NITRAT DE ZINC: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, OBȚINERE, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Azotat de zinc este un compus anorganic constând din zinc elemente (Zn), azot (N) și oxigen (O). Starea de oxidare a zincului este +2, cea a azotului este +5, iar cea a oxigenului -2.

Formula sa chimică este Zn (NO ₃ ) ₂ . Este un solid cristalin incolor, care tinde să absoarbă apa din mediu. Poate fi obținut prin tratarea zincului cu acid azotic diluat. Este un compus puternic oxidant.

Nitrat de zinc Zn (NU ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Acesta servește ca un accelerator al reacțiilor chimice organice și permite obținerea polimerilor compuși cu proprietăți conductoare electric. Este utilizat pentru a forma straturi de materiale utile în electronică.

Face parte din unele îngrășăminte lichide și anumite erbicide cu eliberare lentă. Ajută la prepararea oxizilor complexi, îmbunătățind densitatea și conductivitatea electrică a acestora.

A fost testat cu succes în obținerea unor structuri care servesc ca bază pentru regenerarea și creșterea țesutului osos, îmbunătățind acest proces și fiind eficiente ca antibacteriene.

Deși nu este combustibil, poate accelera arderea substanțelor care sunt, cum ar fi cărbunele sau materialele organice. Este iritant pentru piele, ochi și mucoase și este foarte toxic pentru viața acvatică.

Structura

Nitratul de zinc este un compus ionic. Are un cation bivalent (Zn ²⁺ ) și doi anioni monovalenți (NO ₃ ^- ). Anionul de nitrat este un ion poliatomic format dintr-un atom de azot în starea sa de oxidare +5 legat covalent la trei atomi de oxigen cu o valență de -2.

Structura ionică a nitratului de zinc. Edgar181 / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Imaginea de mai jos arată structura spațială a acestui compus. Sfera cenusie centrală este zincul, sferele albastre sunt azotul, iar sferele roșii reprezintă oxigenul.

Structura spațială a Zn (NO ₃ ) ₂ . Zincul se află în mijlocul ionilor de nitrați. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

• Nitrat de zinc
• Dinitrat de zinc

Proprietăți

Stare fizică

Solid cristalin incolor sau alb.

Greutate moleculară

189,40 g / mol

Punct de topire

Aproximativ 110 ºC.

Punct de fierbere

Aproximativ 125 ºC.

Densitate

2,065 g / cm ³

Solubilitate

Solubil în apă: 120 g / 100 g H ₂ O la 25 ° C. Solubil în alcool.

pH

Soluțiile sale apoase sunt acide. O soluție de 5% are un pH de aproximativ 5.

Proprietăți chimice

Fiind un nitrat, acest compus este un puternic oxidant. Reacționează violent cu carbon, cupru, sulfuri metalice, materie organică, fosfor și sulf. Dacă este pulverizat pe cărbune fierbinte, explodează.

Pe de altă parte, este higroscopic și absoarbe apa din mediu. Dacă este încălzit, formează oxid de zinc, dioxid de azot și oxigen:

2 Zn (NU ₃ ) ₂ + căldură → 2 ZnO + 4 NU ₂ ↑ + O ₂ ↑

În soluții alcaline, cum ar fi cele ale NaOH, zincul din acest compus formează hidroxidul său și alte specii complexe:

Zn (NO ₃ ) ₂ + 2 OH ^- → Zn (OH) ₂ + 2 NO ₃ ^-

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

Obținerea

Poate fi obținut prin tratarea zincului sau oxidului de zinc cu acid azotic diluat. În această reacție se formează gaz hidrogen.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NU ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

Aplicații

În cataliza reacțiilor

Este utilizat ca catalizator pentru a obține alți compuși chimici, cum ar fi rășini și polimeri. Este un catalizator acid.

Exemplu de rășină. Bugman în engleză Wikipedia / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Model de structură a unui polimer. Ilmari Karonen / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Un alt caz de accelerare a reacției este sistemul catalitic Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O _4, care permite oxidarea α-hidroxiesteri la α-cetoesteri cu o conversie de 99% chiar și la presiune și temperatură ambientală.

În polimeri compuși

Filmele de polimetilmetacrilat și Zn (NO ₃ ) ₂ au fost dezvoltate cu proprietăți de conductivitate electrică care le fac candidați potriviți pentru utilizare în supercapacitoare și computere de mare viteză.

În cimenturile oxisale

Cu soluții apoase de azotat de zinc și pudră de oxid de zinc, se obțin materiale care aparțin clasei de cimenturi generate de o reacție acid-bază.

Acestea prezintă o rezistență rezonabilă la dizolvarea în acizi diluți și alcaline, dezvoltând o rezistență la compresie comparabilă cu cea a altor cimenturi, cum ar fi cele ale oxiclorurilor de zinc.

Această proprietate crește atunci când raportul ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ crește și când concentrația de Zn (NO ₃ ) ₂ în soluție crește. Cimenturile obținute sunt complet amorfe, adică nu au cristale.

Cu nitratul de zinc s-au efectuat teste pentru obținerea cimenturilor. Autor: Kobthanapong. Sursa: Pixabay.

În acoperiri și nanomateriale cu oxid de zinc

Zn (NO ₃ ) ₂ este utilizat pentru depunerea electrolitică a straturilor foarte subțiri de oxid de zinc (ZnO) pe diverse substraturi. Nanostructurile acestui oxid sunt de asemenea preparate pe suprafețe.

Nanoparticule cu oxid de zinc. Unele nanostructuri ZnO pot fi preparate cu Zn (NO ₃ ) ₂ . Verena Wilhelmi, Ute Fischer, Heike Weighardt, Klaus Schulze-Osthoff, Carmen Nickel, Burkhard Stahlmecke, Thomas AJ Kuhlbusch, Agnes M. Scherbart, Charlotte Esser, Roel PF Schins, Catrin Albrecht / CC BY (https://creativecommons.org/ licențe / de / 2.5). Sursa: Wikimedia Commons.

ZnO este un material de mare interes datorită multitudinii de aplicații din domeniul optoelectronicii, are, de asemenea, proprietăți semiconductoare și este utilizat în senzori și traductori.

În erbicide

Nitratul de zinc a fost utilizat împreună cu unii compuși organici pentru a încetini rata de eliberare a anumitor erbicide în apă. Eliberarea lentă a acestor produse le permite să fie disponibile pentru mai mult timp și sunt necesare mai puține aplicații.

În fabricarea anodului

Stimulează procesul de sinterizare și îmbunătățește densitatea anumitor oxizi care sunt folosiți pentru fabricarea anodurilor pentru combustibil. Sinterizarea obține un material solid prin încălzirea și comprimarea unei pulberi fără a ajunge la fuziunea acesteia.

Desen despre modul în care are loc sinterizarea a două boabe. Zn (NO ₃ ) ₂ ajută la executarea acestui proces pe unii oxizi complexi. Cdang / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Materialele testate sunt oxizi complecși de stronțiu, iridiu, fier și titan. Prezența zincului crește semnificativ conductibilitatea electrică a acestora.

Alte aplicatii

Este utilizat în obținerea de medicamente. Acționează ca un mordant în aplicarea de cerneluri și coloranți. Servește ca un coagulant din latex. Este o sursă de zinc și azot în îngrășămintele lichide.

Utilizare potențială în ingineria țesuturilor osoase

Acest compus a fost utilizat ca aditiv pentru elaborarea armăturilor sau cadrelor pentru regenerarea fibrelor osoase, deoarece permite îmbunătățirea rezistenței mecanice a acestor structuri.

S-a descoperit că eșafodul care conține zinc nu este toxic pentru celulele osteoprogenitoare, susține activitatea osteoblastei, celulelor care formează oase și îmbunătățește aderența și proliferarea acestora.

Favorizează formarea apatitului, care este mineralul care formează oasele și are, de asemenea, un efect antibacterian.

Zn (NO ₃ ) ₂ ar putea fi foarte util pentru reconstrucția materiei osoase la persoanele care au suferit accidente. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Sursa: Wikimedia Commons.

riscuri

Este un material cu potențial risc de incendiu și explozie.

Nu este combustibil, dar accelerează arderea materialelor combustibile. Dacă o cantitate mare din acest compus este implicată într-un incendiu sau dacă materialul combustibil este împărțit fin, se poate produce o explozie.

Atunci când sunt supuse căldurii puternice, se produc gaze toxice ale oxizilor de azot. Și dacă expunerea este realizată pentru o lungă perioadă de timp, aceasta poate exploda.

Este iritant pentru piele, poate provoca leziuni grave la nivelul ochilor, iritarea tractului respirator, este toxic dacă este înghițit și provoacă leziuni ale tractului digestiv.

Foarte toxic pentru viața acvatică cu efecte de lungă durată.

Referințe

1. Ju, Y. și colab. (2019). Efectul nou al nitratului de zinc / al oxiacatului de Vanadyl pentru oxidarea catalitică selectivă a esterilor ALFA-hidroxi către esterii ALFA-ceto cu oxigen molecular: Un studiu ATR-IR in situ. Molecule 2019, 24, 1281. Recuperat de mdpi.com.
2. Mohd S., SN și colab. (2020). Formularea cu eliberare controlată a nitratului de hidroxid de zinc, intercalată cu dodecilsulfat de sodiu și anioni bispyribac: Un nou nanocompozit erbicid pentru cultivarea paddy. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). Recuperat din scientcedirect.
3. Mani, MP și colab. (2019). Rezistența mecanică îmbogățită și mineralizarea oaselor a schelei electrice biomimetice încărcate cu ulei de ylang Ylang și nitrat de zinc pentru ingineria țesutului osos. Polimeri 2019, 11, 1323. Recuperat de la mdpi.com.
4. Kim, KI și colab. (2018). Efectele nitratului de zinc ca ajutor de sinterizare asupra caracteristicilor electrochimice ale Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA și Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). Recuperat de la sciencedirect.com.
5. Prasad, BE și colab. (2012). Electrodepoziția acoperirii ZnO din apa Zn (NO ₃ ) ₂ băi: efectul concentrației de Zn, temperatura de depunere și timpul asupra orientării. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Recuperat de pe link.springer.com.
6. Bahadur, H. și Srivastava, AK (2007). Morfologii de filme subțiri derivate din sol cu ​​gel de ZnO folosind diferite materiale precursoare și nanostructurile lor. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Recuperat de pe link.springer.com.
7. Nicholson, JW și Tibaldi, JP (1992). Formarea și proprietățile cimentului preparat din oxid de zinc și soluții apoase de azotat de zinc. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Recuperat de pe link.springer.com.
8. Lide, DR (editor) (2003). Manual CRC de Chimie și Fizică. 85 - ^lea CRC Press.
9. Maji, P. și colab. (2015). Efectul umpluturii Zn (NO ₃ ) ₂ asupra permisivității dielectrice și a modulului electric al PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Recuperat de pe link.springer.com.
10. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Nitrat de zinc. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. lui byju. (2020). Nitrat de zinc - Zn (NO3) 2. Recuperat de pe byjus.com.
12. Elemente americane Nitrat de zinc. Recuperat de la americanelements.com.
13. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.