НИТРАТ ЦИНКА: СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2026

Нитрат цинка представляет собой неорганическое соединение , состоящее из цинка элементов (Zn), азот (N) и кислород (O). Степень окисления цинка +2, азота +5 и кислорода -2.

Его химическая формула - Zn (NO ₃ ) ₂ . Это бесцветное кристаллическое твердое вещество, которое имеет тенденцию поглощать воду из окружающей среды. Его можно получить, обработав металлический цинк разбавленной азотной кислотой. Это сильно окисляющее соединение.

Нитрат цинка Zn (NO ₃ ) ₂ . Ондржей Мангл / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Он служит ускорителем реакций органической химии и позволяет получать композитные полимеры с электропроводящими свойствами. Он используется для формирования слоев материалов, используемых в электронике.

Он входит в состав некоторых жидких удобрений и некоторых гербицидов с медленным высвобождением. Помогает в получении сложных оксидов, улучшая их плотность и электропроводность.

Он успешно прошел испытания при получении структур, которые служат основой для регенерации и роста костной ткани, улучшают этот процесс и являются эффективными антибактериальными средствами.

Хотя он негорючий, он может ускорить горение таких веществ, как уголь или органические материалы. Он раздражает кожу, глаза и слизистые оболочки и очень токсичен для водных организмов.

Структура

Нитрат цинка - ионное соединение. Он имеет двухвалентный катион (Zn ²⁺ ) и два одновалентных аниона (NO ₃ ^- ). Нитрат-анион представляет собой многоатомный ион, образованный атомом азота в степени окисления +5, ковалентно связанным с тремя атомами кислорода с валентностью -2.

Ионная структура нитрата цинка. Edgar181 / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

На изображении ниже показана пространственная структура этого соединения. Центральная серая сфера - это цинк, синие сферы - азот, а красные сферы - кислород.

Пространственная структура Zn (NO ₃ ) ₂ . Цинк находится в середине нитрат-ионов. Грассо Луиджи / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Нитрат цинка
• Динитрат цинка

свойства

Физическое состояние

Бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество.

Молекулярный вес

189,40 г / моль

Температура плавления

Примерно 110 ºC.

Точка кипения

Примерно 125 ºC.

плотность

2,065 г / см ³

Растворимость

Растворим в воде: 120 г / 100 г H ₂ O при 25 ° C. Растворим в спирте.

pH

Его водные растворы кислые. 5% раствор имеет pH примерно 5.

Химические свойства

Будучи нитратом, это соединение является сильным окислителем. Реагирует бурно с углеродом, медью, сульфидами металлов, органическими веществами, фосфором и серой. Если его распылить на раскаленный уголь, он взорвется.

С другой стороны, он гигроскопичен и впитывает воду из окружающей среды. При нагревании образует оксид цинка, диоксид азота и кислород:

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

В щелочных растворах, таких как NaOH, цинк в этом соединении образует его гидроксид и другие сложные формы:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

получение

Его можно получить обработкой цинка или оксида цинка разбавленной азотной кислотой. В этой реакции образуется газообразный водород.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

Приложения

В катализе реакций

Он используется в качестве катализатора для получения других химических соединений, таких как смолы и полимеры. Это кислотный катализатор.

Пример смолы. Bugman в английской Википедии / общественном достоянии. Источник: Wikimedia Commons.

Структурная модель полимера. Илмари Каронен / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Другой случай ускорения реакции - это каталитическая система Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O _4, которая позволяет окислять α-гидроксиэфиры до α-кетоэфиров с конверсией 99% даже при атмосферном давлении и температуре.

В композитных полимерах

Были разработаны пленки из полиметилметакрилата и Zn (NO ₃ ) _2, обладающие свойствами электропроводности, которые делают их подходящими кандидатами для использования в суперконденсаторах и высокоскоростных компьютерах.

В оксидных цементах

С помощью водных растворов нитрата цинка и порошка оксида цинка получают материалы, которые относятся к классу цементов, образующихся в результате кислотно-щелочной реакции.

Они обладают разумной устойчивостью к растворению в разбавленных кислотах и ​​щелочах, развивая сопротивление сжатию, сравнимое с сопротивлением других цементов, таких как оксихлориды цинка.

Это свойство увеличивается, когда увеличивается соотношение ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ и когда увеличивается концентрация Zn (NO ₃ ) ₂ в растворе. Полученные цементы полностью аморфны, то есть не имеют кристаллов.

С нитратом цинка были проведены испытания для получения цемента. Автор: Кобтханапонг. Источник: Pixabay.

В покрытиях из оксида цинка и наноматериалах

Zn (NO ₃ ) ₂ используется для электролитического осаждения очень тонких слоев оксида цинка (ZnO) на различных подложках. Наноструктуры этого оксида также изготавливаются на поверхностях.

Наночастицы оксида цинка. Некоторые наноструктуры ZnO можно получить с Zn (NO ₃ ) ₂ . Верена Вильхельми, Уте Фишер, Хайке Вейгхардт, Клаус Шульце-Остхофф, Кармен Никель, Буркхард Штальмеке, Томас А.Дж. Кульбуш, Агнес М. Шербарт, Шарлотта Эссер, Роэль П.Ф. Шинс, Катрин Альбрехт / CC BY (https://creativecommons.org/ лицензии / by / 2.5). Источник: Wikimedia Commons.

ZnO представляет собой материал, представляющий большой интерес из-за множества применений в области оптоэлектроники, он также обладает полупроводниковыми свойствами и используется в датчиках и преобразователях.

В гербицидах

Нитрат цинка использовался в сочетании с некоторыми органическими соединениями для замедления скорости высвобождения определенных гербицидов в воду. Медленный выпуск этих продуктов позволяет им оставаться доступными дольше и требовать меньше приложений.

В производстве анодов

Он стимулирует процесс спекания и улучшает плотность некоторых оксидов, которые используются для изготовления анодов для топливных элементов. Спекание - это получение твердого материала путем нагревания и сжатия порошка без его плавления.

Рисунок того, как происходит спекание двух зерен. Zn (NO ₃ ) ₂ помогает в выполнении этого процесса на некоторых сложных оксидах. Cdang / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Испытываемые материалы представляют собой сложные оксиды стронция, иридия, железа и титана. Присутствие цинка значительно увеличивает их электропроводность.

Другие приложения

Используется при получении лекарств. Он действует как протрава при нанесении чернил и красителей. Служит латексным коагулянтом. Это источник цинка и азота в жидких удобрениях.

Возможное использование в инженерии костной ткани

Этот состав использовался в качестве добавки при разработке арматуры или каркасов для регенерации костных волокон, поскольку он позволяет улучшить механическое сопротивление этих структур.

Было обнаружено, что цинкосодержащий каркас нетоксичен для клеток-остеопрогениторов, поддерживает активность остеобластов, клеток, образующих кость, и улучшает их адгезию и пролиферацию.

Он способствует образованию апатита, который является минералом, образующим кости, а также обладает антибактериальным действием.

Zn (NO ₃ ) ₂ может быть очень полезным для восстановления костной ткани у людей, пострадавших от несчастных случаев. Мариано Коретти / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Источник: Wikimedia Commons.

Риски

Это материал с потенциальной опасностью пожара и взрыва.

Он не горюч, но ускоряет горение горючих материалов. При попадании большого количества этого соединения в пожар или если горючий материал мелко измельчается, может произойти взрыв.

При воздействии сильной жары выделяются токсичные газы оксидов азота. А если выдержку проводить длительное время, она может взорваться.

Он раздражает кожу, может вызвать серьезное повреждение глаз, раздражение дыхательных путей, токсичен при проглатывании и вызывает повреждение пищеварительного тракта.

Очень токсично для водных организмов с долгосрочными последствиями.

Ссылки

1. Ju, Y. et al. (2019). Новый эффект нитрата цинка / ванадилоксалата для селективного каталитического окисления сложных эфиров ALFA-гидрокси в сложные эфиры ALFA-кето с молекулярным кислородом: исследование ATR-IR in situ. Molecules 2019, 24, 1281. Восстановлено с mdpi.com.
2. Mohd S., SN et al. (2020). Состав с контролируемым высвобождением нитрата гидроксида цинка, интеркалированного додецилсульфатом натрия и анионами биспирибака: новый гербицидный нанокомпозит для выращивания риса. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). Восстановлено из научной директивы.
3. Mani, MP et al. (2019). Повышенная механическая прочность и минерализация костей биомиметического каркаса из электроспрядника, насыщенного маслом иланг-иланга и нитратом цинка для инженерии костной ткани. Полимеры 2019, 11, 1323. Восстановлено с mdpi.com.
4. Kim, KI et al. (2018). Влияние нитрата цинка в качестве спекания на электрохимические характеристики Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA и Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). Восстановлено с sciencedirect.com.
5. Prasad, BE et al. (2012). Электроосаждение покрытия ZnO из водных ванн Zn (NO ₃ ) ₂ : влияние концентрации Zn, температуры осаждения и времени на ориентацию. J. Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Восстановлено с link.springer.com.
6. Бахадур, Х. и Шривастава, АК (2007). Морфология золь-гель-производных тонких пленок ZnO с использованием различных исходных материалов и их наноструктур. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Восстановлено с link.springer.com.
7. Николсон, Дж. У. и Тибальди, Дж. П. (1992). Образование и свойства цемента, приготовленного из оксида цинка и водных растворов нитрата цинка. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Восстановлено с link.springer.com.
8. Лиде, Д.Р. (редактор) (2003). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
9. Maji, P. et al. (2015). Влияние наполнителя Zn (NO ₃ ) ₂ на диэлектрическую проницаемость и электрический модуль ПММА. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Восстановлено с link.springer.com.
10. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Нитрат цинка. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Быю. (2020). Нитрат цинка - Zn (NO3) 2. Получено с byjus.com.
12. Американские элементы. Нитрат цинка. Получено с сайта americanelements.com.
13. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.