НІТРАТ ЦИНКУ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ОДЕРЖАННЯ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Нітрат цинку являє собою неорганічну сполуку , що складається з цинку елементів (Zn), азот (N) і кисень (O). Стан окислення цинку становить +2, азоту - +5, кисню - -2.

Його хімічна формула - Zn (NO ₃ ) ₂ . Це безбарвне кристалічне тверде речовина, яке має тенденцію поглинати воду з навколишнього середовища. Його можна отримати, обробляючи метал цинку розведеною азотною кислотою. Це сильно окислювальна сполука.

Нітрат цинку Zn (NO ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Він служить прискорювачем реакцій органічної хімії і дозволяє отримувати композитні полімери з електропровідними властивостями. Він використовується для формування шарів матеріалів, корисних в електроніці.

Він входить до складу деяких рідких добрив та деяких гербіцидів повільного вивільнення. Він допомагає отримувати складні оксиди, покращуючи їх щільність та електропровідність.

Він був успішно випробуваний в отриманні структур, які слугують основою для регенерації та росту кісткової тканини, покращуючи цей процес і є ефективним як антибактеріальний засіб.

Хоча він і не горючий, але може прискорити спалювання таких речовин, як вугілля або органічні матеріали. Це подразнює шкіру, очі і слизові оболонки, і дуже токсично для водного життя.

Будова

Нітрат цинку - іонна сполука. Він має двовалентний катіон (Zn ²⁺ ) та два одновалентні аніони (NO ₃ ^- ). Нітратний аніон - це багатоатомний іон, утворений атомом азоту в стані його окислення +5, ковалентно пов'язаного з трьома атомами кисню з валентністю -2.

Іонна структура нітрату цинку. Edgar181 / Загальнодоступне надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

На зображенні нижче представлена ​​просторова структура цієї сполуки. Центральна сіра сфера - цинк, сині сфери - азот, а червоні сфери - кисень.

Просторова структура Zn (NO ₃ ) ₂ . Цинк знаходиться в середині нітратних іонів. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Нітрат цинку
• Дінітрат цинку

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне або біле кристалічне тверде речовина.

Молекулярна маса

189,40 г / моль

Точка плавлення

Приблизно 110 ºC.

Точка кипіння

Приблизно 125 ºC.

Щільність

2065 г / см ³

Розчинність

Розчинний у воді: 120 г / 100 г H ₂ O при 25 ° С. Розчинний у спирті.

рН

Водні його розчини кислі. 5% розчин має рН приблизно 5.

Хімічні властивості

Будучи нітратом, ця сполука є сильним окислювачем. Бурно реагує на вуглець, мідь, сульфіді металів, органічні речовини, фосфор та сірку. Якщо розпорошити на гарячому вугіллі, воно вибухне.

З іншого боку, він гігроскопічний і поглинає воду з навколишнього середовища. При нагріванні утворюється оксид цинку, діоксид азоту та кисень:

2 Zn (NO ₃ ) ₂ + тепло → 2 ZnO + 4 NO ₂ ↑ + O ₂ ↑

У лужних розчинах, таких як NaOH, цинк у цій сполуці утворює його гідроксид та інші складні види:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

Отримання

Його можна отримати, обробляючи цинк або оксид цинку розведеною азотною кислотою. У цій реакції утворюється газ водню.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

Програми

В каталізі реакцій

Його використовують як каталізатор для отримання інших хімічних сполук, таких як смоли та полімери. Це кислотний каталізатор.

Приклад смоли. Бугман в англійській Вікіпедії / Громадському доступі. Джерело: Wikimedia Commons.

Модель структури полімеру. Ільмарі Каронен / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Іншим випадком прискорення реакції є каталітична система Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O _4, яка дозволяє окиснювати α-гідроксиефіри до α-кетоефірів з 99% перетворенням навіть при тиску та температурі навколишнього середовища.

У композитних полімерах

Поліметилметакрилатні плівки та Zn (NO ₃ ) ₂ розроблені з властивостями електропровідності, що робить їх придатними кандидатами для використання в суперконденсаторах та високошвидкісних комп'ютерах.

В оксисалевих цементах

З водних розчинів нітрату цинку та порошку оксиду цинку отримують матеріали, що належать до класу цементів, що утворюються кислотно-лужною реакцією.

Вони представляють розумну стійкість до розчинення в розведених кислотах і лугах, розвиваючи стійкість до стиснення, порівнянну з такою для інших цементів, таких як оксихлориди цинку.

Ця властивість збільшується при збільшенні відношення ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ і при збільшенні концентрації Zn (NO ₃ ) ₂ у розчині. Отримані цементи є повністю аморфними, тобто не мають кристалів.

З нітратом цинку проводились випробування на отримання цементів. Автор: Kobthanapong. Джерело: Pixabay.

У покриттях із оксиду цинку та наноматеріалах

Zn (NO ₃ ) ₂ використовується для електролітичного осадження дуже тонких шарів оксиду цинку (ZnO) на різних підкладках. Наноструктури цього оксиду також готуються на поверхнях.

Наночастинки оксиду цинку. Деякі наноструктури ZnO можна приготувати за допомогою Zn (NO ₃ ) ₂ . Верена Вільгельмі, Уте Фішер, Хайке Вайгардт, Клаус Шульце-Остхофф, Кармен Нікель, Буркхард Штальмекк, Томас А. Дж. Кульбуш, Агнес М. Шербарт, Шарлотта Ессер, Роель П. Ф. Шінс, Катрін Альбрехт / CC BY (https://creativecommons.org/ ліцензії / за / 2.5). Джерело: Wikimedia Commons.

ZnO - це матеріал, який представляє великий інтерес, завдяки безлічі застосувань у галузі оптоелектроніки, він також має напівпровідникові властивості і використовується в датчиках і перетворювачах.

У гербіцидах

Нітрат цинку застосовується спільно з деякими органічними сполуками для уповільнення швидкості вивільнення деяких гербіцидів у воду. Повільний випуск цих продуктів дозволяє їм бути доступними довше і потрібно менше застосувань.

У виробництві анодів

Це стимулює процес спікання та покращує щільність певних оксидів, які використовуються для виготовлення анодів для паливних елементів. Спікання - це отримання твердого матеріалу шляхом нагрівання і стискання порошку, не досягаючи його плавлення.

Малюнок того, як відбувається спікання двох зерен. Zn (NO ₃ ) ₂ допомагає виконувати цей процес на деяких складних оксидах. Cdang / Загальнодоступне надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Випробувані матеріали - це складні оксиди стронцію, іридію, заліза та титану. Наявність цинку значно збільшує електропровідність цих.

Інші програми

Його використовують при отриманні ліків. Він виконує роль морилки при нанесенні фарб і барвників. Служить як латексний коагулянт. Це джерело цинку та азоту в рідких добривах.

Потенційне використання в інженерії кісткової тканини

Ця сполука була використана як добавка при розробці арматури або каркасів для регенерації кісткових волокон, оскільки дозволяє підвищити механічну стійкість цих структур.

Було встановлено, що цинксодержащий ешафот нетоксичний для остеопрогеніторних клітин, підтримує активність остеобластів, кісткотворних клітин та покращує їх адгезію та розмноження.

Він сприяє утворенню апатиту, який є мінералом, який утворює кістки, а також має антибактеріальну дію.

Zn (NO ₃ ) ₂ може бути дуже корисним для реконструкції кісткової речовини у людей, які постраждали в аваріях. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Ризики

Це матеріал з потенційною небезпекою пожежі та вибуху.

Він не горючий, але прискорює спалювання горючих матеріалів. Якщо велика кількість цієї сполуки бере участь у пожежі або якщо горючий матеріал дрібно розділений, може статися вибух.

При сильному нагріванні утворюються токсичні гази оксидів азоту. І якщо витримка проводиться тривалий час, вона може вибухнути.

Це подразнює шкіру, може завдати серйозної шкоди очам, подразнення дихальних шляхів, токсичне при ковтанні та спричинює пошкодження травного тракту.

Дуже токсичний для водного життя з тривалим впливом.

Список літератури

1. Ju, Y. та ін. (2019). Новий ефект нітрату цинку / ванаділ оксалату для селективного каталітичного окислення ефірів гідрокси ALFA-гідрокси до ефірів ALFA-кето з молекулярним киснем: дослідження ATR-IR у ситуації. Молекули 2019, 24, 1281. Відновлено з сайту mdpi.com.
2. Mohd S., SN та ін. (2020). Композиція з контрольованим вивільненням нітрату гідроксиду цинку, інтеркальована додецилсульфатом натрію та аніонами біспірибаку: Новий гербіцидний нанокомпозит для вирощування рисочки. Арабський журнал хімії 13, 4513-4527 (2020). Відновлюється з наукового напряму.
3. Мані, М.П. та ін. (2019). Збагачена механічна міцність та кісткова мінералізація лісу електромобільних лісових лісів з олією іланг-ілангу та нітратом цинку для інженерії кісткових тканин. Полімери 2019, 11, 1323. Відновлено з сайту mdpi.com.
4. Кім, К. І. та ін. (2018). Вплив нітрату цинку як засобу спікання на електрохімічні характеристики Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA та Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). Відновлено з sciencedirect.com.
5. Prasad, BE та ін. (2012 р.). Електроосадження покриття ZnO з водних ванн Zn (NO ₃ ) ₂ : вплив концентрації Zn, температури осадження та часу на орієнтацію. J Твердотільна електрохімія 16, 3715-3722 (2012). Відновлено з link.springer.com.
6. Бахадур, Х. та Срівастава, АК (2007). Морфології тонких плівок ZnO, отриманих золь-гелем, використовуючи різні матеріали-попередники та їх наноструктури. Нанорозмір Res Lett (2007) 2: 469-475. Відновлено з link.springer.com.
7. Ніколсон, Дж. В. та Тібальді, JP (1992). Утворення та властивості цементу, приготованого з оксиду цинку та водних розчинів нітрату цинку. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Відновлено з link.springer.com.
8. Lide, DR (редактор) (2003). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
9. Maji, P. та ін. (2015). Вплив наповнювача Zn (NO ₃ ) ₂ на діелектричну проникність та електричний модуль ПММА. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Відновлено з link.springer.com.
10. Національна медична бібліотека США. (2019). Нітрат цинку. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Б'юджу. (2020). Нітрат цинку - Zn (NO3) 2. Відновлено на сайті byjus.com.
12. Американські елементи. Нітрат цинку. Відновлено з сайту americanelements.com.
13. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.