Zinok (lat. zincum, nem. Zink) je chemický prvok v periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Zn a protónové číslo 30. Zinok je modrobiely, ľahký, neušľachtilý, mäkký, ľahko taviteľný kov. Na lome kryštalický a lesklý. Na vzduchu je stály, pretože sa pokrýva vrstvičkou oxidu; na vlhkom vzduchu stráca lesk vplyvom oxidácie. Za normálnej teploty je veľmi krehký, a preto sa musí spracovávať pri zvýšenej teplote.
Výskyt v prírode a suroviny
V prírode sa zinok vyskytuje najmä v sfalerite, smitsonite (smithsonit, predtým kalamín) a hemimorfite; hlavným minerálom a rudou pre priemyselnú výrobu zinku je sfalerit, chemicky sulfid zinočnatý ZnS. Ďalším minerálom zinku je smithsonit (uhličitan zinočnatý ZnCO3) a oxid zinočnatý - zinkit. Vzácne sa v prírode môžeme stretnúť aj elementárnym, kovovým zinkom. Zinok vo forme zlúčenín a zliatin (mosadz) používal už v staroveku. Priemerný obsah v zemskej kôre činí približne 100 mg/kg. Aj v morskej vode je jeho koncentrácia značne vysoká - 0,01 miligramu v jednom litri.
História poznania a výroby
Zinok bol známy v Indii už 1200 rokov p.n.l.; nálezy z bane v Zawar (Rajasthan, India) dokazujú, že už v 9. storočí bol destiláciou vyrobený čistý zinok. Vo veľkom meradle bol kovový zinok vyrábaný až od 12. storočia v Indii, odkiaľ sa výroba rozšírila do Číny. V období dynastie Ming (1368-1644) sa v Číne používali zinkové mince. V Európe sa za objaviteľa kovového zinku väčšinou považuje Andreas Sigismund Marggraf, ktorý v r. 1746 dokázateľne vyrobil kovový zinok; kovový zinok bol v Európe pravdepodobne vyrobený už skôr (1668 flámsky metalurg PM de Respour; 1738 William Champion vo Veľkej Británii; 1742 švédsky chemik Anton von Swab).
Technológia a spracovanie zinku
Zinok sa získava pražením rúd na oxid zinočnatý, ktorý sa po zlisovaní s uhoľným prachom redukuje. Vyredukované pary zinku sa v osobitnej kolóne frakčne kondenzujú, v hornej časti sa získava zinok bohatý na kadmium, v strednej časti 99,995 % zinok a v spodnej časti sa hromadí zinková huba. Najznámejšou zliatinou bola mosadz, ktorá má široké uplatnenie a je známa od nepamäti. Jeho zliatina s meďou sa nazýva mosadz a s meďou a striebrom sa nazýva nové striebro. Ďalšou skupinou zliatin, ktoré majú dobré mechanické vlastnosti, sú zliatiny s hliníkom.
Vlastnosti povrchovej ochrany a korózia
Zinok sa pomerne často využíva ako ochranný povlak na kovoch, najčastejšie na železe. Polovica svetovej ťažby zinku ide na pozinkovanie plechu a drôtu na laná. Pozinkovanie sa robí máčaním v tavive a ponorením do roztaveného zinku. Pzinkovaným plechom sa pokrývajú strechy, klampiari z neho robia odkvapové rúry, vedrá, vane. Ku korózii zinku dochádza vo vlhkom vzduchu s nízkou koncentráciou kysličníka uhličitého. Ak vzduch obsahuje dostatok oxidu uhličitého, vytvorí sa na povrchu tenká vrstvička uhličitanu zinočnatého, ktorá chráni zinok pred ďalšou koróziou vzdušným kyslíkom a vlhkosťou, preto je zinok na vzduchu stály. Povrch zinku je pasivovaný vrstvičkou uhličitanu zinočnatého. Ak je vo vzduchu nízka koncentrácia kysličníka uhličitého, namiesto uhličitanu zinočnatého vzniká tzv. biela hrdza (hydroxid zinočnatý, menej oxid zinočnatý a veľmi málo uhličitanu zinočnatého), ktorá netvorí ochrannú vrstvičku a korózia pokračuje ďalej (až bobtnanie).
Prečítajte si tiež: Kolagén 4000 STADA: Čo potrebujete vedieť
Koróziu zinku môžu podstatne urýchliť zásadité zvyšky na povrchu zinku (napr. po dotyku rukou). Pasivácia zinkového povrchu vrstvičkou uhličitanu zinočnatého nemusí byť z dlhodobého hľadiska dostatočná, lebo nie je trvalá. Mince z čistého zinku ľahko korodujú, preto sa musia konzervovať.
Uplatnenie v priemysle
- Pozinkovanie ako protikorozívna ochrana železa a jeho zliatin.
- Výroba zliatin (mosadz, zliatiny s hliníkom) a ich použitie v technike a mincovníctve.
- Vyrábajú sa z neho elektródy galvanických článkov, objímky žiaroviek a pod.
- Zo zlúčenín zinku je známy oxid zinočnatý ako zinková bieloba, dobrá krycia farba.
- Chloridom zinočnatým sa impregnujú železničné podvaly a telefónne stĺpy proti hnilobe.
Biologický význam a medicínske využitie
Zinok je veľmi významný biogénny prvok. Je dôležitou súčasťou potravín (stopový prvok), využíva sa v lekárnictve, kozmetike, pri výrobe farbív, polovodičov, pyrotechniky, gumy. Biologická úloha Zn v ľudskom tele je dlhodobo známa, ale klinické prejavy jeho deficitu boli identifikované neskôr. Zn je nevyhnutný, základný prvok, pretože je integrálnou súčasťou mnohých metaloenzýmov v tele a podieľa sa na biologických funkciách. Zúčastňuje sa syntézy proteínov, bunkovej reprodukcie, hojenia rán a hrá podstatnú úlohu pri fertilite.
Stabilizuje a ochraňuje integritu bunkových membrán redukciou tvorby voľných radikálov a prevenciou lipidovej peroxidácie. Takisto je nevyhnutný pre imunitný systém. Zinok je súčasťou viac ako 3 000 bielkovín v ľudskom tele, 300 enzýmov, nukleárnych faktorov, hormónov. Zastáva kľúčové funkcie v organizme: katalytickú, štruktúrnu - ako súčasť bunkových membrán a enzýmov, regulačnú - pri génovej expresii (účinkuje ako transkripčný faktor a má úlohu signalizačnú), pôsobí pri uvoľňovaní hormónov ako neurotransmiter.
Deficit zinku: prejavy a dôsledky
Získaná karencia Zn je častejším medicínskym problémom než vrodená. Dlhotrvajúci deficit tohto prvku sa môže spájať s častými infekciami, nehojacimi sa ranami, retardáciou rastu, anorexiou, anémiou, fotofóbiou, hypogonadizmom, oneskorenou pubertou, alteráciou mentálneho statusu. Nižšia hladina Zn, tzv. hypozinkémia, sa prezentuje menej jasnými klinickými prejavmi, z čoho vyplýva, že býva často nediagnostikovaná.
Klinické znaky nedostatku Zn na koži varírujú a závisia od jeho sérovej hladiny. Etiologicky signifikantne nízka hladina Zn rezultuje do kožných zmien vrodeného ochorenia, prejavujúceho sa už v detskom veku - acrodermatitis enteropathica, ktorého jedinou príčinou je nedostatok Zn. Ide o autozomálne recesívne podmienenú malabsorpciu Zn, pri ktorej už bolo identifikovaných viac než 20 mutácií. Jednou z nich je mutácia v géne SLC39A4 lokalizovanom na chromozóme 8q24.3, ktorý kóduje prenášač Zn - proteín ZIP4, ktorý je dysfunkčný.
Prečítajte si tiež: Zemská Kôra: Zinok a Hliník
Vznik kožných prejavov nastáva v priebehu niekoľkých dní až týždňov po ukončení dojčenia. Kožné zmeny sa vyvíjajú najčastejšie v periorificiálnej oblasti (ústa, anus). Lézie sú ekzematózne, ošupujúce sa, vznikajú vezikuly, buly, pustuly. Klinické prejavy majú vzhľad obarenej kože, progredujú, tvoria sa ragády. Dochádza k sekundárnej bakteriálnej a mykotickej superinfekcii. Často býva prvým prejavom angulárna cheilitída, neskôr paronychia. Ak sa pacient nelieči, ochorenie progreduje, vytvárajú sa erodované lézie, dochádza k macerácii kože, alopécii a fotofóbii.
Diagnostika a liečba
Rozpoznanie variability kožných lézií je nutné na identifikáciu ochorení spôsobených deficitom Zn. Laboratórne testy môžu byť nápomocné, avšak terapeutická odpoveď je zlatým štandardom potvrdenia diagnózy. Samotná laboratórna hodnota Zn v sére nie je dôveryhodná, pretože aktivita ochorenia nemusí bezpodmienečne korelovať s jej hodnotou. Sérové hladiny Cu majú tendenciu kolísať nepriamo so sérovými hladinami Zn a bolo navrhnuté, že pomer Zn-Cu môže byť použitý ako index Zn. Koncentrácia Zn vo vlasoch je spoľahlivejším ukazovateľom jeho množstva; normálne hodnoty sú v rozsahu 150 - 240 μg/g vlasov, úroveň nižšia ako 70 µg/g svedčí o jeho nedostatku.
Doplnenie Zn do organizmu rezultuje do rýchlej odpovede zhojením. Odporúčaná liečba je 20 - 50 mg Zn denne počas štyroch týždňov, potom sa pokračuje dávkou 15 - 30 mg. Pri zníženej hladine Zn dochádza k poklesu počtu periférnych T-lymfocytov a ďalším zmenám imunitnej funkcie; suplementácia Zn znižuje incidenciu infekcií u dospelých. Zn v perorálnej aplikácii je účinný v procese hojenia rán, vredov predkolenia u pacientov s deficitom Zn. Podieľa sa na regulácii migrácie keratinocytov - stimuluje epitelizáciu. V topickej aplikácii poskytuje aj priamy antibakteriálny účinok v mieste rán, čím bráni ich superinfekcii, uľahčuje ich čistenie (odstraňovanie nekrotického tkaniva) zvyšovaním kolagénolytickej aktivity.
Význam zinku pre imunitný systém
Interdisciplinárne efekty a kontraindikácie
Nedostatok Zn interdisciplinárne spôsobuje zhoršenie zraku pri diabetes mellitus. Zn je súčasťou inzulínového jadra: šesť molekúl inzulínu tvoriacich hexamér sa viaže na dva atómy Zn. Súbežné užívanie solí Fe, Cu a vápnika môže znižovať vstrebávanie Zn. Zn znižuje vstrebávanie antibiotík - tetracyklínov, ofloxacínu a iných chinolónov, norfloxacínu, ciprofloxacínu. Jedlá s vysokým obsahom fytínov môžu znižovať vstrebávanie Zn.
Zn je pre organizmus bezpodmienečne potrebný - konzekvencie jeho nedostatku sú nám známe, avšak je nutné poznať aj prejavy, ktoré sprevádzajú výnimočnú intoxikáciu zinkom pri jeho nadmernom perorálnom príjme. Napriek tomu, že Zn sa považuje za relatívne netoxický, pri príjme per os môže spôsobiť prejavy ako nauzea, vracanie, epigastrická bolesť, letargia a únava pri extrémne vysokom príjme - 100 až 300 mg denne a viac. Prehltnutie mince (1 centu USD), ktorá obsahovala 97 % Zn, malo za následok poškodenie žalúdočnej sliznice u detí a psov.
Prečítajte si tiež: Komplexná starostlivosť o pohybový aparát: Walmark Vápnik Horčík Zinok
Miestne ťažobné a historické údaje
U nás sa zinok ťaží v Banskej Štiavnici. Baníci sa najčastejšie stretávali so zinkom v podobe minerálu sfaleritu ZnS. Z nášho okresu poznáme dve náleziská polymetalického charakteru, kde sa ťažil aj zinok. Prvé je v katastri obce Slovenská Ľupča, ložisko Stráža; druhým polymetalickým náleziskom je lokalita Drienok pri Ponikách. Hlavným prvkom, ktorý sa tu ťažil, bolo olovo; zinok sa ťažil ako jeho verný sprievodca. Pomer obsahu olova voči zinku sa odhaduje od 5:1 do 10:1.
Vybrané zlúčeniny zinku a ich použitie
- Oxid zinočnatý (ZnO) - zinková bieloba, dobrá krycia farba, používa sa v kozmetike a farbách.
- Chlorid zinočnatý - impregnácia dreva (železničné podvaly, telefónne stĺpy) proti hnilobe.
- Soli zinku - používajú sa v medicíne ako suplementy (glukonát zinočnatý, síran zinočnatý).
Zhrnutie kľúčových faktov (tabuľka)
| Vlastnosť | Hodnota / poznámka |
|---|---|
| Chemická značka | Zn |
| Protónové číslo | 30 |
| Farba | modrobiely / striebrobiely |
| Hlavné rudy | sfalerit (ZnS), smithsonit (ZnCO3), zinkit (ZnO) |
| Hlavné využitie | pozinkovanie, zliatiny (mosadz), chemické zlúčeniny, medicína |
| Denná odporúčaná dávka (dospelí) | 12,5 - 25 mg (odporúčané hodnoty) |
| Typické príznaky deficitu | zhoršené hojenie rán, alopécia, kožné lézie, imunosupresia |