Sinkki, jota joskus kutsutaan myös spelteriksi, on kemiallinen alkuaine. Se kuuluu ryhmään 12 ja sitä on joskus luonnehdittu sekä siirtymämetalliksi että post‑siirtymämetalliksi; käytännössä sinkin kemialliset ominaisuudet poikkeavat monista perinteisistä siirtymämetalleista. Sinkin symboli jaksollisessa järjestelmässä on "Zn" ja se on jaksollisen järjestelmän 30. alkuaine, jonka järjestysluku on 30. Sen keskimääräinen massaluku (atomipaino) on noin 65,38 u. Atomin ytimessä on 30 protonia ja ilman varausta 30 elektronia.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Sinkki on hopeanhohtoinen metalli, jolla on kohtalainen kovuus ja alhainen sulamispiste verrattuna moniin muihin metalleihin. Sen tärkeimpiä ominaisuuksia:

  • Elektronikonfiguraatio: [Ar] 3d10 4s2.
  • Kiderakenne: heksagoninen tiivispakkaus (hcp) huoneenlämpötilassa.
  • Sulamispiste: noin 419,5 °C; kiehumispiste: noin 907 °C.
  • Tiheys: noin 7,14 g/cm³ (20 °C).
  • Tavallisin hapetusluku: +2 (Zn2+); sinkki muodostaa helposti ionisia yhdisteitä ja oksideja.
  • Korroosionkestävyys: pinta muodostaa ilmakehässä ohuen ZnO– ja karbonaattikerroksen, joka suojaa metallia edelleen korroosiolta — tämä on yksi syy galvanointiin.

Isotoopit

Sinkistä tunnetaan yhteensä 29 isotooppia, joista viisi esiintyy luonnossa: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn ja 70Zn. Osa synteettisistä isotoopeista on radioaktiivisia. Niiden puoliintumisaika vaihtelee lyhyistä arvoista — esimerkiksi 57Zn:n kanssa noin 40 millisekunnin luokkaa — aina erittäin pitkiin arvioihin, kuten 70Zn:lle ilmoitettuja erittäin pitkiä elinaikoja (arviolta jopa ~5×1018 vuotta) kun tarkastellaan harvinaisia hajoamisprosesseja.

Esineminen ja tuotanto

Luonnossa sinkki esiintyy pääasiassa malmimineraalissa sfaleriitissa (sinkkisulfidi, ZnS). Suurimmat teolliset tuotantomenetelmät perustuvat malmikaivokseen, rikastusprosessiin sekä paahtoon ja liuotukseen, minkä jälkeen puhdistetaan esimerkiksi sähkölyysin avulla. Kierrätys on myös merkittävä sinkin lähde, sillä metallia on helppo palauttaa käyttöön jätteestä ja vanhoista tuotteista.

Käyttö

Sinkin tärkeimmät käyttöalueet:

  • Galvanointi: suurin osa tuotetusta sinkistä käytetään teräksen sinkitykseen korroosion estämiseksi.
  • Paristot: sinkki on keskeinen komponentti monissa akkuteknologioissa, kuten sinkki-hiili ja alkaliparistoissa sekä sinkki-ilma -akuissa.
  • Messinki ja muut seokset: kuparin ja sinkin seos messinki on laajalti käytetty korujen, putkistojen ja koneenosien valmistuksessa.
  • Sinkkioksidi (ZnO): käytetään kumiteollisuudessa, kosmetiikassa (aurinkosuojat), maaleissa, keramiikassa ja lääkkeissä.
  • Ruostumattomuutta parantavat pinnoitteet, die-casting‑osat (sinkki‑alumiiniseokset), katalyytit ja korroosionestoaineet.

Biologinen merkitys ja turvallisuus

Sinkki on välttämätön hivenaine eläimille ja ihmisille. Se toimii kofaktorina sadoissa entsyymeissä, on tärkeä immuunijärjestelmän toiminnalle, DNA:n synteesille ja solujen jakautumiselle. Puutos voi johtaa kasvun hidastumiseen, haavojen hitaaseen parantumiseen ja immuunivasteen heikkenemiseen; toisaalta suurten annosten pitkäaikainen saanti voi olla toksista.

Työympäristössä ja teollisuudessa huomioitavaa: sinkkijauhe, -höyryt ja sinkkioksidin hengittäminen voi aiheuttaa ärsytystä ja lyhytaikaista oireyhtymää, jota kutsutaan metallipölykuumeeksi tai metal fume feveriksi. Kemiallisesti sinkin haitat ovat yleensä vähäisempiä kuin monien muiden raskasmetallien, mutta asianmukaiset suojatoimet ja jätehuolto ovat tärkeitä.

Yhteenveto

Sinkki (Zn) on monipuolinen ja teollisesti erittäin tärkeä alkuaine. Sen fyysiset ja kemialliset ominaisuudet tekevät siitä erinomaisen korroosionestoon, paristoihin, seoksiin ja moniin kemiallisiin sovelluksiin. Samalla se on biologisesti välttämätön hivenaine, joten sen tuotanto, käyttö ja kierrätys ovat merkittäviä sekä taloudellisesti että ympäristön ja terveyden kannalta.