- Struktura
- Właściwości fosforanu cynku
- Wygląd fizyczny
- Masa cząsteczkowa
- Temperatura topnienia
- Temperatura wrzenia
- Gęstość
- Współczynnik załamania światła
- Rozpuszczalność w wodzie
- Temperatura zapłonu
- Aplikacje
- Kosmetyki
- Środek antybakteryjny
- Cement dentystyczny
- Powłoka antykorozyjna
- Bibliografia
Fosforanu cynku jest nieorganiczny związek o wzorze chemicznym Zn 3 (PO 4 ) 2 , ale nie występuje w naturze w ich formie tetrahydratu, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O w hopeite mineralne i parahopeíta . Podobnie, jego podstawową odmianę można znaleźć w mineralnym tarbutycie, Zn 2 (PO 4 ) (OH). Te minerały powstają w wyniku utleniania sfalerytu w wodach bogatych w fosforany.
Wszystkie znane zastosowania tego związku są oparte na Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, ponieważ jego cząsteczki wody nadają mu właściwość dobrego wiązania. Dlatego jego bezwodna postać jako taka nie ma zastosowań o dużym popycie ekonomicznym.
Fragmenty fosforanu cynku. Źródło: Chemicalinterest
Jak widać na powyższym obrazku, fosforan cynku jest białą substancją stałą, obecną w postaci proszku lub zbryloną na małe kawałki. Jego biały kolor został wykorzystany w formułowaniu produktów kosmetycznych, a także do wytwarzania cementów dentystycznych i fosforowych cementów pucolanowych.
Fosforan cynku jest środkiem antykorozyjnym stosowanym w procesach elektrolitycznego osadzania minerałów cynku (nadziei i fosfofilitu) na powierzchni stali.
Struktura
Wzór Zn 3 (PO 4 ) 2 wskazuje, że jony Zn 2+ i PO 4 3- tworzą sól w stosunku 3: 2, co oznacza, że na każde trzy kationy Zn 2+ przypadają dwa aniony PO 4 3- . Jony te oddziałują ze sobą elektrostatycznie, tworząc w ten sposób silne wiązanie jonowe ze względu na wielkość ich ładunków. Oba jony są wielowartościowe.
W ten sposób Zn 2+ i PO 4 3 orientują się w przestrzeni, dopóki nie zdefiniują uporządkowanej i powtarzalnej struktury: kryształ fosforanu cynku. Ten kryształ przyjmuje strukturę jednoskośną, α-Zn 3 (PO 4 ) 2 . Wydaje się, że jest zdolny do przechodzenia przemian fazowych do innych form polimorficznych: β-Zn 3 (PO 4 ) 2 i γ-Zn 3 (PO 4 ) 2 , wszystkie zależne 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 pojawia się głównie w postaci hydratu: Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, którego 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
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 niedostępnością warunków ciśnieniowych dla wrzenia solanki.
Gęstość
3,998 g / cm 3
Współczynnik załamania światła
1,595.
Rozpuszczalność w wodzie
Nierozpuszczalny. Jest to częściowo spowodowane wiązaniem jonowym między jonami Zn 2+ i PO 4 3- , które zwiększa energię sieci krystalicznej przeciw rozpuszczaniu soli w wodzie.
Temperatura zapłonu
Fosforan cynku jest substancją niepalną.
Aplikacje
Zastosowania fosforanu cynku odpowiadają zastosowaniom jego tetrahydratu Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, ponieważ jest to forma dominująca, a nawet występuje w minerałach nadziei i parahopeitu. Dlatego nie wiadomo, czy jego bezwodna postać, Zn 3 (PO 4 ) 2 , ma określone zastosowanie.
Kosmetyki
Fosforan cynku został użyty jako biały pigment, zastępując tlenki cynku i tytanu w kosmetykach i kosmetykach. 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 H 3 PO 4 i azotanu cynku Zn (NO 3 ) 2 .
W ten sposób białe pigmenty fosforanowo-cynkowe są przygotowywane poprzez zmianę stosunku Zn / P. W tym celu mieszając odczynniki dodawane są zmienne ilości H 3 PO 4 i Zn (NO 3 ) 2 , aż do uzyskania produktu o najlepszych właściwościach kosmetycznych.
W badaniu przeprowadzonym przez Uniwersytet Prefektury w Kioto stwierdzili, że pigmenty przygotowane ze stosunkiem Zn / P równym 2/1, 1/1 i 3/2 wykazały najlepsze współczynniki odbicia; dzięki temu rozjaśniły twarze osób, które zastosowały kosmetyk w porównaniu z blaskiem 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 zmniejsza się stała i postępująca oporność bakterii na antybiotyki, które rozwijają się, a jednocześnie dąży się do obniżenia kosztów leczenia chorób zakaźnych.
Te nanocząsteczki wykazały dużą aktywność przeciwbakteryjną przeciwko bakteriom z grupy coli, co zostało potwierdzone 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 utrwalania i łączenia kilku ciał stałych jednocześnie.
Do produkcji cementów dentystycznych stosuje się fosforan cynku.
Powstaje poprzez rozpuszczenie tlenków cynku i magnezu w kwasie fosforowym, dlatego obecne są jony Zn 2+ i Mg 2+ tworzące złożone struktury. Ten cement dentystyczny jest niezbędny do ostatecznego cementowania zębów. Jednak ze względu na 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 umieszcza się w kąpieli z zalkalizowanym kwasem fosforowym, a po podaniu prądu elektrycznego tworzy się na ich powierzchni film ochronny złożony z nadziei (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O) i fosfofilitu . (Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O), ten ostatni związek jest najbardziej odporny na silnie zasadowe media.
Występują następujące reakcje chemiczne:
3Zn 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
2Zn 2+ + Fe 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
Problem z tymi powłokami polega na ich stopniu porowatości, ponieważ pozostawiają odsłonięte boki, na których stal może ulec korozji.
Z drugiej strony cement pucolanowy zawierający fosforan cynku został użyty do opracowania bardziej odpornych na korozję betonów.
Ogólnie rzecz biorąc, właściwości antykorozyjne fosforanu cynku zostały wykorzystane jako powłoki na ścianach przed nałożeniem warstw farby, dzięki czemu utrzymują się dłużej i mają lepsze kolory.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Fosforan cynku. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Fosforan cynku. ScienceDirect. Odzyskany z: sciencedirect.com
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Fosforan cynku. Baza danych PubChem., CID = 24519. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). Hamujący wpływ naturalnych kąpieli pucolanowych i fosforanowo-cynkowych na korozję stali zbrojeniowej. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H. i Haruki, M. (2014). Proporcje mieszania azotanu cynku i kwasu fosforowego do przygotowania białych pigmentów fosforanu cynku. Ceramika, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- 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