Struktura fosforanu cynku (Zn3 (PO4) 2), właściwości, zastosowanie

4569
Alexander Pearson

Plik fosforan cynku jest związkiem nieorganicznym, którego wzór chemiczny to Zn3(PO4)dwa, ale w naturze występuje w postaci tetrahydratu Zn3(PO4)dwa4HdwaLub w minerałach nadzieja i parahopeita. Podobnie podstawową jego odmianę można znaleźć w mineralnym tarbutycie, Zndwa(PO4) (OH). Te minerały powstają w wyniku utleniania sfalerytu w wodach bogatych w fosforany.

Wszystkie znane zastosowania tego związku są oparte na Zn3(PO4)dwa4HdwaLub dlatego, że jego cząsteczki wody sprawiają, że jest dobrym środkiem utrwalającym. Dlatego jego bezwodna postać jako taka nie ma zastosowań o dużym popycie ekonomicznym..

Fragmenty fosforanu cynku. Źródło: Chemicalinterest [domena publiczna]

Jak widać na powyższym obrazku, fosforan cynku jest białą substancją stałą, obecną w postaci proszku lub zbryloną na małe fragmenty. Jego biały kolor został wykorzystany w formułowaniu produktów kosmetycznych, a także przy wytwarzaniu cementów dentystycznych i fosforowych cementów pucolanowych..

Fosforan cynku jest środkiem antykorozyjnym stosowanym w procesach elektroosadzania minerałów cynku (nadziei i fosfofilitu) na powierzchni stali..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Właściwości fosforanu cynku
    • 2.1 Wygląd fizyczny
    • 2.2 Masa molowa
    • 2.3 Temperatura topnienia
    • 2.4 Temperatura wrzenia
    • 2.5 Gęstość
    • 2.6 Współczynnik załamania światła
    • 2.7 Rozpuszczalność w wodzie
    • 2.8 Temperatura zapłonu
  • 3 Zastosowania
    • 3.1 Kosmetyki
    • 3.2 Środek przeciwbakteryjny
    • 3.3 Cement dentystyczny
    • 3.4 Powłoka antykorozyjna
  • 4 Odnośniki

Struktura

Formuła Zn3(PO4)dwa wskazuje, że jony Zndwa+ i PO43- uzupełnić sól w stosunku 3: 2, co oznacza, że ​​na każde trzy kationy Zndwa+ istnieją dwa aniony PO43-. Jony te oddziałują ze sobą elektrostatycznie, tworząc w ten sposób silne wiązanie jonowe ze względu na wielkość ich ładunków. Oba jony są wielowartościowe.

Tak więc Zndwa+ i PO43- w końcu orientują się w przestrzeni, aż określą uporządkowaną i powtarzalną strukturę: kryształ fosforanu cynku. Ten kryształ przyjmuje strukturę jednoskośną, α-Zn3(PO4)dwa. Wydaje się, że jest zdolny do przechodzenia przemian fazowych do innych form polimorficznych: β-Zn3(PO4)dwa i γ-Zn3(PO4)dwa, wszystko zależy od temperatury.

Te trzy polimorfy są izostrukturalne, różniąc się jedynie przestrzenną orientacją ich jonów; to znaczy mają różne grupy przestrzenne.

Z drugiej strony fosforan cynku ma tendencję do pojawiania się głównie w postaci hydratu: Zn3(PO4)dwa4HdwaLub, których struktura krystaliczna jest również jednoskośna. Tym razem jonom towarzyszą cztery cząsteczki wody, które oddziałują z nimi poprzez siły dipolowo-jonowe i wiązania wodorowe..

Właściwości fosforanu cynku

Fosforan cynku. Ondřej Mangl [domena publiczna]

Wygląd fizyczny

Zakurzone białe ciało stałe.

Masa cząsteczkowa

454,11 g / mol

Temperatura topnienia

900 ºC

Temperatura wrzenia

Brak informacji. Może to być spowodowane możliwym rozkładem termicznym lub brakiem warunków ciśnieniowych do wrzenia solanki..

Gęstość

3,998 g / cm3

Współczynnik załamania światła

1,595.

Rozpuszczalność w wodzie

Nierozpuszczalny. Wynika to częściowo z wiązania jonowego między jonami Zndwa+ i PO43-, co zwiększa energię sieci krystalicznej przeciw rozpuszczaniu soli w wodzie.

Temperatura zapłonu

Fosforan cynku jest substancją niepalną.

Aplikacje

Zastosowania fosforanu cynku odpowiadają zastosowaniom jego czterowodzianu Zn3(PO4)dwa4HdwaLub, ponieważ jest to dominująca forma, a nawet występuje w minerałach nadziei i parahopeitu. Dlatego nie wiadomo, czy jest to bezwodna forma Zn3(PO4)dwa, mają określone przeznaczenie.

Kosmetyki

Fosforan cynku został użyty jako biały pigment, zastępując tlenki cynku i tytanu w produktach kosmetycznych i kosmetycznych. Miękki w dotyku materiał, składający się z małych i okrągłych cząstek pokrywających powierzchnię skóry bez przenikania przez jej pory, jest syntetyzowany z mieszaniny kwasu fosforowego H3PO4, i azotan cynku, Zn (NO3)dwa.

Zatem białe pigmenty na bazie fosforanu cynku są przygotowywane przez zmianę stosunku Zn / P. W tym celu podczas mieszania odczynników dodaje się różne ilości H.3PO4 i Zn (NO3)dwa, aż do uzyskania produktu o najlepszych właściwościach kosmetycznych.

W badaniu przeprowadzonym przez Uniwersytet Prefektury w Kioto odkryli, że pigmenty przygotowane ze stosunkiem Zn / P równym 2/1, 1/1 i 3/2 wykazały najlepsze współczynniki odbicia; dzięki temu rozświetliły twarze osób, które nałożyły kosmetyk mocniej w porównaniu z rozświetleniem innych preparatów.

Środek antybakteryjny

Nanocząsteczki fosforanu cynku znajdują się w arsenale przeznaczonym do zwalczania drobnoustrojów, a tym samym stanowią alternatywę dla stosowania antybiotyków. W ten sposób stała i postępująca oporność bakterii na antybiotyki jest zmniejszona, a jednocześnie dąży się do zmniejszenia wydatków na leczenie chorób zakaźnych..

Te nanocząsteczki wykazały dużą aktywność przeciwbakteryjną przeciwko bakteriom z grupy coli - badanie, które zostało zweryfikowane na szczurach bez powodowania stresu oksydacyjnego.

Cement dentystyczny

Fosforan cynku służy do przygotowania cementu fosforanowego, który jest stosowany w odbudowach wielu materiałów; wśród nich nasze własne zęby, zachowujące się jak cement dentystyczny, który od dawna jest dość popularny w stomatologii. Ten cement fosforanowy służy do jednoczesnego mocowania i łączenia kilku ciał stałych.

Fosforan cynku jest używany do produkcji cementów dentystycznych.

Powstaje poprzez rozpuszczenie tlenków cynku i magnezu w kwasie fosforowym, dlatego obecne są jony Zndwa+ i Mgdwa+, tworzenie złożonych struktur. Ten cement dentystyczny jest niezbędny do ostatecznego cementowania zębów. Jednak ze względu na jego kwasowość w przypadku zbyt wrażliwych pacjentów stosuje się cement polikarboksylanowy..

Powłoka antykorozyjna

Podobnie jak w przypadku cementu, powierzchnię stali można również fosforanować.

W tym celu elementy stalowe wprowadza się do kąpieli zalkalizowanym kwasem fosforowym, a po dostarczeniu prądu elektrycznego do warstwy ochronnej złożonej z nadziei (Zn3(PO4)dwa4HdwaO) i fosfofilit (ZndwaWiara (PO4)dwa4HdwaO), ten ostatni związek jest najbardziej odporny na silnie zasadowe media.

Występują następujące reakcje chemiczne:

3Zndwa+ + 2HdwaPO4- + 4HdwaO → Zn3(PO4)dwa4HdwaO + 4H+

2Zndwa+ + Wiaradwa+ + 2HdwaPO4- + 4HdwaO → ZndwaWiara (PO4)dwa4HdwaO + 4H+

Problem z tymi powłokami polega na ich stopniu porowatości, ponieważ pozostawiają odsłonięte boki, na których stal może ulec korozji..

Z kolei cement pucolanowy zawierający fosforan cynku został użyty do wykonania bardziej odpornych na korozję betonów..

Ogólnie rzecz biorąc, właściwości antykorozyjne fosforanu cynku zostały wykorzystane jako powłoki na ścianach przed nałożeniem warstw farby, dzięki czemu są trwalsze i mają lepsze kolory.

Bibliografia

  1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2020). Fosforan cynku. Odzyskane z: en.wikipedia.org
  3. Elsevier B.V. (2020). Fosforan cynku. ScienceDirect. Odzyskany z: sciencedirect.com
  4. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Fosforan cynku. Baza danych PubChem., CID = 24519. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Aref M. al-Swaidani. (2018). Hamujący wpływ naturalnych kąpieli pucolanowych i cynkowo-fosforanowych na korozję stali zbrojeniowej. doi.org/10.1155/2018/9078253
  6. Onoda, H. i Haruki, M. (2014). Proporcje mieszania azotanu cynku i kwasu fosforowego do przygotowania białych pigmentów fosforanowo-cynkowych. Ceramika, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
  7. Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. i in. (2019). Nanocząsteczki na bazie fosforanu cynku jako nowy środek przeciwbakteryjny: badanie in vivo na szczurach po ekspozycji na pokarm. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8

Jeszcze bez komentarzy