Gunnar Nordberg
Evento e usi
Lo zinco (Zn) è ampiamente distribuito in natura in quantità che ammontano a circa lo 0.02% della crosta terrestre. Si trova in natura come solfuro (sfalerite), carbonato, ossido o silicato (calamina) in combinazione con molti minerali. La sfalerite, il principale minerale di zinco e fonte di almeno il 90% di zinco metallico, contiene ferro e cadmio come impurità. È quasi sempre accompagnato da galena, il solfuro di piombo, e occasionalmente si trova in associazione con minerali contenenti rame o altri solfuri di metalli vili.
Per esposizione all'aria, lo zinco si ricopre di un tenace film di ossido che protegge il metallo da ulteriore ossidazione. Questa resistenza alla corrosione atmosferica costituisce la base per uno degli usi più comuni del metallo, la protezione delle strutture in acciaio mediante zincatura. La capacità dello zinco di proteggere i metalli ferrosi dalla corrosione è rafforzata dall'azione elettrolitica. Agisce da anodo rispetto al ferro e ad altri metalli strutturali, ad eccezione di alluminio e magnesio, ed è quindi attaccato preferenzialmente da agenti corrosivi. Questa proprietà è utilizzata in molte altre importanti applicazioni dello zinco, ad esempio nell'uso di lastre di zinco come anodi per la protezione catodica di scafi di navi, serbatoi sotterranei e così via. Lo zinco metallico è pressofuso per componenti nell'industria automobilistica, nell'industria delle apparecchiature elettriche e nell'industria delle macchine utensili leggere, della ferramenta, dei giocattoli e degli articoli di fantasia. Viene arrotolato in fogli nei laminatoi per la produzione di coperture, guarnizioni, custodie per batterie a secco, lastre da stampa e così via. Lo zinco è anche legato con rame, nichel, alluminio e magnesio. Quando è legato con il rame, forma gli importanti gruppi di leghe noti come ottoni.
Ossido di zinco (ZnO), o bianco di zinco (fiori di zinco) è prodotto dall'ossidazione dello zinco puro vaporizzato o dalla tostatura del minerale di ossido di zinco. È usato come pigmento in pitture, lacche e vernici, nonché come riempitivo per plastica e gomma. L'ossido di zinco si trova nei cosmetici, nei cementi a presa rapida e nei prodotti farmaceutici. È utile nella fabbricazione di vetro, pneumatici per automobili, fiammiferi, colla bianca e inchiostri da stampa. L'ossido di zinco è utilizzato anche come semiconduttore nell'industria elettronica.
Cromato di zinco (ZnCro4), o giallo di zinco, è prodotto dall'azione dell'acido cromico su fanghi di ossido di zinco, o su idrossido di zinco. È utilizzato in pigmenti, pitture, vernici e lacche e nella produzione di linoleum. Il cromato di zinco agisce come inibitore di corrosione per metalli e laminati epossidici.
Cianuro di zinco (Zn(NC)2) è prodotto dalla precipitazione di una soluzione di solfato o cloruro di zinco con cianuro di potassio. Viene utilizzato per la placcatura dei metalli e per l'estrazione dell'oro. Il cianuro di zinco agisce come reagente chimico e come pesticida. Solfato di zinco (ZnSO4· 7H2O), o vetriolo bianco, è prodotto dalla tostatura della blenda di zinco o dall'azione dell'acido solforico sullo zinco o sull'ossido di zinco. Viene utilizzato come astringente, conservante per pelli e legno, sbiancante per carta, coadiuvante antiparassitario e fungicida. Il solfato di zinco serve anche come agente ignifugo e come depressore nella flottazione della schiuma. Viene utilizzato nel trattamento delle acque e nella tintura e stampa dei tessuti. Solfuro di zinco è usato come pigmento per vernici, tele cerate, linoleum, pelle, inchiostri, lacche e cosmetici. Fosfuro di zinco (Zn3P2) viene prodotto facendo passare la fosfina attraverso una soluzione di solfato di zinco. Viene utilizzato principalmente come rodenticida.
Cloruro di zinco (ZnCl2), o burro di zinco, ha numerosi usi nell'industria tessile, tra cui la tintura, la stampa, l'imbozzimatura e l'appesantimento dei tessuti. È un componente del cemento per metalli, dentifrici e flussi di saldatura. Viene utilizzato da solo o con fenolo e altri antisettici per preservare le traversine ferroviarie. Il cloruro di zinco è utile per l'incisione del vetro e per la fabbricazione dell'asfalto. È un agente vulcanizzante per la gomma, un ritardante di fiamma per il legno e un inibitore di corrosione nel trattamento delle acque.
Pericoli
Lo zinco è un nutriente essenziale. È un costituente dei metalloenzimi, che svolgono un ruolo importante nel metabolismo degli acidi nucleici e nella sintesi proteica. Lo zinco non viene immagazzinato nel corpo e un'assunzione giornaliera minima di zinco è raccomandata dagli esperti nutrizionisti. L'assorbimento dello zinco avviene più facilmente da fonti proteiche animali che da prodotti vegetali. Il contenuto di fitati delle piante lega lo zinco, rendendolo non disponibile per l'assorbimento. Stati di carenza di zinco sono stati segnalati da paesi in cui i cereali sono la principale fonte di proteine consumate dalla popolazione. Alcune delle manifestazioni cliniche riconosciute della carenza cronica di zinco negli esseri umani sono il ritardo della crescita, l'ipogonadismo nei maschi, i cambiamenti della pelle, lo scarso appetito, la letargia mentale e il ritardo nella guarigione delle ferite.
In generale i sali di zinco sono astringenti, igroscopici, corrosivi e antisettici. La loro azione precipitante sulle proteine costituisce la base dei loro effetti astringenti e antisettici e vengono assorbiti con relativa facilità attraverso la pelle. La soglia del gusto per i sali di zinco è di circa 15 ppm; l'acqua contenente 30 ppm di sali di zinco solubili ha un aspetto lattiginoso e un sapore metallico quando la concentrazione raggiunge i 40 ppm. I sali di zinco sono irritanti per il tratto gastrointestinale e le concentrazioni emetiche dei sali di zinco nell'acqua vanno da 675 a 2,280 ppm.
La solubilità dello zinco in soluzioni debolmente acide, in presenza di ferro, ha portato all'ingestione accidentale di grandi quantità di sali di zinco quando cibi acidi come bevande alla frutta venivano preparati in recipienti di ferro zincato usurati. Febbre, nausea, vomito, crampi allo stomaco e diarrea si sono verificati da 20 minuti a 10 ore dopo l'ingestione.
Diversi sali di zinco possono entrare nel corpo per inalazione, attraverso la pelle o per ingestione e produrre intossicazione. È stato scoperto che il cloruro di zinco causa ulcere cutanee. Un certo numero di composti di zinco presentano rischi di incendio ed esplosione. La produzione elettrolitica dello zinco può produrre nebbie contenenti acido solforico e solfato di zinco che possono irritare l'apparato respiratorio o digestivo e portare all'erosione dentale. I processi metallurgici che coinvolgono lo zinco possono portare a esposizioni ad arsenico, cadmio, manganese, piombo e possibilmente a cromo e argento, con i rischi associati. Poiché l'arsenico è spesso presente nello zinco, può essere una fonte di esposizione al gas arsina altamente tossico ogni volta che lo zinco viene dissolto in acidi o alcali.
Nella metallurgia dello zinco e nella produzione, saldatura e taglio di metallo galvanizzato o zincato, o fusione e fusione di ottone o bronzo, il pericolo più frequente riscontrato dallo zinco e dai suoi composti è l'esposizione ai fumi di ossido di zinco, che causano febbre da fumi metallici. I sintomi della febbre da fumi metallici includono attacchi di brividi, febbre irregolare, sudorazione profusa, nausea, sete, mal di testa, dolori agli arti e senso di spossatezza. Gli attacchi sono di breve durata (la maggior parte dei casi è in via di guarigione completa entro 24 ore dall'insorgenza dei sintomi) e la tolleranza sembra essere acquisita. Un aumento significativo della protoporfirina eritrocitaria libera è stato riportato nelle operazioni di impaccamento con ossido di zinco.
I fumi di cloruro di zinco sono irritanti per gli occhi e le mucose. In un incidente che ha coinvolto generatori di fumo, 70 persone esposte hanno manifestato vari gradi di irritazione agli occhi, al naso, alla gola e ai polmoni. Dei 10 decessi, alcuni sono morti nel giro di poche ore con edema polmonare e altri sono morti più tardi di broncopolmonite. In un'altra occasione, due vigili del fuoco sono stati esposti ai fumi di cloruro di zinco di un generatore di fumo durante una dimostrazione antincendio, uno brevemente, l'altro per diversi minuti. Il primo è guarito rapidamente mentre il secondo è deceduto dopo 18 giorni, per insufficienza respiratoria. C'è stato un rapido aumento della temperatura e una marcata infiammazione del tratto respiratorio superiore subito dopo l'esposizione. Alla radiografia del torace sono state osservate infiltrazioni polmonari diffuse e l'autopsia ha rivelato proliferazione fibroblastica attiva e cuore polmonare.
In un esperimento progettato principalmente per valutare la carcinogenesi, gruppi di 24 topi hanno ricevuto da 1,250 a 5,000 ppm di solfato di zinco nell'acqua potabile per un anno. A parte la grave anemia negli animali che hanno ricevuto 5,000 ppm, non ci sono stati effetti avversi dallo zinco. L'incidenza del tumore non era significativamente diversa da quella osservata nei controlli.
Il fosfuro di zinco, utilizzato come rodenticida, è tossico per l'uomo se ingerito, inalato o iniettato e, insieme al cloruro di zinco, è il più pericoloso dei sali di zinco; queste due sostanze sono state responsabili delle uniche morti sicuramente dovute ad avvelenamento da zinco.
Effetti sulla pelle. È stato segnalato che il cromato di zinco nelle vernici di fondo utilizzate da carrozzieri, lattonieri e produttori di armadi in acciaio causa ulcerazioni nasali e dermatiti nei lavoratori esposti. Il cloruro di zinco ha un'azione caustica, che può provocare l'ulcerazione delle dita, delle mani e degli avambracci di coloro che maneggiano legname impregnato con esso o lo utilizzano come fondente nella saldatura. È stato riferito che la polvere di ossido di zinco può bloccare i dotti delle ghiandole sebacee e dare origine a un eczema papulare e pustoloso negli esseri umani che confezionano questo composto.
Misure di sicurezza e salute
Incendio ed esplosione. La polvere di zinco finemente suddivisa e altri composti di zinco possono costituire rischi di incendio ed esplosione se conservati in luoghi umidi, fonti di combustione spontanea. I residui delle reazioni di riduzione possono incendiare i materiali combustibili. Il nitrato di zinco ammonio, il bromato di zinco, il clorato di zinco, l'etile di zinco, il nitrato di zinco, il permanganato di zinco e il picrato di zinco sono tutti pericolosi pericoli di incendio ed esplosione. Inoltre, lo zinco etile si accenderà spontaneamente a contatto con l'aria. Pertanto, deve essere conservato in un luogo fresco, asciutto e ben ventilato, lontano da rischi di incendio acuto, fiamme libere e potenti agenti ossidanti.
In tutti i casi in cui lo zinco viene riscaldato al punto da produrre fumi, è molto importante garantire un'adeguata ventilazione. La protezione individuale è assicurata al meglio dall'educazione del lavoratore in merito alla febbre da fumi metallici e dalla fornitura di ventilazione locale per scarico o, in alcune situazioni, dall'uso di un cappuccio o di una maschera ad adduzione d'aria.
I lavoratori che sono comunque esposti ai fumi di cloruro di zinco devono indossare dispositivi di protezione individuale, inclusi indumenti protettivi, protezione chimica per occhi e viso e dispositivi di protezione respiratoria adeguati. L'esposizione ai fumi di cloruro di zinco deve essere trattata mediante un'abbondante irrigazione delle aree esposte.