КАРБОНАТ ЦИНКА (ZNCO3): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Карбонат цинка представляет собой неорганическое соединение , состоящее из элементов Цинк (Zn), углерод (С) и кислород (О). Его химическая формула - ZnCO ₃ . Цинк имеет степень окисления +2, углерод +4 и кислород -2.

Это бесцветное или белое твердое вещество, которое встречается в природе, образуя минерал смитсонит, в котором он может быть сам по себе или с другими элементами, такими как кобальт или медь, которые придают ему фиолетовый или зеленый цвет соответственно.

Смитсонит, минерал ZnCO ₃ . Роб Лавинский, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Источник: Wikimedia Commons.

ZnCO ₃ почти нерастворим в воде, но он легко растворяется в разбавленных кислотах, поскольку карбонатный ион в кислой среде образует угольную кислоту (H ₂ CO ₃ ), которая затем превращается в газообразный CO ₂ и воду.

Он используется в качестве антисептика при ранах животных и иногда добавляется в рацион для предотвращения заболеваний, вызванных дефицитом цинка.

Он служит для замедления горения определенных волокон, пластика и резины при контакте с огнем. Это позволяет безопасно отделить токсичные минералы мышьяка от других горных пород.

Он использовался в зубных пастах для восстановления дентина на отбеливаемых зубах.

Структура

ZnCO ₃ состоит из катиона Zn ²⁺ и аниона CO ₃ ^2- . Углерод в карбонат-ионе имеет степень окисления +4. Этот ион имеет плоскую структуру с тремя атомами кислорода, окружающими атом углерода.

Химическая структура карбоната цинка. Неизвестный автор / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Карбонат цинка
• Монокарбонат цинка
• Цинковая соль угольной кислоты
• смитсонит
• Цинковый шпат

свойства

Физическое состояние

Бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Ромбические кристаллы.

Карбонат цинка. Ондржей Мангл / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Молекулярный вес

125,4 г / моль

Температура плавления

При 140 ºC он разлагается, не плавясь.

плотность

4,398 г / см ³ при 20 ° С.

Растворимость

Практически не растворим в воде: 0,000091 г / 100 г H ₂ O при 20 ° C. Растворим в разбавленных кислотах, щелочах и растворах солей аммония. Нерастворим в аммиаке, спирте и ацетоне.

Химические свойства

Реагирует с кислотами с образованием диоксида углерода:

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

Он растворяется в основаниях, образуя гидроксид, который частично растворяется с образованием иона цинката:

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

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Не горюч. Когда он нагревается до разложения, он производит оксид цинка и диоксид углерода, но может даже выделять оксид углерода (CO).

ZnCO ₃ + тепло → ZnO + CO ₂ ↑

получение

Его получают путем измельчения минерала смитсонит, ранее называвшегося цинковым шпатом.

Его также можно приготовить путем смешивания раствора карбоната натрия с солью цинка, например сульфатом цинка. Сульфат натрия остается растворенным, а карбонат цинка осаждается:

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

Приложения

В лечении

Это соединение позволяет получать некоторые фармацевтические продукты. Его наносят на воспаленную кожу в виде пудры или лосьона.

В ветеринарии

ZnCO ₃ служит вяжущим, антисептическим и местным средством защиты ран у животных.

Он также помогает предотвратить заболевания, вызванные дефицитом цинка, поэтому он используется в качестве добавки в рацион некоторых животных при условии, что вводимые количества находятся в пределах стандартов, установленных органами здравоохранения.

Карбонат цинка иногда назначают в качестве питательного микроэлемента для предотвращения болезней свиней. Неизвестный автор / CC0. Источник: Wikimedia Commons.

При вспышках паракератоза у свиней его добавляют в их рацион. Это заболевание представляет собой изменение кожного покрова, при котором роговой слой сформирован неправильно.

Как антипирен

Он используется в качестве огнестойкого наполнителя для каучуков и пластиков, подверженных воздействию высоких температур. Защищает текстильные волокна от огня.

В случае хлопчатобумажных тканей он наносится на ткань вместе с небольшим количеством щелочи. Это напрямую атакует первичные гидроксильные группы (–CH ₂ OH) целлюлозы и превращает их в натриевую целлюлозу (–CH ₂ ONa).

Разрыв целлюлозных связей щелочью способствует большей проницаемости цепей компактной целлюлозной структуры, так что большему количеству ZnCO ₃ удается проникнуть в ее аморфную зону и облегчается его диспергирование.

Некоторые хлопчатобумажные ткани могут содержать в своих волокнах ZnCO _3, что делает их огнестойкими. Socken_farbig.jpeg: Скотт Бауэр, производное произведение: Socky / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

В результате количество горючего газа, которое может образоваться в результате пожара, уменьшается.

В стоматологическом лечении

Некоторые зубные пасты на основе нанокристаллов карбоната цинка и гидроксиапатита, регулярно наносимые на зубы, снижают гиперчувствительность более эффективно, чем пасты на основе фторида.

Нанокристаллы ZnCO ₃ и гидроксиапатита по размеру, форме, химическому составу и кристалличности аналогичны дентину, поэтому дентинные канальцы могут быть закрыты с применением этих материалов.

Наночастицы ZnCO ₃ -гидроксиапатита были успешно протестированы на снижение чувствительности отбеленных зубов. Автор: Photo Mix. Источник: Pixabay.

Эта зубная паста оказалась полезной после отбеливания зубов.

Чтобы отделить опасные минералы от мышьяка

_Были испытаны методы отделения минералов мышьяка от сульфидных пород (таких как галенит, халькопирит и пирит) с использованием ZnCO ₃ . Минерал, богатый мышьяком, должен быть отделен от других, потому что этот элемент является очень токсичным и ядовитым загрязнителем для живых существ.

Для этого смесь измельченных пород обрабатывают раствором сульфата цинка и карбоната натрия с pH 7,5-9,0 и ксантогенатным соединением.

Арсенопирит. Этот минерал необходимо отделить от других, поскольку он содержит токсичный мышьяк. Разделение может быть достигнуто с помощью карбоната цинка. Джеймс Сент-Джон / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Источник: Wikimedia Commons.

Эффективность формулы объясняется образованием мелких частиц ZnCO ₃ на поверхности арсенопирита, что делает его гидрофильным (аналогично воде), поэтому он не может прилипать к пузырькам воздуха и не может плавать, осаждая и разделяя других минералов.

При получении других соединений цинка

Карбонат цинка был использован для получения гидрофобных наноструктур бората цинка формулы 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3,5H ₂ O. Этот материал может использоваться в качестве антипиреновой добавки в полимерах, древесине и текстиле.

При получении цинка из сточных вод

Синтетические воды, богатые ионами цинка, которые выбрасываются в процессе электроосаждения, можно обрабатывать с помощью технологии псевдоожиженного слоя с использованием карбоната натрия для осаждения ZnCO ₃ .

Когда Zn ²⁺ осаждается в виде карбоната, его концентрация снижается, полученное твердое вещество фильтруется, и воду можно безопасно утилизировать. Осажденный ZnCO ₃ имеет высокую чистоту.

Другие приложения

Это позволяет получать другие цинковые соединения. Используется в косметике. Он служит пигментом и используется при производстве фарфора, керамики и гончарных изделий.

риски

Вдыхание пыли ZnCO ₃ может вызвать сухость в горле, кашель, дискомфорт в груди, жар и потоотделение. Его проглатывание вызывает тошноту и рвоту.

Воздействие на окружающую среду

Главный риск - это воздействие на окружающую среду, поэтому следует избегать его распространения в ней. Он очень токсичен для водных организмов с последствиями, которые сохраняются в живых организмах.

Ссылки

1. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Карбонат цинка. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Лиде, Д.Р. (редактор) (2003). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
3. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
4. Sharma, V. et al. (2018). Синтез наноигл из карбоната цинка - потенциального антипирена для хлопчатобумажных тканей. Целлюлоза 25, 6191-6205 (2018). Восстановлено с link.springer.com.
5. Guan, Y. et al. (2020). Коллоидный ZnCO3 как мощный депрессант арсенопирита в слабощелочной пульпе и механизм взаимодействия. Минералы 2020, 10, 315. Получено с mdpi.com.
6. Заболевания кожи, глаз, конъюнктивы и наружного уха. (2017). В ветеринарии (одиннадцатое издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Ханниг, М. и Ханниг, К. (2013). Нанобиоматериалы в профилактической стоматологии. В нанобиоматериалах в клинической стоматологии. Глава 8. Восстановлено с sciencedirect.com.
8. Тугрул Н. и др. (2015). Синтез гидрофобных наноструктур бората цинка из карбоната цинка и характеристика продукта. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Восстановлено с link.springer.com.
9. де Луна, ЦРТ и др. (2020). Восстановление гранул цинка из синтетических сточных вод гальваники с использованием процесса гомогенной кристаллизации в псевдоожиженном слое. Int. J. Environ. Sci.Technol. 17, 129-142 (2020). Восстановлено с link.springer.com.