Zinkfosfaat (Zn3 (PO4) 2) structuur, eigenschappen, gebruik

De zinkfosfaat is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule Zn is₃(PO₄​_twee, maar het komt in de natuur voor in zijn tetrahydraatvorm, Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeOf, in de hopeíta en parahopeíta mineralen. Evenzo wordt een basisvariant ervan gevonden in het mineraal tarbutiet, Zn_twee(PO₄) (OH). Deze mineralen worden gevormd door de oxidatie van sfaleriet in fosfaatrijke wateren.

Alle bekende toepassingen van deze verbinding zijn gebaseerd op Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeOf omdat zijn watermoleculen het de eigenschap geven een goed fixeermiddel te zijn. Daarom mist zijn watervrije vorm als zodanig toepassingen met een grote economische vraag..

Zoals te zien is in de afbeelding hierboven, is zinkfosfaat een witte vaste stof, aanwezig als poeder of aangekoekt in kleine fragmenten. De witte kleur is gebruikt bij de formulering van cosmetische producten, evenals bij de bereiding van tandheelkundig cement en fosfaat puzzolaancement..

Zinkfosfaat is een corrosiewerend middel dat is gebruikt in processen voor de elektrodepositie van zinkmineralen (hopeiet en fosfofylliet) op het oppervlak van staal..

Artikel index

• 1 Structuur
• 2 Eigenschappen van zinkfosfaat
  • 2.1 Fysiek uiterlijk
  • 2.2 Molaire massa
  • 2.3 Smeltpunt
  • 2.4 Kookpunt
  • 2.5 Dichtheid
  • 2.6 Brekingsindex
  • 2.7 Oplosbaarheid in water
  • 2.8 Vlampunt
• 3 toepassingen
  • 3.1 Cosmetica
  • 3.2 Antibacterieel middel
  • 3.3 Tandheelkundig cement
  • 3.4 Anticorrosieve coating
• 4 referenties

Structuur

De Zn-formule₃(PO₄​_twee geeft aan dat Zn-ionen^twee+ en PO₄^3- Maak zout aan in een verhouding van 3: 2, wat betekent dat voor elke drie Zn-kationen^twee+ er zijn twee PO-anionen₄^3-. Deze ionen interageren elektrostatisch met elkaar, waardoor een sterke ionische binding tot stand wordt gebracht vanwege de grootte van hun ladingen. Beide ionen zijn polyvalent.

Dus de Zn^twee+ en PO₄^3- ze oriënteren zich uiteindelijk in de ruimte totdat ze een geordende en repetitieve structuur definiëren: een kristal van zinkfosfaat. Dit kristal neemt een monokliene structuur aan, α-Zn₃(PO₄​_twee. Het lijkt in staat te zijn faseovergangen te ondergaan naar andere polymorfe vormen: β-Zn₃(PO₄​_twee en γ-Zn₃(PO₄​_twee, allemaal afhankelijk van temperatuur.

De drie polymorfen zijn isostructureel en verschillen alleen in de ruimtelijke oriëntatie van hun ionen; dat wil zeggen, ze hebben verschillende ruimtelijke groepen.

Aan de andere kant verschijnt zinkfosfaat voornamelijk als een hydraat: Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeOf waarvan de kristalstructuur ook monoklien is. Deze keer worden de ionen vergezeld door vier watermoleculen, die met hen in wisselwerking staan ​​door middel van dipool-ionenkrachten en waterstofbruggen..

Zinkfosfaat eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Stoffige witte vaste stof.

Molaire massa

454,11 g / mol

Smeltpunt

900 ºC

Kookpunt

Geen informatie. Dit kan het gevolg zijn van mogelijke thermische ontleding of het niet beschikbaar zijn van drukomstandigheden voor de zoute vloeistof om te koken..

Dichtheid

3,998 g / cm³

Brekingsindex

1.595.

Oplosbaarheid in water

Onoplosbaar. Dit komt gedeeltelijk door de ionische binding tussen de Zn-ionen^twee+ en PO₄^3-, die de kristallijne rooster-energie verhoogt tegen het oplossen van het zout in water.

Vlampunt

Zinkfosfaat is een niet brandbare stof.

Toepassingen

Het gebruik van zinkfosfaat komt overeen met dat van zijn tetrahydraat, Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeOf, omdat het zijn overheersende vorm is en het zelfs wordt aangetroffen in de hope- en parahopeïsche mineralen. Daarom is het niet bekend of de watervrije vorm, Zn₃(PO₄​_twee, een specifiek gebruik hebben.

Cosmetica

Zinkfosfaat is gebruikt als een wit pigment ter vervanging van zink- en titaniumoxiden in cosmetica en schoonheidsproducten. Het materiaal, dat zacht aanvoelt, van kleine en ronde deeltjes om het huidoppervlak te bedekken zonder door de poriën te sijpelen, wordt gesynthetiseerd uit een mengsel van fosforzuur, H₃PO₄, en zinknitraat, Zn (NO₃​_twee.

Zo worden witte zinkfosfaatpigmenten bereid door de Zn / P-verhoudingen te variëren. Hiervoor worden bij het mengen van de reagentia variabele hoeveelheden H toegevoegd.₃PO₄ en Zn (NO₃​_twee, totdat het product met de beste cosmetische eigenschappen is verkregen.

In een studie uitgevoerd door de Prefectural University van Kyoto, ontdekten ze dat pigmenten bereid met een Zn / P-verhouding gelijk aan 2/1, 1/1 en 3/2 de beste reflecties vertoonden; daarom verlichtten ze de gezichten van degenen die de cosmetica aanbrachten meer in vergelijking met de helderheid van andere formuleringen.

Antibacterieel middel

Zinkfosfaatnanodeeltjes zijn in het arsenaal bestemd om microben te bestrijden en zijn dus een alternatief voor het gebruik van antibiotica. Op deze manier wordt de constante en voortschrijdende resistentie die bacteriën tegen antibiotica ontwikkelen verminderd, terwijl wordt getracht de kosten van de behandeling van infectieziekten te verminderen..

Deze nanodeeltjes hebben een grote antibacteriële werking tegen coliforme bacteriën aangetoond, een onderzoek dat werd geverifieerd bij ratten zonder oxidatieve stress te veroorzaken.

Tandheelkundig cement

Zinkfosfaat wordt gebruikt om fosfaatcement te bereiden, dat wordt gebruikt bij restauraties van veel materialen; waaronder onze eigen tanden, die zich gedragen als een tandcement dat al heel lang heel populair is in de tandheelkunde. Dit fosfaatcement wordt gebruikt om meerdere vaste stoffen tegelijkertijd te fixeren en te verbinden.

Het wordt bereid door zink- en magnesiumoxiden op te lossen in fosforzuur, daarom zijn Zn-ionen aanwezig^twee+ en Mg^twee+, het vormen van complexe structuren. Dit tandcement is essentieel voor de uiteindelijke cementering van de tanden. Vanwege de zuurgraad wordt in plaats daarvan polycarboxylaatcement gebruikt voor patiënten die er te gevoelig voor zijn..

Anticorrosieve coating

Net als bij cement, kan het oppervlak van staal ook worden gefosfateerd.

Om dit te doen, worden de stalen stukken in een alkalisch fosforzuurbad gebracht en na toevoer van elektrische stroom een ​​beschermende film gemaakt van hoopiet (Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeO) en fosfofylliet (Zn_tweeGeloof (PO₄​_twee4H_tweeO), waarbij de laatste verbinding het meest bestand is tegen sterk alkalische media.

De betrokken chemische reacties zijn de volgende:

3Zn^twee+ + 2H_tweePO₄^- + 4H_tweeO → Zn₃(PO₄​_twee4H_tweeO + 4H⁺

2Zn^twee+ + Geloof^twee+ + 2H_tweePO₄^- + 4H_tweeO → Zn_tweeGeloof (PO₄​_twee4H_tweeO + 4H⁺

Het probleem met deze coatings ligt in hun mate van poreusheid, aangezien ze blootliggende flanken achterlaten waar het staal aan corrosie kan lijden..

Anderzijds is puzzolaancement dat zinkfosfaat bevat, gebruikt voor de ontwikkeling van beton dat beter bestand is tegen corrosie..

Over het algemeen is de corrosiewerende eigenschap van zinkfosfaat gebruikt om te dienen als coatings voor de muren voordat de verflagen worden aangebracht, zodat ze langer meegaan en betere kleuren vertonen..

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Zinkfosfaat. Hersteld van: en.wikipedia.org
3. Elsevier B.V. (2020). Zinkfosfaat. ScienceDirect. Hersteld van: sciencedirect.com
4. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Zinkfosfaat. PubChem-database., CID = 24519. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Aref M. al-Swaidani. (2018). Remmingseffect van natuurlijke puzzolaan- en zinkfosfaatbaden op wapeningsstaalcorrosie. doi.org/10.1155/2018/9078253
6. Onoda, H., en Haruki, M. (2014). Mengverhouding van zinknitraat en fosforzuur voor de bereiding van witte zinkfosfaatpigmenten. Keramiek, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
7. Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanodeeltjes op basis van zinkfosfaat als een nieuw antibacterieel middel: in vivo onderzoek bij ratten na blootstelling via de voeding. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8