ЦИНКОВ КАРБОНАТ (ZNCO3): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В цинков карбонат е неорганично съединение, състояща се от елементи, цинк (Zn), въглероден (С) и кислород (О). Химическата му формула е ZnCO ₃. Цинкът има състояние на окисляване +2, въглерод +4 и кислород -2.

Това е безцветно или бяло твърдо вещество, което се среща в природата и образува минерала smithsonite, в който може да бъде самостоятелно или с други елементи като кобалт или мед, които му придават съответно виолетов или зелен цвят.

Smithsonite, минерал ZnCO ₃. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

ZnCO ₃ е почти неразтворим във вода, но се разтваря лесно в разредени киселини, тъй като карбонатният йон в кисела среда образува въглеродна киселина (H ₂ CO ₃), която след това се превръща в CO ₂ газ и вода.

Използва се като антисептик при рани от животни и понякога се доставя в диетата за предотвратяване на заболявания, причинени от недостиг на цинк.

Той служи за забавяне на изгарянето на определени влакна, пластмаси и каучук, когато те влизат в контакт с огъня. Той позволява безопасно да се отделят токсичните минерали от арсен от други скали.

Използва се в пастите за зъби за възстановяване на дентина върху зъбите, подложени на избелване.

структура

ZnCO ₃ е съставен от катион Zn ²⁺ и CO ₃ ^2- анион. Въглеродът в карбонатния йон има окислително състояние от +4. Този йон има плоска структура с трите кислородни атома, заобикалящи въглеродния атом.

Химична структура на цинков карбонат. Неизвестен автор / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Цинков карбонат
• Цинков монокарбонат
• Цинкова сол на въглеродна киселина
• смитсонит
• Цинк спар

Имоти

Физическо състояние

Безцветно или бяло кристално твърдо вещество. Ромбични кристали.

Цинков карбонат. Ondřej Mangl / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

Молекулно тегло

125,4 g / mol

Точка на топене

При 140 ºC се разлага, без да се топи.

плътност

4.398 g / cm ³ при 20 ° C.

разтворимост

Практически неразтворим във вода: 0.000091 г / 100 г H ₂ O при 20 ° С Разтворим в разредени киселини, основи и разтвори на амониева сол. Неразтворим в амоняк, алкохол и ацетон.

Химични свойства

Реагира с киселини, образуващи въглероден диоксид:

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

Той се разтваря в основи, образуващи хидроксида, който частично се разтваря, образувайки цинкатен йон:

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

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Не е запалим. Когато се нагрява до разлагане, той произвежда цинков оксид и въглероден диоксид, но дори може да отделя въглероден окис (CO).

ZnCO ₃ + топлина → ZnO + CO ₂ ↑

Получаване

Получава се чрез смилане на минерала smithsonite, наричан по-рано цинков spar.

Може да се приготви и чрез смесване на разтвор на натриев карбонат с цинкова сол, като цинков сулфат. Натриевият сулфат остава разтворен, а цинковият карбонат се утаява:

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

Приложения

При медицинско лечение

Това съединение дава възможност да се получат някои фармацевтични продукти. Прилага се върху възпалена кожа като прах или лосион.

Във ветеринарните приложения

ZnCO ₃ служи като стипчив, антисептичен и локален протектор за рани при животни.

Освен това помага за предотвратяване на заболявания, причинени от недостиг на цинк, поради което се използва като добавка в диетата на някои животни, при условие че прилаганите количества са в рамките на стандартите, установени от здравните агенции.

Цинк карбонатът понякога се дава като микроелемент за предотвратяване на заболявания при прасета. Неизвестен автор / CC0. Източник: Wikimedia Commons.

При огнища на паракератоза при прасета се добавя към диетата им. Това заболяване представлява промяна на кожата, при която роговият слой не е оформен правилно.

Като забавител на горенето

Използва се като огнеупорен пълнител за гуми и пластмаси, които са изложени на високи температури. Предпазва текстилните влакна от огън.

В случай на памучен текстил, той се нанася върху тъканта заедно с малко алкали. Това директно атакува първичните хидроксилни групи (-СН ₂ OH) на целулоза и ги превръща в натриев целулоза (-СН ₂ ONa).

Разкъсването на целулозните връзки чрез алкали благоприятства по-голяма пропускливост на веригите на компактната целулозна структура, така че повече ZnCO ₃ успява да влезе в аморфната зона на това и нейното диспергиране се улеснява.

Някои памучни тъкани могат да съдържат ZnCO ₃ в своите влакна, за да ги направят пожароустойчиви. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauerderivative работа: Socky / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

В резултат на това се намалява количеството на запалим газ, който може да бъде произведен от пожар.

При стоматологични лечения

Определени пасти за зъби на базата на нанокристали от цинков карбонат и хидроксиапатит, прилагани редовно върху зъбите, намаляват свръхчувствителността по-ефективно от тези на базата на флуорид.

Нанокристалите ZnCO ₃ и хидроксиапатит имат размер, форма, химичен състав и кристалност, подобни на този на дентина, така че дентинните тубули могат да бъдат затворени с прилагането на тези материали.

ZnCO ₃ -хидроксиапатитовите наночастици са успешно тествани за намаляване на чувствителността при избелени зъби. Автор: Фото микс. Източник: Pixabay

Този вид паста за зъби се оказа полезна след процесите на избелване на зъбите.

За отделяне на опасни минерали от арсен

Тествани _са методи за отделяне на арсенови минерали от сулфидни скали (като галена, халкопирит и пирит), използвайки ZnCO ₃. Минералът, богат на арсен, трябва да бъде отделен от останалите, тъй като този елемент е много токсичен и отровен замърсител за живите същества.

За да се постигне това, сместа от смлени скали се обработва с разтвор на цинков сулфат и натриев карбонат при рН 7,5-9,0 и ксантово съединение.

Арсенопиритния. Този минерал трябва да бъде отделен от другите, тъй като съдържа токсичния арсен. Разделянето може да се постигне с цинков карбонат. James St. John / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Източник: Wikimedia Commons.

Ефективността на формулата се дължи на образуването на малки частици ZnCO ₃ на повърхността на арсенопирита, което я прави хидрофилна (подобна на водата), така че не може да се придържа към въздушните мехурчета и не може да плава, утаявайки се и отделяйки се от останалите минерали.

При получаване на други цинкови съединения

Цинковият карбонат е използван за получаване на хидрофобни наноструктури с цинков борат с формула 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3.5H ₂ O. Този материал може да се използва като добавка за забавяне на горенето в полимери, дърво и текстил.

При оползотворяването на цинк от отпадните отпадни води

Синтетичните води, богати на цинкови йони, изхвърлени чрез процеси на електроосаждане, могат да бъдат обработени чрез технология с кипящ слой, използвайки натриев карбонат за утаяване на ZnCO ₃.

Когато Zn ^{2+ се} утаи под формата на карбонат, концентрацията му намалява, полученото твърдо вещество се филтрира и водите могат да бъдат изхвърлени безопасно. Утаеният ZnCO ₃ е с висока чистота.

Други приложения

Той позволява да се приготвят други цинкови съединения. Използва се в козметиката. Той служи като пигмент и се използва при производството на порцелани, керамика и керамика.

Рискове

Вдишването на прах ZnCO ₃ може да причини сухота в гърлото, кашлица, дискомфорт в гърдите, повишена температура и изпотяване. Поглъщането му причинява гадене и повръщане.

Ефекти върху околната среда

Основният риск е неговият ефект върху околната среда, затова трябва да се избягва разпространението му в нея. Той е много токсичен за водния живот с последствия, които продължават да съществуват при живите организми.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Цинков карбонат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
3. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
4. Sharma, V. et al. (2018). Синтез на наноедлите на цинков карбонат, потенциално забавително горене за памучен текстил. Целулоза 25, 6191-6205 (2018). Възстановено от link.springer.com.
5. Guan, Y. et al. (2020). Колоиден ZnCO3 като мощен депресант на арсенопирита в слабо алкална целулоза и механизма за взаимодействие. Минерали 2020, 10, 315. Възстановено от mdpi.com.
6. Заболявания на кожата, очите, конюнктивата и външното ухо. (2017). Във ветеринарна медицина (Единадесето издание). Възстановени от sciencedirect.com.
7. Ханиг, М. и Ханиг, С. (2013). Нанобиоматериали в превантивната стоматология. В нанобиоматериали в клиничната стоматология. Глава 8. Възстановена от sciencedirect.com.
8. Tugrul, N. et al. (2015). Синтез на хидрофобни наноструктури цинков борат от цинков карбонат и характеризиране на продукта. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Възстановено от link.springer.com.
9. де Луна, MDG и др. (2020). Възстановяване на цинкови гранули от синтетични галванични отпадъчни води, използвайки процес на хомогенна кристализация с кипящ слой. Международно Дж. Научен Технол. 17, 129-142 (2020). Възстановено от link.springer.com.