КАРБОНАТ ЦИНКУ (ZNCO3): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Карбонат цинку являє собою неорганічну сполуку , що складається з елементів Цинк (Zn), вуглець (С) і кисень (О). Його хімічна формула - ZnCO ₃ . Цинк має стан окислення +2, вуглець +4 і кисень -2.

Це безбарвне або біле тверде речовина, яке зустрічається в природі, утворюючи мінеральний смітсоніт, в якому він може бути один або з іншими елементами, такими як кобальт або мідь, які надають йому відповідно фіолетовий або зелений колір.

Смітсоніт, мінерал ZnCO ₃ . Роб Лавінський, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Джерело: Wikimedia Commons.

ZnCO ₃ майже нерозчинний у воді, але він легко розчиняється у розведених кислотах, оскільки іон карбонату в кислому середовищі утворює вуглекислоту (H ₂ CO ₃ ), яка потім перетворюється на газ і воду CO ₂ .

Застосовується як антисептик при пораненнях тварин і іноді подається в раціон для запобігання захворювань, спричинених дефіцитом цинку.

Він служить для затримки спалювання певних волокон, пластмаси та гуми, коли вони стикаються з вогнем. Це дозволяє безпечно відокремлювати токсичні мінерали миш'яку від інших порід.

Його застосовували в зубних пастах для відновлення дентину на зубах, що зазнають відбілювання.

Будова

ZnCO ₃ складається з катіона Zn ²⁺ та аніона CO ₃ ^2- . Вуглець у карбонатному іоні має окислювальний стан +4. Цей іон має плоску структуру з трьома атомами кисню, що оточують атом вуглецю.

Хімічна структура карбонату цинку. Невідомий автор / Загальнодоступне надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Карбонат цинку
• Монокарбонат цинку
• Цинкова сіль вуглекислоти
• Смітсоніт
• Цинковий шпат

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне або біле кристалічне тверде речовина. Ромбічні кристали.

Карбонат цинку. Ondřej Mangl / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Молекулярна маса

125,4 г / моль

Точка плавлення

При 140 ºC він розкладається без плавлення.

Щільність

4 398 г / см ³ при 20 ° С.

Розчинність

Практично нерозчинний у воді: 0,000091 г / 100 г H ₂ O при 20 ° С. Розчинний у розведених кислотних, лужних та амонієвих сольових розчинах. Нерозчинний в аміаку, спирті та ацетоні.

Хімічні властивості

Реагує з кислотами, що утворюють вуглекислий газ:

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

Він розчиняється в підставах, утворюючи гідроксид, який частково розчиняється, утворюючи іон цинкату:

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

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Він не горючий. При нагріванні до розкладання він утворює оксид цинку та вуглекислий газ, але він навіть може виділяти чадний газ (СО).

ZnCO ₃ + тепло → ZnO + CO ₂ ↑

Отримання

Його отримують подрібненням мінерального смітсоніту, який раніше називався цинковим шпатом.

Він також може бути приготований змішуванням розчину карбонату натрію з цинковою сіллю, наприклад сульфатом цинку. Сульфат натрію залишається розчиненим, а карбонат цинку опадає:

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

Програми

У медичних процедурах

Ця сполука дає можливість отримати деякі фармацевтичні продукти. Наноситься на запалену шкіру у вигляді порошку або лосьйону.

У ветеринарних додатках

ZnCO ₃ служить в'яжучим, антисептичним та місцевим захисником ран від тварин.

Він також допомагає запобігти захворюванням, спричиненим дефіцитом цинку, тому його використовують як добавку в раціоні деяких тварин за умови, що введені кількості відповідають нормам, встановленим медичними установами.

Карбонат цинку іноді дають як мікроелемент для запобігання захворювань у свиней. Невідомий автор / CC0. Джерело: Wikimedia Commons.

При спалахах паракератозу у свиней його додають до їх раціону. Це захворювання - це зміна шкіри, при якій роговий шар формується неправильно.

Як вогнезахисний

Застосовується як вогнестійкий наповнювач для каучуків і пластмас, які піддаються впливу високих температур. Захищає текстильні волокна від вогню.

Що стосується бавовняного текстилю, його наносять на тканину разом з деяким лугом. Це безпосередньо атакує первинні гідроксильні групи (–CH ₂ OH) целюлози і перетворює їх у целюлозу натрію (–CH ₂ ONa).

Розрив целюлозних зв'язків лугом сприяє більшій проникності ланцюгів компактної целюлозної структури, завдяки чому більше ZnCO ₃ вдається ввійти в аморфну ​​зону цього і полегшити його диспергування.

Деякі бавовняні тканини можуть містити ZnCO ₃ у своїх волокнах, щоб зробити їх вогнестійкими. Socken_farbig.jpeg: Скотт Бауер Похідна робота: Socky / Public domain. Джерело: Wikimedia Commons.

В результаті зменшується кількість горючого газу, який міг би бути отриманий вогнем.

У стоматологічних процедурах

Окремі зубні пасти на основі нанокристалів карбонату цинку та гідроксиапатиту, що застосовуються регулярно на зубах, знижують гіперчутливість ефективніше, ніж ті, що базуються на фторі.

Нанокристали ZnCO ₃ та гідроксиапатиту мають розміри, форму, хімічний склад та кристалічність, подібні до дентину, тому дентинні канальці можуть бути закриті із застосуванням цих матеріалів.

Наночастинки ZnCO ₃ -гідроксіапатиту були успішно випробувані для зниження чутливості у вибілених зубах. Автор: Photo Mix. Джерело: Pixabay.

Цей вид зубної пасти виявився корисним після процесів відбілювання зубів.

Для відокремлення небезпечних мінералів від миш'яку

Випробувані методи відокремлення миш'яку від сульфідних гірських порід (такі як галена, халькопірит та пірит) за допомогою ZnCO ₃ . Мінерал, багатий миш'яком, повинен бути відокремлений від інших, оскільки цей елемент є дуже токсичним і отруйним забруднювачем для живих істот.

Для цього суміш ґрунтових порід обробляють розчином сульфату цинку та карбонатом натрію при рН 7,5-9,0 та ксантатною сполукою.

Арсенопірит. Цей мінерал потрібно відокремлювати від інших, оскільки він містить токсичний миш’як. Поділ можна досягти карбонатом цинку. Джеймс Сент-Джон / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Ефективність формули пояснюється утворенням на поверхні арсенопіриту дрібних частинок ZnCO ₃ , роблячи його гідрофільним (подібним до води), тому він не може прилипати до повітряних бульбашок і не може плавати, осаджуючи і розділяючись інших мінералів.

При отриманні інших сполук цинку

Карбонат цинку був використаний для отримання гідрофобних наноструктур боратного цинку формули 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3,5H ₂ O. Цей матеріал може бути використаний як добавка, що газить вогонь, у полімерах, деревині та текстилі.

При відновленні цинку зі стічних вод

Синтетичні води, багаті іонами цинку, відкинуті методами електроосадження, можуть бути оброблені за допомогою технології з псевдозрідженим шаром, використовуючи карбонат натрію для осадження ZnCO ₃ .

Коли Zn ²⁺ осаджується у вигляді карбонату, його концентрація зменшується, отримане тверде речовина фільтрується і води можна безпечно утилізувати. Обложений ZnCO ₃ відрізняється високою чистотою.

Інші програми

Це дозволяє готувати інші цинкові сполуки. Його використовують у косметиці. Він служить пігментом і використовується при виготовленні порцеляни, кераміки та гончарних виробів.

Ризики

Вдихання пилу ZnCO ₃ може викликати сухість у горлі, кашель, дискомфорт у грудях, підвищення температури та пітливість. Його прийом всередину викликає нудоту і блювоту.

Вплив на навколишнє середовище

Основним ризиком є ​​його вплив на навколишнє середовище, тому слід уникати його поширення в ньому. Він дуже токсичний для водного життя з наслідками, які зберігаються в живих організмах.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Карбонат цинку. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (редактор) (2003). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
3. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
4. Шарма, В. та ін. (2018). Синтез нанонітків карбонату цинку, потенційного антипірену для бавовняного текстилю. Целюлоза 25, 6191-6205 (2018). Відновлено з link.springer.com.
5. Гуан, Ю. та ін. (2020). Колоїдний ZnCO3 як потужний депресант арсенопіриту в слабощелочной целюлозі та механізмі взаємодії. Мінерали 2020, 10, 315. Відновлено з сайту mdpi.com.
6. Захворювання шкіри, ока, кон'юнктиви та зовнішнього вуха. (2017). У ветеринарії (одинадцяте видання). Відновлено з sciencedirect.com.
7. Hannig, M. and Hannig, C. (2013). Нанобіоматеріали в превентивній стоматології. У нанобіоматеріалах клінічної стоматології. Глава 8. Відновлено з sciencedirect.com.
8. Тугрул, Н. та ін. (2015). Синтез гідрофобних наноструктур борат цинку з карбонату цинку та характеристика продукту. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Відновлено з link.springer.com.
9. de Luna, MDG та ін. (2020). Відновлення гранул цинку із синтетичних гальванічних стічних вод за допомогою процесу гомогенної кристалізації з псевдозрідженим шаром. Інт. Науковий технол. 17, 129-142 (2020). Відновлено з link.springer.com.