- Структура
- Свойства фосфата цинка
- Внешность
- Молярная масса
- Температура плавления
- Точка кипения
- плотность
- Показатель преломления
- Растворимость воды
- точка возгорания
- Приложения
- Косметика
- Антибактериальный агент
- Стоматологический цемент
- Антикоррозийное покрытие
- Ссылки
Фосфат цинка представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Zn 3 (PO 4 ) 2 , но это происходит в природе в виде его тетрагидрата, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O в минеральном гопеит и parahopeíta , Точно так же основная его разновидность содержится в минерале тарбутит, Zn 2 (PO 4 ) (OH). Эти минералы образуются при окислении сфалерита в богатых фосфатом водах.
Все известные применения этого соединения основаны на Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, так как его молекулы воды придают ему свойство быть хорошим фиксирующим агентом. Следовательно, его безводная форма как таковая не пользуется большим экономическим спросом.
Фрагменты фосфата цинка. Источник: Chemicalinterest
Как видно на изображении выше, фосфат цинка представляет собой белое твердое вещество, находящееся в форме порошка или спекшееся в виде небольших кусочков. Его белый цвет использовался в рецептурах косметических продуктов, а также при приготовлении стоматологических цементов и фосфатно-пуццолановых цементов.
Фосфат цинка - это антикоррозионный агент, который использовался в процессах электроосаждения минералов цинка (гопеита и фосфофиллита) на поверхности сталей.
Структура
Формула Zn 3 (PO 4 ) 2 указывает, что ионы Zn 2+ и PO 4 3- составляют соль в соотношении 3: 2, что означает, что на каждые три катиона Zn 2+ приходится два аниона PO 4 3- . Эти ионы взаимодействуют друг с другом электростатически, тем самым устанавливая прочную ионную связь из-за величины их зарядов. Оба иона поливалентны.
Таким образом, Zn 2+ и PO 4 3- в конечном итоге ориентируются в пространстве до тех пор, пока не образуют упорядоченную и повторяющуюся структуру: кристалл фосфата цинка. Этот кристалл имеет моноклинную структуру α-Zn 3 (PO 4 ) 2 . По-видимому, он способен претерпевать фазовые переходы в другие полиморфные формы: β-Zn 3 (PO 4 ) 2 и γ-Zn 3 (PO 4 ) 2 , все в зависимости от температуры.
Три полиморфа изоструктурны и отличаются только пространственной ориентацией своих ионов; то есть они имеют разные пространственные группы.
С другой стороны, фосфат цинка имеет тенденцию появляться в основном в виде гидрата: Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, кристаллическая структура которого также является моноклинной. На этот раз ионы сопровождаются четырьмя молекулами воды, которые взаимодействуют с ними посредством дипольно-ионных сил и водородных связей.
Свойства фосфата цинка
Фосфат цинка. Ондржей Мангл
Внешность
Пыльно-белое твердое вещество.
Молярная масса
454,11 г / моль
Температура плавления
900 ºC
Точка кипения
Нет информации. Это могло произойти из-за возможного термического разложения или отсутствия условий давления для закипания физиологического раствора.
плотность
3,998 г / см 3
Показатель преломления
1595.
Растворимость воды
Нерастворимые. Частично это связано с ионной связью между ионами Zn 2+ и PO 4 3- , которая увеличивает энергию кристаллической решетки, когда соль растворяется в воде.
точка возгорания
Фосфат цинка - негорючее вещество.
Приложения
Использование фосфата цинка соответствует его тетрагидрату, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, поскольку он является его преобладающей формой и даже содержится в минералах гопеита и парагопеита. Поэтому неизвестно, имеет ли его безводная форма Zn 3 (PO 4 ) 2 конкретное применение.
Косметика
Фосфат цинка используется в качестве белого пигмента, заменяя оксиды цинка и титана в косметических и косметических продуктах. Мягкий на ощупь материал из мелких и круглых частиц, покрывающих поверхность кожи, не просачиваясь через поры, синтезируется из смеси фосфорной кислоты H 3 PO 4 и нитрата цинка Zn (NO 3 ) 2 .
Таким образом, белые цинк-фосфатные пигменты получают, варьируя соотношение Zn / P. Для этого при смешивании реагентов добавляются переменные количества H 3 PO 4 и Zn (NO 3 ) 2 , пока не будет получен продукт с лучшими косметическими свойствами.
В исследовании, проведенном Университетом префектуры Киото, они обнаружили, что пигменты, приготовленные с соотношением Zn / P, равным 2/1, 1/1 и 3/2, показали лучшие коэффициенты отражения; поэтому они осветляли лица тех, кто наносил косметическое средство, по сравнению с яркостью других составов.
Антибактериальный агент
Наночастицы фосфата цинка находятся в арсенале, предназначенном для борьбы с микробами и, таким образом, являются альтернативой использованию антибиотиков. Таким образом снижается постоянная и прогрессирующая резистентность бактерий к антибиотикам, и в то же время сокращаются расходы на лечение инфекционных заболеваний.
Эти наночастицы продемонстрировали высокую антибактериальную активность против бактерий группы кишечной палочки, исследование, которое было подтверждено на крысах, не вызывая окислительного стресса.
Стоматологический цемент
Фосфат цинка используется для приготовления фосфатного цемента, который используется при реставрации многих материалов; среди них наши собственные зубы, которые ведут себя как зубной цемент, который уже давно пользуется большой популярностью в стоматологии. Этот фосфатный цемент используется для одновременного закрепления и соединения нескольких твердых тел.
Фосфат цинка используется для изготовления стоматологических цементов.
Его получают растворением оксидов цинка и магния в фосфорной кислоте, поэтому ионы Zn 2+ и Mg 2+ присутствуют , образуя сложные структуры. Этот стоматологический цемент необходим для окончательной фиксации зубов. Однако из-за его кислотности поликарбоксилатный цемент используется вместо пациентов, которые слишком чувствительны к нему.
Антикоррозийное покрытие
Как и в случае с цементом, поверхность сталей также может быть фосфатирована.
Для этого стальные детали помещают в ванну с подщелачиваемой фосфорной кислотой, и после подачи электрического тока на их поверхности образуется защитная пленка, состоящая из гопеита (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O) и фосфофиллита . (Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O), причем последнее соединение наиболее устойчиво к сильнощелочной среде.
При этом участвуют следующие химические реакции:
3Zn 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
2Zn 2+ + Fe 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
Проблема с этими покрытиями заключается в их степени пористости, так как они оставляют открытые боковые поверхности, где сталь может подвергаться коррозии.
С другой стороны, пуццолановый цемент, содержащий фосфат цинка, использовался для разработки более стойких к коррозии бетонов.
Как правило, антикоррозионные свойства фосфата цинка использовались в качестве покрытия для стен перед нанесением слоев краски, чтобы они служили дольше и лучше отображали цвета.
Ссылки
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
- Wikipedia. (2020). Фосфат цинка. Получено с: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Фосфат цинка. ScienceDirect. Получено с: sciencedirect.com
- Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Фосфат цинка. База данных PubChem., CID = 24519. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ареф М. аль-Суайдани. (2018). Ингибирующее действие ванн с природным пуццоланом и фосфатом цинка на коррозию арматурной стали. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Онода, Х., Харуки, М. (2014). Соотношение смешивания нитрата цинка и фосфорной кислоты для приготовления белых пигментов на основе фосфата цинка. Керамика, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Горький П., Скаликова С., Урбанкова Л. и др. (2019). Наночастицы на основе фосфата цинка как новый антибактериальный агент: исследование in vivo на крысах после воздействия пищи. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8