¿Por qué el galvanizado protege mejor que la pintura?
Una pintura funciona como barrera: mientras cubra, aísla el acero del agua y del oxígeno. Si se raya, el acero expuesto se corroe justo en ese punto, y la herrumbre se extiende bajo la película levantándola.
El zinc hace algo distinto. Su potencial de electrodo estándar es de −0,76 V frente a los −0,44 V del hierro, lo que significa que se oxida con más facilidad.
Cuando hay humedad y ambos metales están en contacto eléctrico, se forma una pila. El zinc actúa como ánodo y se disuelve; el hierro actúa como cátodo y queda protegido, aunque esté al descubierto.
De ahí el nombre de ánodo de sacrificio. El recubrimiento no protege solo por cubrir, sino por corroerse en lugar del acero. Una raya en el galvanizado no progresa: el zinc de alrededor sigue protegiendo el hierro expuesto.
El zinc además desarrolla su propia pátina de carbonato básico, que ralentiza su consumo. Un galvanizado en caliente de unos 85 micrómetros dura décadas en ambiente rural y bastante menos en atmósfera industrial o marina.
El mismo principio se aplica a los ánodos de sacrificio de los cascos de barco y de los calentadores de agua, que son barras de zinc o magnesio que hay que sustituir periódicamente.
¿Por qué su química es tan aburrida comparada con la del cobre?
El zinc tiene la configuración [Ar] 3d¹⁰ 4s². La capa d está completa.
Los metales de transición deben su química característica a los orbitales d parcialmente llenos: varios estados de oxidación, compuestos coloreados, propiedades magnéticas, formación de complejos con geometrías variadas.
En el zinc esos orbitales están llenos y demasiado estables para participar. Solo se pierden los dos electrones 4s, y siempre los dos. El zinc es Zn²⁺ en todos sus compuestos, sin excepción práctica.
Las consecuencias son visibles. Sus compuestos son incoloros, porque el color en un metal de transición procede de transiciones entre orbitales d parcialmente ocupados, y aquí no hay huecos. No es magnético, por la misma razón. Y no presenta la variedad redox del hierro o del manganeso.
⚠️ Esa sencillez es motivo de una discusión de nomenclatura. La IUPAC define metal de transición como aquel con una capa d incompleta en alguno de sus estados, y el zinc no cumple. Muchos textos lo incluyen por su posición en el bloque d, otros lo tratan aparte junto con el cadmio y el mercurio.
Esa misma estabilidad del Zn²⁺ es lo que lo hace útil en biología: un ion que no cambia de estado de oxidación no genera radicales libres, a diferencia del hierro o del cobre.
¿Qué hace en el organismo?
Es el segundo oligoelemento metálico más abundante tras el hierro, con unos 2 a 3 gramos en un adulto, y participa en más de trescientas enzimas.
Su papel es de dos tipos.
Como catalizador, el Zn²⁺ polariza moléculas de agua o de sustrato y facilita la reacción. La anhidrasa carbónica, que convierte dióxido de carbono en bicarbonato a una velocidad asombrosa, tiene un zinc en su centro activo; sin él la sangre no podría transportar el CO₂ que produce el metabolismo.
Como elemento estructural, mantiene proteínas plegadas. Los dedos de zinc son pequeños dominios en los que un ion coordina cuatro residuos y fija una geometría capaz de reconocer secuencias específicas de ADN. Son de los motivos más comunes en los factores de transcripción, y su descubrimiento abrió el camino a las primeras herramientas de edición genética dirigida.
La deficiencia de zinc produce retraso del crecimiento, alteraciones cutáneas, pérdida del sentido del gusto y deterioro inmunitario. Es un problema de salud pública en regiones donde la dieta se basa en cereales, cuyo fitato dificulta la absorción.
¿Cómo se usa en las pilas?
El zinc fue el ánodo de la primera pila y sigue siéndolo en las más comunes.
La pila voltaica de 1800 alternaba discos de zinc y de cobre separados por cartón empapado en salmuera. El zinc se oxidaba, los electrones circulaban por el circuito externo y el cobre se reducía. Fue la primera fuente continua de corriente eléctrica y dio origen a la electroquímica.
La pila seca de zinc-carbono, patentada por Leclanché y perfeccionada después, usaba un recipiente de zinc como ánodo y una barra de carbono rodeada de dióxido de manganeso como cátodo. Alimentó linternas y radios durante un siglo.
La pila alcalina moderna usa polvo de zinc y dióxido de manganeso en hidróxido de potasio, lo que aumenta la superficie de reacción y la capacidad.
Las pilas de botón para audífonos son de zinc-aire: el ánodo es zinc y el cátodo es el oxígeno del ambiente, que entra por un orificio. Como el cátodo no ocupa volumen, la densidad energética es muy alta; por eso llevan una pegatina que hay que retirar para activarlas.
¿De dónde se extrae y en qué más se usa?
El mineral principal es la esfalerita, sulfuro de zinc. Se tuesta para convertirlo en óxido y después se reduce, o bien se lixivia con ácido sulfúrico y se recupera por electrólisis, que es hoy la vía dominante.
China, Perú y Australia encabezan la producción. El zinc acompaña con frecuencia al plomo y a la plata en los mismos yacimientos, y su explotación suele ser conjunta.
Alrededor de la mitad del zinc se destina al galvanizado. El resto se reparte entre aleaciones, fundición a presión y compuestos.
El latón, cobre con zinc entre un 5 y un 40 %, es la aleación más antigua que lo usa. Sorprendentemente, se fabricaba antes de conocerse el zinc metálico: se calentaba cobre con calamina y carbón, y el zinc reducido se incorporaba al cobre sin llegar a aislarse nunca.
El óxido de zinc se usa en cremas de protección solar, donde refleja y dispersa el ultravioleta, en pomadas para la piel y como aditivo en la vulcanización del caucho, donde acelera la formación de puentes de azufre.