CARBONAT DE ZINC (ZNCO3): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Carbonatul de zinc este un compus anorganic care constă din elementele de zinc (Zn), carbon (C) și oxigen (O). Formula sa chimică este ZnCO ₃ . Zincul are o stare de oxidare de +2, carbon +4 și oxigen -2.

Este un solid incolor sau alb, care se găsește în natură, formând minereul smithsonit, în care poate fi singur sau cu alte elemente, cum ar fi cobalt sau cupru, care îi conferă o culoare violetă, respectiv verde.

Smithsonite, mineral ZnCO ₃ . Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Sursa: Wikimedia Commons.

ZnCO ₃ este aproape insolubil în apă, dar se dizolvă cu ușurință în acizi diluați, deoarece ionul carbonat dintr-un mediu acid formează acid carbonic (H ₂ CO ₃ ), care apoi devine gaz CO ₂ și apă.

Este utilizat ca antiseptic în rănile animale și este uneori furnizat în dietă pentru a preveni bolile cauzate de deficiența de zinc.

Servește pentru a întârzia arderea anumitor fibre, materiale plastice și cauciuc atunci când acestea vin în contact cu focul. Permite separarea mineralelor toxice de arsen din alte roci în siguranță.

A fost utilizat în pastele de dinți pentru a restabili dentina pe dinții supuși albirii.

Structura

ZnCO ₃ este alcătuit dintr - un Zn ²⁺ cation și un CO ₃ ^2- anion . Carbonul din ionul carbonat are o stare de oxidare de +4. Acest ion are o structură plană cu cei trei atomi de oxigen care înconjoară atomul de carbon.

Structura chimică a carbonatului de zinc. Autor necunoscut / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

• Carbonat de zinc
• Monocarbonat de zinc
• Sare de zinc acid acid carbonic
• amîthsonita
• Spumă de zinc

Proprietăți

Stare fizică

Solid cristalin incolor sau alb. Cristale rombice.

Carbonat de zinc. Ondřej Mangl / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Greutate moleculară

125,4 g / mol

Punct de topire

La 140 ºC se descompune fără topire.

Densitate

4.398 g / cm ³ la 20 ° C

Solubilitate

Practic insolubil în apă: 0.000091 g / 100 g de H ₂ O la 20 ° C Solubil în soluții de acizi diluate, alcaline și sare de amoniu. Insolubil în amoniac, alcool și acetonă.

Proprietăți chimice

Reacționează cu acizii care formează dioxid de carbon:

ZnCO ₃ + 2 H ⁺ → Zn ²⁺ + H ₂ O + CO ₂ ↑

Se dizolvă în baze formând hidroxidul, care se dizolvă parțial formând un ion zincat:

ZnCO ₃ + 2 OH ^- → Zn (OH) ₂ + CO ₃ ^2-

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Nu este inflamabil. Când este încălzit până la descompunere, produce oxid de zinc și dioxid de carbon, dar poate emite chiar monoxid de carbon (CO).

ZnCO ₃ + căldură → ZnO + CO ₂ ↑

Obținerea

Se obține prin măcinarea smithsonitei minerale, numită anterior spar spar de zinc.

De asemenea, poate fi preparată amestecând o soluție de carbonat de sodiu cu o sare de zinc, cum ar fi sulfat de zinc. Sulfatul de sodiu rămâne dizolvat și carbonatul de zinc precipită:

ZnSO ₄ + Na ₂ CO ₃ → ZnCO ₃ ↓ + Na ₂ SO ₄

Aplicații

În tratamente medicale

Acest compus face posibilă obținerea unor produse farmaceutice. Se aplică pe pielea inflamată sub formă de pulbere sau loțiune.

În aplicații veterinare

ZnCO ₃ servește ca protector de rană astringent, antiseptic și topic la animale.

De asemenea, ajută la prevenirea bolilor cauzate de deficiență de zinc, motiv pentru care este utilizat ca supliment în dieta unor animale, cu condiția ca sumele administrate să se încadreze în standardele stabilite de agențiile de sănătate.

Carbonatul de zinc este uneori administrat ca micronutrient pentru a preveni boala la porci. Autor necunoscut / CC0. Sursa: Wikimedia Commons.

În focarele de parakeratoză la porci, se adaugă la dieta lor. Această boală este o modificare a pielii în care stratul excitat nu este format corect.

Ca un ignifug

Este utilizat ca umplutură ignifugă pentru cauciucuri și materiale plastice care sunt expuse la temperaturi ridicate. Protejează fibrele textile de foc.

În cazul textilelor din bumbac, se aplică pe țesătură împreună cu unele alcaline. Aceasta atacă direct grupările hidroxil primare (-CH ₂ OH) de celuloză și le convertește în celuloză de sodiu (CH ₂ ONa).

Ruperea legăturilor de celuloză cu alcali favorizează o penetrabilitate mai mare a lanțurilor structurii celulozice compacte, astfel încât mai mult ZnCO ₃ reușește să intre în zona amorfă a acesteia și facilitarea dispersiei sale.

Unele țesături din bumbac pot conține ZnCO ₃ în fibrele lor pentru a le face rezistente la foc. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauerderivative Lucrare: Socky / Public domain. Sursa: Wikimedia Commons.

Ca urmare, se reduce cantitatea de gaz inflamabil care ar putea fi produs de incendiu.

În tratamente dentare

Anumite paste de dinți pe bază de nanocristale cu carbonat de zinc și hidroxiapatită aplicate în mod regulat pe dinți reduc hipersensibilitatea mai eficient decât cele pe bază de fluor.

ZnCO ₃ și nanocristalele hidroxiapatitei au o dimensiune, o formă, o compoziție chimică și o cristalinitate asemănătoare cu cea a dentinei, astfel încât tuburile dentinale pot fi închise cu aplicarea acestor materiale.

Nanoparticulele ZnCO _3- hidroxiapatite au fost testate cu succes pentru a reduce sensibilitatea dinților înalți . Autor: Photo Mix. Sursa: Pixabay.

Acest tip de pastă de dinți s-a dovedit utilă după procesele de albire a dinților.

Pentru a separa mineralele periculoase de arsen

_{Au fost} testate metodele de separare a mineralelor arsenice de rocile sulfurate (cum ar fi galena, calcopiritul și piritul) folosind ZnCO ₃ . Mineralul bogat în arsenic trebuie separat de celelalte, deoarece acest element este un poluant foarte toxic și otrăvitor pentru ființele vii.

Pentru a obține acest lucru, amestecul de roci măcinate este tratat cu o soluție de sulfat de zinc și carbonat de sodiu la un pH de 7,5-9,0 și un compus de xantat.

Arsenopyrite. Acest mineral trebuie separat de altele, deoarece conține arsenic toxic. Separarea se poate realiza cu carbonat de zinc. James St. John / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Sursa: Wikimedia Commons.

Eficacitatea formulei este atribuită formării de particule mici de ZnCO ₃ pe suprafața arsenopirului, ceea ce o face hidrofilă (similară cu apa), deci nu poate adera la bulele de aer și nu poate pluti, precipitând și separând din celelalte minerale.

În obținerea altor compuși de zinc

Carbonatul de zinc a fost utilizat pentru a obține nanostructuri de borat de zinc hidrofob cu formula 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3,5H ₂ O. Acest material poate fi utilizat ca aditiv ignifug în polimeri, lemn și textile.

În recuperarea zincului din deșeuri

Apele sintetice bogate în ioni de zinc aruncați prin procese de electrodepunere pot fi tratate prin tehnologia patului fluidizat folosind carbonat de sodiu pentru a precipita ZnCO ₃ .

Când Zn ^{2+ este} precipitat sub formă de carbonat, concentrația acestuia scade, solidul obținut este filtrat și apele pot fi eliminate în siguranță. ZnCO ₃ precipitat este de puritate ridicată.

Alte aplicatii

Permite prepararea altor compuși de zinc. Este folosit în produse cosmetice. Servește ca un pigment și este utilizat la fabricarea de porțelanuri, ceramică și olărit.

riscuri

Inhalarea prafului ZnCO ₃ poate provoca o gât uscată, tuse, disconfort toracic, febră și transpirație. Ingestia sa provoacă greață și vărsături.

Efecte asupra mediului

Principalul risc este efectul său asupra mediului, de aceea trebuie evitat să fie răspândit în el. Este foarte toxic pentru viața acvatică cu consecințe care persistă în organismele vii.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Carbonat de zinc. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (editor) (2003). Manual CRC de Chimie și Fizică. 85 - ^lea CRC Press.
3. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.
4. Sharma, V. și colab. (2018). Sinteza nanoneedrelor de carbonat de zinc, un potențial ignifug pentru textilele din bumbac. Celuloză 25, 6191-6205 (2018). Recuperat de pe link.springer.com.
5. Guan, Y. și colab. (2020). ZnCO3 coloidal ca deprimant puternic al arsenopiritului în pulpa alcalină slabă și mecanismul de interacțiune. Minerals 2020, 10, 315. Recuperat de mdpi.com.
6. Boli ale pielii, ochilor, conjunctivei și urechii externe. (2017). În Medicină Veterinară (Ediția a XI-a). Recuperat de la sciencedirect.com.
7. Hannig, M. și Hannig, C. (2013). Nanobiomateriale în stomatologie preventivă. În nanobiomateriale în stomatologie clinică. Capitolul 8. Recuperat de la sciencedirect.com.
8. Tugrul, N. și colab. (2015). Sinteza nanostructurilor hidrofobe borat de zinc din carbonat de zinc și caracterizarea produsului. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Recuperat de pe link.springer.com.
9. de Luna, MDG și colab. (2020). Recuperarea granulelor de zinc din apele uzate sintetice cu galvanizare folosind un proces de cristalizare omogenă în pat fluidizat. Int. J. Environ. Sci. Technol. 17, 129-142 (2020). Recuperat de pe link.springer.com.