Priče o elementima #26: cink – metal koji se skrivao metalurzima
Cink se skrivao metalurzima jer je bio (možda je to najjednostavniji odgovor) kovina koja se nije dala kovati. No njegovih, cinkovih spojeva ima na pretek – kako u neživoj tako i u živoj prirodi.
Cink je metal poznat od davnina, no unatoč tomu što je „poznat od davnina“ nećete ga naći među „sedam metala – sedam planeta“. Čudno. Drevni su metalurzi poznavali mjed, slitinu bakra i cinka, poznavali su i bakar, ali nisu poznavali cink. Čudno, čudno, ali i nije tako čudno jer ista je sudbina zadesila i arsen. U starijem brončanom dobu njime su legirali bakar, pa opet nije bio prepoznat kao čista, elementarna tvar sve do 13. stoljeća. Ako je neki mineralni dodatak rudi poboljšavao svojstva dobivene kovine to je drevnom metalurgu bilo dovoljno. Dalje ga nije zanimalo, jer na kraju krajeva on je bio obrtnik, majstor, a ne filozof – da ne kažemo kemičar ili alkemičar.
Sasvim je druga priča bila kada se u rudi nalazilo nešto što je kvarilo izlivenu kovinu. Sfalerit (ZnS) i galenit (PbS) često dolaze zajedno, pa je staljivanjem olovne rude iz nekih rudnika nastajalo loše „olovo“. Da bi ga popravili, kineski su metalurzi slitini olova i cinka dodavali kositar, sve dok nisu – oko 1500. godine – pronašli postupak da iz olova uklone cink. Kako? Destilacijom.
Talište cinka (420 oC) blisko je talištu olova (327 oC), no po vrelištu nema mu sličnog među metalima, izuzmemo li naravno živu. Vrelište cinka iznosi naime samo 907 oC – što znači da je niže od tališta bakra (1083 oC). Stoga je jasno da nije bilo teško postići da cink naprosto ispari iz legure s olovom. No tu je kvaka. Cinkove se pare lako oksidiraju, a lako se oksidira i sam cink: cinkova se prašina pali već pri 500 oC te izgara žarkim plamenom.

Najdalje su u tehnologiji cinka otišli Indijci koji su ga već na prijelazu iz 8. u 9. stoljeće znali dobiti u elementarnom stanju. Za to im je služio uređaj za „destilaciju nadolje“. Grijali su na jakoj vatri (kravlja balega uz propuhivanje mijehom) posudu sa smjesom cinkove rude i drvenog ugljena. Cink koji bi nastao redukcijom, pretvorio bi se u paru. No para nije išla prema gore nego prema dolje, prema zemlji, točnije prema posudi s vodom ukopanoj u zemlji. Voda je hladila cinkove pare pa se u njoj skupljao cink. Sve je to bilo moguće zato što su cinkove pare mnogo teže od zraka i što je, ne manje važno, spriječen pristup zraka, a time i oksidacija cinkovih para. A što se za to vrijeme dešavalo u Europi?
Prvi spomen cinka nalazimo tek u Paracelsusa. On je 1538. godine opisao cink, ali ga nije prepoznao kao novi metal. Za njega je cink bio samo „bakreno kopile“, dakle – mogli bismo reći – nevaljala, pokvarena vrsta bakra, pokvarena zato jer se može lijevati, ali se ne može kovati. Pa ipak, cink duguje ime upravo Paracelsusu jer ga je on nazvao zincum, od njemačkog glagola zincken – nazubiti, očito zato što se metalni cink pojavljuje u oštrim, „zubatim“ kristalima.
Što je dalje bilo? Duga je to priča, jer su se kemičari dugo dvoumili je li cink posebni metal ili nije. Tek je u 18. stoljeću njemački kemičar Andreas Sigismund Marggraf pripremio cink, pa je 1740. godine počela njegova industrijska proizvodnja u Bristolu. Od tada se ništa bitno nije promijenilo – i danas se cink dobiva destilacijom.
Nasuprot tome, nasuprot metalnom, elementarnom cinku, cinkovi su spojevi bili jako dobro poznati. To naročito vrijedi za cinkov oksid, ZnO, koji nastaje oksidacijom cinkovih para. „Quid est Tutia et Nihilum album? (Što je tutija ili bijelo ništa?)“, pita se požeški ljekarnik Pavao Theller u rukopisu „Introductio ad veram chemiam" (Uvodi u istinsku kemiju) iz 1757. godine, pa odgovara: „To su one pare koje se kalcinacijom [žarenjem] dižu iz raznih cinkovih spojeva, a mogu se spajati s drugim kovinama, a cvijeće cinka su pak one pare koje se u zatvorenim posudama dižu iz rasutog cinka, te poput bijele čađe i paučine prianjaju uz stijenke posude. Alkemičari su ga nekad zvali filozofska vuna“.

Ta je „filozofska vuna“ ili „bijelo ništa“ nekoć služilo kao lijek protiv očnih bolesti. Ali ne samo u vremena stara. Pogledamo li sastav nekog posipa ili kreme za zaštitu kože, lako ćemo u njemu pronaći i cinkov oksid. Boljeg dezinfekcijskog sredstva ne možemo poželjeti. Cink je naime biogeni element, naše ga tijelo svakog dana potrebuje oko 15 miligrama. No to ipak ne znači da ZnO možemo jesti velikom žlicom. Pri dozi od 150 mg, deset puta većoj od preporučene, dolazi do neželjenog efekta – povišenja kolesterola. Štoviše, zabilježeni su slučajevi trovanja cinkovim parama kod radnika u topionicama. Simptomi? Slični napadima malarije, pa je zbog toga trovanje cinkom poznato kao „cinkova groznica“.

Zbog svega toga mogli bismo cink, mirne duše, nazvati nevidljivim pratiocem čovjeka. Gotovo da nema metala koji bi bio toliko prisutan u enzimima i organskim sustavima. Cink ulazi u sastav inzulina, potom superoksid-dismutaze, enzima koji nas štiti od pogubnog djelovanja slobodnih radikala, ali i alkohol-dehidrogenaze, enzima koji nas štiti od još pogubnijeg djelovanja alkohola, ali – što je manje poznato – sudjeluje i u metabolizmu vidnog purpura. Ima ga i u karboanhidrazi, enzimu koji regulira razinu ugljikova dioksida u krvi te karboksipeptidazi A, enzimu koji razgrađuje proteine. „Cinkovi prsti“ na proteinu zvanom transkripcijski faktor reguliraju ekspresiju gena. A sve to zahvaljujući činjenici da ion cinka, Zn2+, može na sebe čvrsto vezati četiri, pa i pet atoma kisika ili, rjeđe, dušika, nalazeći se u središtu kvadratne piramide ili trigonske bipiramide (i mnogih oblika između ta dva). No to je već teška kemija.
Ono što je mnogo lakša kemija je da ljudsko tijelo sadrži dva do tri grama cinka, a on se nalazi svugdje, no najviše u krvi (eritrocitima i leukocitima), kostima, jetri, gušterači i (važno, važno) u prostati. Zbog toga što se cink nalazi svugdje, u svim tkivima, ne postoji hrana koja bi bila osobito bogata cinkom, izuzmemo li oštrige. Samo jedna oštriga (12 g) dovoljna je za pokrivanje svih dnevnih potreba za cinkom, pa stoga afrodizijačka svojstva oštriga ne moraju biti samo priča.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.