ЦИНКОВ НИТРАТ: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПОЛУЧАВАНЕ, УПОТРЕБА - ХИМИЯ - 2025

На цинков нитрат е неорганично съединение, състояща се от цинк елементи (Zn), азот (N) и кислород (О). Окислителното състояние на цинка е +2, това на азота е +5, а това на кислорода е -2.

Неговата химична формула е Zn (NO ₃) ₂. Това е безцветно кристално твърдо вещество, което е склонно да абсорбира вода от околната среда. Може да се получи чрез обработка на цинков метал с разредена азотна киселина. Това е силно окисляващо съединение.

Цинков нитрат Zn (NO ₃) ₂. Ondřej Mangl / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

Той служи като ускорител на реакциите на органична химия и позволява да се получат композитни полимери с електропроводими свойства. Използва се за формиране на слоеве материали, полезни в електрониката.

Той е част от някои течни торове и някои хербициди с бавно освобождаване. Той помага при приготвянето на сложни оксиди, подобрявайки тяхната плътност и електрическа проводимост.

Успешно е тестван в получаването на структури, които служат за основа за регенерация и растеж на костната тъкан, като подобряват този процес и са ефективни като антибактериални.

Въпреки че не е запалим, той може да ускори изгарянето на вещества, които са, като въглища или органични материали. Дразни кожата, очите и лигавиците и е много токсичен за водния живот.

структура

Цинковият нитрат е йонно съединение. Той има двувалентен катион (Zn ²⁺) и два едновалентни аниона (NO ₃ ^-). Нитратният анион е полиатомен йон, образуван от азотен атом в състояние на окисляване +5, ковалентно свързан с три кислородни атома с валентност -2.

Йонна структура на цинков нитрат. Edgar181 / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

Изображението по-долу показва пространствената структура на това съединение. Централната сива сфера е цинк, сините сфери са азотни, а червените сфери представляват кислород.

Пространствена структура на Zn (NO ₃) ₂. Цинкът е в средата на нитратните йони. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Цинков нитрат
• Цинков динитрат

Имоти

Физическо състояние

Безцветно или бяло кристално твърдо вещество.

Молекулно тегло

189.40 g / mol

Точка на топене

Приблизително 110 ºC.

Точка на кипене

Приблизително 125 ºC.

плътност

2,065 g / cm ³

разтворимост

Разтворими във вода: 120 г / 100 грама H ₂ O при 25 ° С Разтворим в алкохол.

рН

Водните му разтвори са кисели. 5% разтвор има рН приблизително 5.

Химични свойства

Като нитрат, това съединение е силен окислител. Реагира бурно с въглерод, мед, метални сулфиди, органични вещества, фосфор и сяра. Ако се напръска с горещи въглища, той избухва.

От друга страна, той е хигроскопичен и абсорбира вода от околната среда. Ако се нагрява, образува цинков оксид, азотен диоксид и кислород:

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

В алкални разтвори, като тези на NaOH, цинкът в това съединение образува неговия хидроксид и други сложни видове:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

Получаване

Може да се получи чрез третиране на цинк или цинков оксид с разредена азотна киселина. При тази реакция се образува водороден газ.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃) ₂ + H ₂ ↑

Приложения

При катализа на реакциите

Използва се като катализатор за получаване на други химични съединения като смоли и полимери. Това е киселинен катализатор.

Пример за смола. Bugman в английската Wikipedia / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

Модел на структура на полимер. Ilmari Karonen / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

Друг случай на ускоряване на реакциите е каталитичната система на Zn (NO ₃) ₂ / VOC ₂ O _4, която позволява окисляването на α-хидроксиестери до α-кетоестери с 99% конверсия дори при околно налягане и температура.

В композитни полимери

Разработени са полиметилметакрилатни и Zn (NO ₃) ₂ филми със свойства на електропроводимост, които ги правят подходящи кандидати за използване в суперкондензатори и високоскоростни компютри.

В оксизални цименти

С водни разтвори на цинков нитрат и прах от цинков оксид се получават материали, принадлежащи към класа на цименти, генерирани от киселинно-алкална реакция.

Те представляват разумна устойчивост на разтваряне в разредени киселини и основи, развивайки устойчивост на компресия, сравнима с тази на други цименти, като тези на цинковите оксихлориди.

Това свойство се увеличава, когато съотношението ZnO ​​/ Zn (NO ₃) _{2 се} увеличава и когато концентрацията на Zn (NO ₃) ₂ в разтвора се увеличава. Получените цименти са напълно аморфни, тоест нямат кристали.

С цинков нитрат са проведени тестове за получаване на цименти. Автор: Kobthanapong. Източник: Pixabay

В покрития с цинков оксид и наноматериали

Zn (NO ₃) ₂ се използва за електролитично отлагане на много тънки слоеве цинков оксид (ZnO) върху различни субстрати. Наноструктурите на този оксид също се приготвят върху повърхностите.

Наночастици от цинков оксид. Някои ZnO наноструктури могат да бъдат приготвени с Zn (NO ₃) ₂. Verena Wilhelmi, Ute Fischer, Heike Weighardt, Klaus Schulze-Osthoff, Carmen Nickel, Burkhard Stahlmecke, Thomas AJ Kuhlbusch, Agnes M. Scherbart, Charlotte Esser, Roel PF Schins, Catrin Albrecht / CC BY (https://creativecommons.org/ лицензи / по / 2.5). Източник: Wikimedia Commons.

ZnO е материал с голям интерес поради множеството приложения в областта на оптоелектрониката, той също има полупроводникови свойства и се използва в сензори и преобразуватели.

В хербициди

Цинковият нитрат се използва заедно с някои органични съединения за забавяне на скоростта на отделяне на някои хербициди във вода. Бавното освобождаване на тези продукти позволява те да бъдат достъпни за по-дълги и се изискват по-малко приложения.

В производството на аноди

Той стимулира процеса на синтероване и подобрява плътността на определени оксиди, които се използват за направата на аноди за горивни клетки. Агломерацията е получаване на твърд материал чрез нагряване и пресоване на прах, без да се постигне неговото сливане.

Изчертаване на начина, по който става синтероването на две зърна. Zn (NO ₃) ₂ помага при изпълнението на този процес върху някои сложни оксиди. Cdang / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

Тестваните материали са сложни оксиди от стронций, иридий, желязо и титан. Наличието на цинк значително увеличава електрическата проводимост на тях.

Други приложения

Използва се за получаване на лекарства. Действа като разрушител при нанасянето на мастила и оцветители. Служи като коагулант за латекс. Той е източник на цинк и азот в течните торове.

Потенциална употреба в инженерството на костната тъкан

Това съединение се използва като добавка при разработването на армировки или рамки за регенерация на костни влакна, тъй като позволява да се подобри механичната устойчивост на тези структури.

Установено е, че цинк-съдържащият скелет е нетоксичен за остеопрогениторните клетки, подпомага активността на остеобластите, костните клетки и подобрява тяхната адхезия и пролиферация.

Благоприятства образуването на апатит, който е минералът, който образува костите, а също така има антибактериален ефект.

Zn (NO ₃) ₂ може да бъде много полезен за възстановяване на костната материя при хора, претърпели инциденти. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Източник: Wikimedia Commons.

Рискове

Това е материал с потенциален риск от пожар и експлозия.

Той не е горим, но ускорява изгарянето на горими материали. Ако голямо количество от това съединение участва в пожар или ако горимият материал е фино разделен, може да възникне експлозия.

При излагане на силна топлина се образуват токсични газове от азотни оксиди. И ако експозицията се проведе дълго време, тя може да избухне.

Дразни кожата, може да причини сериозно увреждане на очите, дразнене на дихателните пътища, токсично е при поглъщане и причинява увреждане на храносмилателния тракт.

Много токсичен за водния живот с дълготраен ефект.

Препратки

1. Ju, Y. et al. (2019). Нов ефект на цинков нитрат / ванадил оксалат за селективно каталитично окисляване на ALFA-хидрокси естери до ALFA-кето естери с молекулен кислород: проучване ATR-IR в ситуация. Молекули 2019, 24, 1281. Възстановени от mdpi.com.
2. Mohd S., SN et al. (2020). Състав с контролирано освобождаване на цинков хидроксид нитрат, интеркалиран с натриев додецилсулфат и биспирибак аниони: Нов хербициден нанокомпозит за отглеждане на риба. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). Възстановен от sciencedirect.
3. Mani, MP и др. (2019). Обогатена механична здравина и костна минерализация на електросмученото биомиметично скеле, облечено с масло от иланг иланг и цинков нитрат за костно тъканно инженерство. Полимери 2019, 11, 1323. Възстановени от mdpi.com.
4. Kim, KI и др. (2018). Ефекти на цинковия нитрат като средство за синтероване върху електрохимичните характеристики на 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). Възстановени от sciencedirect.com.
5. Prasad, BE et al. (2012 г.). Електроосаждане на ZnO покритие от водни Zn (NO ₃) ₂ бани: ефект на концентрация на Zn, температура на отлагане и време върху ориентация. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Възстановено от link.springer.com.
6. Bahadur, H. и Srivastava, AK (2007). Морфологии на получени от сол-гел тънки филми на ZnO, използвайки различни материали-предшественици и техните наноструктури. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Възстановена от link.springer.com.
7. Никълсън, JW и Тибалди, JP (1992). Образуване и свойства на цимент, получен от цинков оксид и водни разтвори на цинков нитрат. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Възстановена от link.springer.com.
8. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
9. Maji, P. et al. (2015). Влияние на пълнителя Zn (NO ₃) ₂ върху диелектричната пропускливост и електрическия модул на PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Възстановено от link.springer.com.
10. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Цинков нитрат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju му. (2020). Цинков нитрат - Zn (NO3) 2. Възстановено от byjus.com.
12. Американски елементи. Цинков нитрат. Възстановени от americanelements.com.
13. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.