O que é a carga iónica de zinco (Zn)?

Zinco (Zn) é um metal localizado no grupo 12 do bloco d na tabela periódica. O número atómico de zinco é 30, o que significa que o seu núcleo contém 30 prótons. O zinco forma mais frequentemente cátions com carga positiva com uma carga de +2,

Zinco raramente formará iões com uma carga +1 mas nunca formará iões com uma carga negativa. Como o zinco é um metal, geralmente forma compostos metálicos com outros metais. Como tem uma carga iónica de +2, os iões de zinco são agentes redutores fortes e formam prontamente ligações iónicas.

iões de zinco formam uma série de compostos que têm aplicações práticas. O óxido de zinco (ZnO), por exemplo, é produzido em massa como semicondutor para utilização em electrónica, enquanto que o sulfureto de zinco (ZnS) é utilizado como material óptico em dispositivos infravermelhos. O zinco é também um mineral traço essencial necessário para a transdução e transcrição de sinais em células eucarióticas. Compostos feitos de iões de zinco tendem a adoptar uma estrutura cristalina simétrica e têm um brilho incolor como o ferro.

What Is An Ion?

Levemos dar um passo atrás em relação ao zinco e rever primeiro o que é, exactamente, um ião. Normalmente, os átomos contêm um número igual de prótons e electrões. Uma vez que prótons e electrões têm cargas iguais e opostas (+1 e -1 respectivamente) átomos com igual número de prótons e electrões serão electricamente neutros, uma vez que cada carga positiva é cancelada por uma carga negativa correspondente e vice-versa.

Os átomos podem ganhar ou perder electrões. Quando isto acontece, o átomo já não tem quantidades iguais de cargas eléctricas opostas, pelo que o átomo assumirá uma carga global e tornar-se-á um ião. Se o átomo ganhar electrões, terá uma abundância de cargas negativas, e assumirá uma carga global negativa. Se o átomo perder electrões, terá uma abundância de cargas positivas, e assumirá uma carga global positiva. Os iões com carga negativa são chamados aniões e os iões com carga positiva são chamados catiões.

“A vida não se encontra em átomos ou moléculas ou genes como tal, mas em organização; não em simbiose, mas em síntese”. – Edwin Grant Conklin

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Se um átomo irá ou não formar um ânion depende da sua electronegatividade. A electronegatividade é uma medida de quanto um átomo puxa sobre electrões. Elementos mais electronegativos, como oxigénio ou flúor, puxam com muita força os electrões, pelo que são mais propensos a formar ânions roubando electrões de outros átomos.

Se um átomo formará um catião depende da energia de ionização do átomo. A energia de ionização é uma medida de quanta energia é necessária para remover um electrão do átomo. Em geral, os átomos que têm baixa energia de ionização tendem a formar catiões. Os átomos com baixa energia de ionização podem mais facilmente ter os seus electrões removidos, e por isso podem mais facilmente formar cátions. Como regra geral, elementos à direita da tabela periódica tendem a fazer catiões, e elementos à esquerda da tabela periódica tendem a fazer aniões. Esta tendência através da tabela periódica reflecte as tendências das electronegatividades e energias de ionização dos elementos que são incorporados na organização da tabela periódica.

Os iões feitos de um único átomo são chamados iões monatómicos. As moléculas que têm um carácter iónico são denominadas iões poliatómicos. Os iões poliatómicos não devem ser confundidos com moléculas polares. Os iões poliatómicos têm cargas inteiras enquanto que as moléculas polares têm cargas eléctricas parciais.

Os iões envolvem uma forma única de ligação chamada ligação iónica. Durante a ligação iónica, os catiões com carga positiva atraem os ânions próximos e arranjam-se numa estrutura de malha cristalina bem compactada. Como tal, os compostos iónicos tendem a ser frágeis e têm pontos de fusão elevados.

Iões feitos de metais e semi-metálicos sofrem um tipo especial de ligação iónica chamada ligação metálica. As ligações metálicas consistem numa malha de catiões metálicos carregados positivamente, rodeados por um “mar” de electrões deslocalizados. Nas ligações metálicas, os electrões de valência são soltos dos seus orbitais e são partilhados livremente através da estrutura molecular. A deslocalização dos electrões em ligações metálicas explica muitas das propriedades únicas dos metais, como a sua ductilidade, propriedades condutoras, brilho e maleabilidade.

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Zinco como Ião

Zinco é um elemento do bloco d de elementos. Tem uma configuração electrónica de 3d104s2. O zinco não é geralmente considerado um metal de transição, pois tem uma concha d completa, embora seja considerado um metal de transição em alguns textos.

A química do zinco é quase inteiramente governada pela sua carga de +2 iões. Um catião Zn2+ derramou os dois electrões na sua sub-camada 4s, deixando apenas a sub-camada 3d cheia. Os catiões Zn2+ dissolver-se-ão na água para formar complexos octaédricos da forma 2+. Muito raramente, dois iões Zn1+ ligar-se-ão para formar um ião de zinco diatómico Zn22+, semelhante ao ião de mercúrio diatómico Hg22+. Este é o único exemplo conhecido de um composto formado com iões Zn+1. Todos os outros compostos de zinco são formados com iões Zn2+.

“As mesmas poucas dezenas de moléculas orgânicas são usadas repetidamente em biologia para a mais ampla variedade de funções”. – Carl Sagan

Iões de zinco tendem a comportar-se de forma semelhante aos iões de cobre (Cu) e níquel (Ni). O zinco oxidará rapidamente na presença de oxigénio, formando óxido de zinco (ZnO). O tratamento do zinco puro com ácido formará Zn2+ e hidrogénio gasoso (H2). Compostos feitos de iões Zn2+ tendem a arranjar-se numa estrutura tetraédrica ou hexagonal.

Exemplos de Compostos com iões de zinco

Óxido de zinco

p>Óxido de zinco (ZnO) é o composto de zinco mais amplamente utilizado. O óxido de zinco é um pó branco inorgânico insolúvel à temperatura ambiente. Enquanto substância que ocorre naturalmente, a maioria do óxido de zinco é produzido sinteticamente. O óxido de zinco vem em duas estruturas principais, uma malha hexagonal e uma malha cúbica. O óxido de zinco hexagonal é a forma mais estável de óxido de zinco, pelo que é a mais comum. A estrutura hexagonal consiste num complexo de subunidades tetraédricas, cada uma delas constituída por um ião de zinco central rodeado por 4 iões de oxigénio (O2-).

A estrutura cristalina simétrica do óxido de zinco permite a sua deformação sem se partir. Esta propriedade faz do óxido de zinco um material altamente piezoeléctrico. Os materiais piezoeléctricos são materiais cristalinos que podem converter uma força mecânica num sinal eléctrico. Quando um material piezoeléctrico é deformado, a estrutura iónica é deslocada de modo a que as cargas eléctricas deixem de ser distribuídas uniformemente através do material. Uma vez que existe agora uma diferença líquida na carga eléctrica, é gerada uma corrente eléctrica através do material. O óxido de zinco, em particular, tem um tensor piezoeléctrico muito elevado, pelo que converte muito rapidamente a tensão mecânica em potencial eléctrico.

A estrutura geométrica do óxido de zinco dá-lhe uma alta capacidade térmica e uma baixa expansão térmica. Isto torna o óxido de zinco útil para aplicação em cerâmica para fazer esmaltes e esmaltes. O revestimento tratado com óxido de zinco é menos susceptível de rachar sob as altas temperaturas do processo de cozedura. Esta mesma propriedade também torna o óxido de zinco útil na vulcanização da borracha e como um revestimento que absorve a luz UV. É também utilizado como pigmento para tintas brancas.

O óxido de zinco mostrou algumas aplicações higiénicas e medicinais. Historicamente, o óxido de zinco é um constituinte primário da calamina, uma loção utilizada para combater a comichão da pele seca. Os produtos de pele dos tempos modernos como o pó para bebés e os champôs anticaspa ainda utilizam as propriedades anti-caspa do óxido de zinco. Na medicina dentária, o óxido de zinco é misturado com eugenol e aplicado nos dentes para servir como restaurativo. Finalmente, o óxido de zinco é um ingrediente comum em produtos de protecção solar. Nanopartículas de óxido de zinco no protector solar absorvem a luz eficazmente e protegem a pele da radiação UV.

Sulfureto de zinco

Sulfureto de zinco é um composto inorgânico com uma fórmula química (ZnS). O sulfureto de zinco é o principal tipo de zinco na natureza, encontrado sob a forma da esfalerite mineral. O sulfureto de zinco exibe fosforescência, pelo que é utilizado em produtos como raios catódicos, ecrãs de raios X, e brilha nos objectos escuros.

É também utilizado como material em dispositivos ópticos. Os sólidos compostos de sulfureto de zinco podem transmitir comprimentos de onda de infravermelhos visíveis, pelo que é um composto útil para dispositivos que utilizam sensores de infravermelhos. As propriedades que dão o seu carácter óptico também fazem do sulfureto de zinco um bom semicondutor.

“A biologia molecular é essencialmente a prática da bioquímica sem a licença”. – Erwin Chargaff

Cloreto de zinco

Cloreto de zinco (ZnCl2) é um sal iónico formado a partir da união de um catião Zn2+ e 2 Cl-aniões. Uma das principais utilizações do cloreto de zinco é na soldadura de metais. O cloreto de zinco reage com vários óxidos de metal, dissolvendo-os e expondo a superfície metálica transparente. A maioria das granadas de fumo produzem fumo de cloreto de zinco através da reacção do óxido de zinco com o hexacloroetano. O cloreto de zinco também tem sido historicamente utilizado como anti-séptico, particularmente no elixir bucal.

Acetato de zinco

Acetato de zinco (Zn(CH3CO2)2) é um sal organometálico O acetato de zinco é formado por um ião Zn2+ formando uma ligação com 2 iões de acetato que são derivados do ácido acético. É normalmente utilizado em pastilhas de garganta para constipações e como suplemento alimentar básico.

p>Para resumir, o zinco é um elemento d-block com um número atómico de 30. O zinco forma mais frequentemente iões de carga positiva com uma carga de 2+. Muito raramente, o zinco forma iões com uma carga de +1. Os iões de zinco são um constituinte de muitos compostos comummente utilizados. Os iões Zn2+ são um agente redutor eficaz e formam facilmente ligações iónicas. A maioria dos compostos inorgânicos de zinco são maleáveis, têm uma elevada capacidade térmica, e são piezoeléctricos. Os compostos de zinco têm uma vasta gama de aplicações, incluindo cerâmica, tecnologias ópticas, tintas, e medicina.