Thời kỳ cổ đại

Các mẫu vật riêng biệt sử dụng kẽm không nguyên chất trong thời kỳ cổ đại đã được phát hiện. Các loại quặng kẽm đã được sử dụng để làm hợp kim đồng-kẽm là đồng thau vài thế kỷ trước khi phát hiện ra kẽm ở dạng nguyên tố riêng biệt. Đồng thau Palestin có từ thế kỷ XIV TCN đến thế kỷ X TCN chứa 23% kẽm.[2]

Hiểu biết về cách sản xuất đồng thau phổ biến ở Hy Lạp cổ đại từ thế kỷ VII TCN, nhưng chỉ có vài mẫu được thực hiện.[3] Các đồ trang trí bằng hợp kim chứa 80-90% kẽm với chì, sắt, antimon và các kim loại khác cấu thành phần còn lại, đã được phát hiện có độ tuổi là 2.500 năm.[17] Một bức tượng nhỏ có thể từ thời tiền sử chứa 87,5% kẽm được tìm thấy ở di chỉ khảo cổ Dacia ở Transilvania (Romania ngày nay).[50]

Các viên thuốc cổ nhất được làm từ kẽm cacbonat hydrozincit và smithsonit. Các viên thuốc này được dùng để chữa đau mắt và được tìm thấy trên tàu La Mã Relitto del Pozzino bị đắm năm 140 TCN.[51][52]

Việc sản xuất đồ đồng thau đã được người La Mã biết đến vào khoảng năm 30 TCN,[53] họ sử dụng công nghệ nấu calamin (kẽm silicat hay cacbonat) với than củi và đồng trong các nồi nấu.[53] Lượng ôxít kẽm giảm xuống và kẽm tự do bị đồng giữ lại, tạo ra hợp kim là đồng thau. Đồng thau sau đó được đúc hay rèn thành các chủng loại đồ vật và vũ khí.[54] Một số tiền xu từ người La Mã trong thời đại Công giáo được làm từ loại vật liệu có thể là đồng thau calamin.[55] Ở phương Tây, kẽm lẫn tạp chất từ thời cổ đại tồn tại ở dạng tàn dư trong lò nung chảy, nhưng nó thường bị bỏ đi vì người ta nghĩ nó không có giá trị.[56]

Bảng kẽm Bern là một tấm thẻ tạ ơn có niên đại tới thời kỳ Gaul La Mã được làm bằng hợp kim bao gồm phần lớn là kẽm.[57] Một số văn bản cổ đại dường như cũng đề cập đến kẽm. Sử gia Hy Lạp Strabo, trong một đoạn văn lấy từ nhà văn trước đó trong thế kỷ IV TCN, đề cập tới "những giọt bạc giả", được trộn lẫn với đồng để làm đồng thau. Điều này có thể đề cập đến một lượng nhỏ kẽm là phụ phẩm của quá trình nung chảy quặng sulfua.[58] Charaka Samhita, cho là đã được viết vào 500 TCN hay trước đó nữa, đề cập đến một kim loại mà khi bị ôxi hóa, tạo ra pushpanjan, sản phẩm được cho là kẽm ôxít.[59]

Các mỏ kẽm ở Zawar, gần Udaipur, Ấn Độ đã từng hoạt động từ thời đại Maurya vào cuối thiên niên kỷ 1 TCN. Việc nấu chảy và phân lập kẽm nguyên chất đã được những người Ấn Độ thực hiện sớm nhất vào thế kỷ XII.[60][61] Một ước tính cho thấy rằng khu vực này đã sản xuất ra khoảng vài triệu tấn kẽm kim loại và kẽm ôxít từ thế kỷ XII đến thế kỷ XVI.[19] Một ước tính khác đưa ra con số sản lượng là 60.000 tấn kẽm kim loại trong giai đoạn này.[60] Rasaratna Samuccaya, được viết vào khoảng thế kỷ XIV, đề cập đến hai loại quặng chứa kẽm; một loại được sử dụng để tách kim loại và loại khác được dùng cho y học.[61]

Các nghiên cứu trước đây và tên gọi

Kẽm đã từng được công nhận là một kim loại có tên gọi ban đầu là Fasada theo như y học Lexicon được cho là của vua Hindu Madanapala và được viết vào khoảng năm 1374.[62] Nung chảy và tách kẽm nguyên chất bằng cách khử calamin với len và các chất hữu cơ khác đã được tiến hành vào thế kỷ XIII ở Ấn Độ.[9][63] Người Trung Quốc cho tới thế kỷ XVII vẫn chưa học được kỹ thuật này.[63]

Các nhà giả kim thuật đã đốt kẽm kim loại trong không khí và thu được kẽm ôxít trong một lò ngưng tụ. Một số nhà giả kim thuật gọi loại kẽm ôxít này là lana philosophica, tiếng Latin có nghĩa là "len của các nhà triết học", do nó được thu hồi từ búi len trong khi những người khác nghĩ nó giống như tuyết trắng và đặt tên nó là nix album.[64]

Tên gọi của kẽm ở phương Tây có thể được ghi nhận đầu tiên bởi nhà giả kim Đức gốc Thụy Sĩ Paracelsus, ông đã gọi tên kim loại này là "zincum" hay "zinken" trong quyển sách của mình là Liber Mineralium II được viết vào thế kỷ XVI.[63][65] Từ này có thể bắt nguồn từ tiếng Đức [zinke] lỗi: {{lang}}: văn bản có thẻ đánh dấu in xiên (trợ giúp), và có thể có nghĩa là "giống như răng, nhọn hoặc lởm chởm" (các tinh thể kẽm kim loại có hình dạng giống như những chiếc kim).[66] Zink cũng có thể ám chỉ "giống như tin (thiếc)" do mối quan hệ của nó (trong tiếng Đức zinn nghĩa là thiếc).[67] Một khả năng khác có thể là từ đó xuất phát từ tiếng Ba Tư سنگ seng nghĩa là đá.[68] Kim loại cũng có thể gọi là thiếc Ấn Độ, tutanego, calamin, và spinter.[17]

Nhà luyện kim người Đức Andreas Libavius đã nhận được một lượng vật liệu mà ông gọi là "calay" của Malabar từ một tàu chở hàng bắt được ở Bồ Đào Nha năm 1596.[69] Libavius đã miêu tả các thuộc tính của mẫu vật có thể là kẽm này. Kẽm thường được nhập khẩu đến châu Âu từ các nước phương Đông trong thế kỷ XVII và đầu thế kỷ XVIII,[63] nhưng rất đắt giá vào lúc đó.[note 1]

Tách kẽm

Việc tách kẽm kim loại đã được thực hiện ở Ấn Độ vào năm 1300,[70][71][72] sớm hơn nhiều so với phương Tây. Trước khi nó được thực hiện ở châu Âu, nó đã được nhập khẩu vào Ấn Độ khoảng năm 1600.[73] Việc tách kim loại kẽm ở phương Tây có thể đã đạt được những thành tựu một cách độc lập từ một số người. Universal Dictionary (Từ điển tổng hợp) của Postlewayt, một nguồn cung cấp thông tin kỹ thuật ở châu Âu, đã không đề cập đến kẽm trước năm 1751, nhưng nguyên tố này đã được nghiên cứu từ trước đó.[61][74]

Nhà luyện kim người Flanders là P.M. de Respour đã công bố rằng ông đã tách được kẽm kim loại từ kẽm ôxít năm 1668.[19] Sau đó, Étienne François Geoffroy đã miêu tả cách thức mà kẽm ôxít cô đặc lại thành các tinh thể màu vàng trên các thanh sắt được đặt bên trên các quặng kẽm đang nóng chảy.[19] Ở Anh, John Lane được cho là đã tiến hành các thí nghiệm để nung chảy kẽm, có thể ở Landore, trước khi ông phá sản năm 1726.[75]

Năm 1738, William Champion được cấp bằng sáng chế ở Đại Anh cho quá trình tách kẽm từ calamin trong một lò luyện theo kiểu bình cổ cong thẳng đứng.[76] Công nghệ của ông một phần nào đó giống với cách được sử dụng trong các mỏ kẽm ở Zawar thuộc Rajasthan nhưng không có bằng chứng nào cho thấy ông đã đến vùng phương đông.[73] Phương pháp của Champion được sử dụng suốt năm 1851.[63]

Nhà hóa học người Đức Andreas Marggraf được xem là có công trong việc phát hiện ra kẽm kim loại nguyên chất mặc dù nhà hóa học Thụy Điển là Anton von Swab đã chưng cất kẽm từ calamin 4 năm trước đó.[63] Trong thí nghiệm năm 1746 của ông, Marggraf đã nung hỗm hợp calamin và than củi trong một buồng kín không có đồng để lấy kim loại.[56] Quy trình này được ứng dụng ở quy mô thương mại từ năm 1752.[77]

Các công trình sau này

Một người anh em của William Champion là John đã nhận được bằng sáng chế năm 1758 về việc nung kẽm sulfua thành một ôxít có thể sử dụng trong quy trình chưng cất bằng lò cổ cong.[17] Trước đó chỉ có calamin mới có thể được sử dụng để sản xuất kẽm. Năm 1798, Johann Christian Ruberg cải tiến quá trình nung chảy bằng cách xây dựng một lò nung chưng cất nằm ngang.[78] Jean-Jacques Daniel Dony đã xây dựng một lò nung chảy nằm ngang theo một kiểu khác ở Bỉ, lò nung này có thể xử lý nhiều kẽm hơn.[63] Bác sĩ người Ý Luigi Galvani khám phá ra vào năm 1780 rằng việc kết nối tủy sống của một con ếch vừa mới mổ với một sợi sắt có gắn một cái mốc bằng đồng thau sẽ làm cho chân ếch co giật.[79] Ông ta đã nghĩ không chính xác rằng ông đã phát hiện một khả năng của nơ ron và cơ để tạo ra điện và gọi đó là hiệu ứng "điện động vật".[80] Tế bào mạ và quá trình mạ đều được đặt tên theo Luigi Galvani và những phát hiện này đã mở đường cho pin điện, mạ điện và chống ăn mòn điện.[80]

Bạn của Galvani là Alessandro Volta đã tiếp tục nghiên cứu hiệu ứng này và đã phát minh ra pin Volta năm 1800.[79] Đơn vị cơ bản của pin Volta là các tế bào mạ điện được đơn giản hóa, chúng được làm từ một tấm đồng và một tấm kẽm được gắn kết với nhau ở bên ngoài và ngăn cách bởi một lớp điện ly. Các tấm này được xếp thành một chuỗi để tạo ra tế bào Volta, các tế bào này tạo ra điện bằng các dòng electron chạy từ tấm kẽm qua tấm đồng và cho phép kẽm ăn mòn.[79]

Tính chất không từ tính của kẽm và không màu của nó trong dung dịch đã làm trì hoãn việc phát hiện ra những tính chất quan trọng của chíng trong sinh hóa và dinh dưỡng.[81] Nhưng điều đó đã thay đổi vào năm 1940 khi mà cacbonic anhydrase, một loại enzym đẩy cacbon điôxít ra khỏi máu, đã cho thấy kẽm có vai trò quan trọng trong nó.[81] Enzym tiêu hóa carboxypeptidase là enzym chứa kẽm thứ hai được phát hiện năm 1955.[81]