre con una tenaz película de óxido que protege al metal de una mayor oxidación. Esta resistencia a la corrosión atmosférica constituye la base de uno de los usos más habituales del metal, la protección de estructuras de acero mediante el galvanizado. La capacidad del zinc para proteger los metales ferrosos contra la corrosión se ve reforzada por la acción electrolítica. Actúa como ánodo con respecto al hierro y otros metales estructurales, excepto el aluminio y el magnesio, y por tanto es atacado preferentemente por los agentes corrosivos. Esta propiedad se utiliza en muchas otras aplicaciones importantes del zinc, por ejemplo, en el uso de placas de zinc como ánodos para la protección catódica de cascos de barcos, tanques subterráneos, etc. El zinc metálico se moldea a presión para componentes en la industria del automóvil, la industria de equipos eléctricos y en las industrias de máquinas herramienta ligeras, ferretería, juguetes y artículos de lujo. Se enrolla en láminas en trenes de laminación para la fabricación de techos, burletes, estuches para baterías secas, planchas de impresión, etc. El zinc también está aleado con cobre, níquel, aluminio y magnesio. Cuando se alea con cobre, forma los importantes grupos de aleaciones conocidos como latones.
Óxido de zinc (ZnO), o blanco de zinc (flores de zinc) se produce por la oxidación de zinc puro vaporizado o por la tostación del mineral de óxido de zinc. Se utiliza como pigmento en pinturas, lacas y barnices, así como como relleno para plásticos y caucho. El óxido de zinc se encuentra en cosméticos, cementos de fraguado rápido y en productos farmacéuticos. Es útil en la fabricación de vidrio, neumáticos para automóviles, fósforos, cola blanca y tintas de imprenta. El óxido de zinc también se utiliza como semiconductor en la industria electrónica.
Cromato de zinc (ZnCrO4), o amarillo de zinc, se produce por la acción del ácido crómico sobre lodos de óxido de zinc o hidróxido de zinc. Se utiliza en pigmentos, pinturas, barnices y lacas, y en la fabricación de linóleo. El cromato de zinc actúa como inhibidor de la corrosión para metales y laminados epoxi.
Cianuro de zinc (Zn(CN))2) se produce por precipitación de una solución de sulfato o cloruro de zinc con cianuro de potasio. Se utiliza para el revestimiento de metales y para la extracción de oro. El cianuro de zinc actúa como reactivo químico y como pesticida. Sulfato de zinc (ZnSO4· 7H2O), o vitriolo blanco, se produce tostando la blenda de zinc o por la acción del ácido sulfúrico sobre el zinc o el óxido de zinc. Se utiliza como astringente, conservante de pieles y madera, blanqueador de papel, adyuvante de plaguicidas y fungicida. El sulfato de zinc también sirve como agente ignífugo y como depresor en la flotación por espuma. Se utiliza en el tratamiento de aguas y en el teñido y estampado de textiles. sulfuro de zinc se utiliza como pigmento para pinturas, hules, linóleo, cuero, tintas, lacas y cosméticos. Fosfuro de zinc (Zn3P2) se produce pasando fosfina a través de una solución de sulfato de zinc. Se utiliza principalmente como rodenticida.
Cloruro de zinc (ZnCl2), o manteca de zinc, tiene numerosos usos en la industria textil, incluyendo teñido, estampado, apresto y pesado de telas. Es un componente del cemento para metales, dentífricos y fundentes de soldadura. Se utiliza solo o con fenol y otros antisépticos para la conservación de durmientes ferroviarios. El cloruro de zinc es útil para el grabado de vidrio y para la fabricación de asfalto. Es un agente vulcanizante para el caucho, un retardante de llama para la madera y un inhibidor de la corrosión en el tratamiento del agua.
Peligros
El zinc es un nutriente esencial. Es un componente de las metaloenzimas, que juegan un papel importante en el metabolismo de los ácidos nucleicos y la síntesis de proteínas. El zinc no se almacena en el cuerpo, y los expertos en nutrición recomiendan una ingesta diaria mínima de zinc. La absorción de zinc tiene lugar más fácilmente a partir de fuentes de proteína animal que de productos vegetales. El contenido de fitato de las plantas se une al zinc, lo que hace que no esté disponible para la absorción. Se han informado estados de deficiencia de zinc en países donde los cereales son la principal fuente de proteína consumida por la población. Algunas de las manifestaciones clínicas reconocidas de la deficiencia crónica de zinc en humanos son retraso en el crecimiento, hipogonadismo en los hombres, cambios en la piel, falta de apetito, letargo mental y retraso en la cicatrización de heridas.
En general, las sales de zinc son astringentes, higroscópicas, corrosivas y antisépticas. Su acción precipitante sobre las proteínas forma la base de sus efectos astringentes y antisépticos, y se absorben con relativa facilidad a través de la piel. El umbral de sabor de las sales de zinc es de aproximadamente 15 ppm; el agua que contiene 30 ppm de sales solubles de zinc tiene un aspecto lechoso y un sabor metálico cuando la concentración alcanza los 40 ppm. Las sales de zinc son irritantes para el tracto gastrointestinal y las concentraciones eméticas de sales de zinc en el agua oscilan entre 675 y 2,280 ppm.
La solubilidad del zinc en soluciones débilmente ácidas, en presencia de hierro, ha llevado a la ingestión accidental de grandes cantidades de sales de zinc cuando se preparan alimentos ácidos como bebidas de frutas en recipientes de hierro galvanizado gastados. Fiebre, náuseas, vómitos, calambres estomacales y diarrea ocurrieron entre 20 minutos y 10 horas después de la ingestión.
Varias sales de zinc pueden entrar al cuerpo por inhalación, a través de la piel o por ingestión y producir intoxicación. Se ha descubierto que el cloruro de zinc causa úlceras en la piel. Varios compuestos de zinc presentan riesgos de incendio y explosión. La fabricación electrolítica de zinc puede producir nieblas que contienen ácido sulfúrico y sulfato de zinc que pueden irritar los sistemas respiratorio o digestivo y provocar erosión dental. Los procesos metalúrgicos que involucran zinc pueden conducir a exposiciones a arsénico, cadmio, manganeso, plomo y posiblemente cromo y plata, con sus peligros asociados. Dado que el arsénico está frecuentemente presente en el zinc, puede ser una fuente de exposición al gas arsina altamente tóxico siempre que el zinc se disuelva en ácidos o álcalis.
En la metalurgia y fabricación de zinc, soldadura y corte de metal galvanizado o revestido de zinc, o fundición y vaciado de latón o bronce, el peligro más frecuente del zinc y sus compuestos es la exposición a los vapores de óxido de zinc, que causan la fiebre de los vapores metálicos. Los síntomas de la fiebre de humos metálicos incluyen ataques de escalofríos, fiebre irregular, sudoración profusa, náuseas, sed, dolor de cabeza, dolores en las extremidades y sensación de agotamiento. Los ataques son de corta duración (la mayoría de los casos están en vías de recuperación completa dentro de las 24 horas posteriores al inicio de los síntomas) y parece que se adquiere tolerancia. Se ha informado un aumento significativo de la protoporfirina eritrocítica libre en las operaciones de empaquetamiento con óxido de zinc.
Los vapores de cloruro de zinc irritan los ojos y las membranas mucosas. En un accidente que involucró generadores de humo, 70 personas expuestas experimentaron diversos grados de irritación en los ojos, la nariz, la garganta y los pulmones. De las 10 muertes, algunas murieron a las pocas horas con edema pulmonar y otras murieron más tarde de bronconeumonía. En otra ocasión, dos bomberos estuvieron expuestos a vapores de cloruro de zinc de un generador de humo durante una demostración de extinción de incendios, uno brevemente y el otro durante varios minutos. El primero se recuperó rápidamente mientras que el segundo falleció a los 18 días por insuficiencia respiratoria. Hubo un rápido aumento de la temperatura y una marcada inflamación del tracto respiratorio superior poco después de la exposición. En la radiografía de tórax se observaron infiltraciones pulmonares difusas y la autopsia reveló proliferación fibroblástica activa y cor pulmonale.
En un experimento diseñado principalmente para evaluar la carcinogénesis, grupos de 24 ratones recibieron de 1,250 a 5,000 ppm de sulfato de zinc en el agua potable durante un año. Aparte de la anemia severa en animales que recibieron 5,000 ppm, no hubo efectos adversos del zinc. La incidencia del tumor no fue significativamente diferente de la observada en los controles.
El fosfuro de zinc, que se utiliza como rodenticida, es tóxico para los seres humanos ya sea por ingestión, inhalación o inyección y, junto con el cloruro de zinc, es la más peligrosa de las sales de zinc; estas dos sustancias han sido responsables de las únicas muertes definitivamente debidas al envenenamiento por zinc.
Efectos de la piel. Se ha informado que el cromato de zinc en las pinturas de imprimación utilizadas por los carroceros, hojalateros y ebanistas de acero causa ulceración nasal y dermatitis en los trabajadores expuestos. El cloruro de zinc tiene una acción cáustica, que puede resultar en ulceración de los dedos, manos y antebrazos de quienes manipulan madera impregnada con él o lo usan como fundente en la soldadura. Se ha informado que el polvo de óxido de zinc puede bloquear los conductos de las glándulas sebáceas y dar lugar a un eczema papular y pustular en humanos que envasan este compuesto.
Medidas de Seguridad y Salud
Fuego y explosión. El polvo de zinc finamente dividido y otros compuestos de zinc pueden presentar riesgos de incendio y explosión si se almacenan en lugares húmedos, fuentes de combustión espontánea. Los residuos de las reacciones de reducción pueden encender materiales combustibles. El nitrato de zinc y amonio, el bromato de zinc, el clorato de zinc, el etilo de zinc, el nitrato de zinc, el permanganato de zinc y el picrato de zinc son peligrosos riesgos de incendio y explosión. Además, el etilo de zinc se encenderá espontáneamente en contacto con el aire. Por lo tanto, debe almacenarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de riesgos agudos de incendio, llamas abiertas y agentes oxidantes potentes.
En todos los casos en que el zinc se calienta hasta el punto en que se producen vapores, es muy importante garantizar que se proporcione una ventilación adecuada. La protección individual se asegura mejor mediante la educación del trabajador sobre la fiebre por humos metálicos y la provisión de ventilación por extracción local o, en algunas situaciones, mediante el uso de una capucha o máscara con suministro de aire.
Los trabajadores que, sin embargo, están menos expuestos a los vapores de cloruro de zinc deben usar equipo de protección personal que incluya ropa de protección, protección química para los ojos y la cara y equipo de protección respiratoria adecuado. La exposición a los vapores de cloruro de zinc debe tratarse mediante abundante irrigación de las áreas expuestas.