CINK NITRAT: STRUKTURA, LASTNOSTI, PRIDOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Cinkov nitrat , anorganska spojina, ki sestoji iz elementov cinka (Zn), dušik (N) in kisika (O). Oksidacija cinka je +2, dušika je +5, kisika pa -2.

Njegova kemijska formula je Zn (NO ₃ ) ₂ . Je brezbarvna kristalna trdna snov, ki ponavadi absorbira vodo iz okolja. Lahko ga dobimo z obdelavo cinkove kovine z razredčeno dušikovo kislino. Je močno oksidativna spojina.

Cink nitrat Zn (NO ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

Služi kot pospeševalec reakcij organske kemije in omogoča pridobivanje kompozitnih polimerov z električno prevodnimi lastnostmi. Uporablja se za oblikovanje plasti materialov, uporabnih v elektroniki.

Je del nekaterih tekočih gnojil in nekaterih herbicidov s počasnim sproščanjem. Pomaga pri pripravi kompleksnih oksidov, izboljša njihovo gostoto in električno prevodnost.

Uspešno je preizkušen v pridobivanju struktur, ki služijo kot podlaga za regeneracijo in rast kostnega tkiva, izboljšuje ta postopek in je učinkovit kot antibakterijski.

Čeprav ni gorljiv, lahko pospeši izgorevanje snovi, kot so premog ali organski materiali. Draži kožo, oči in sluznico ter je zelo strupen za vodno življenje.

Struktura

Cinkov nitrat je ionska spojina. Ima dvovalentni kation (Zn ²⁺ ) in dva monovalentna aniona (NO ₃ ^- ). Nitratni anion je večatomski ion, ki ga tvori atom dušika v oksidacijskem stanju +5 kovalentno vezan na tri kisikove atome z valenco -2.

Ionska struktura cinkovega nitrata. Edgar181 / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

Spodnja slika prikazuje prostorsko strukturo te spojine. Osrednja siva krogla je cink, modre krogle so dušik, rdeče krogle pa predstavljajo kisik.

Prostorska zgradba Zn (NO ₃ ) ₂ . Cink je sredi nitratnih ionov. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Cink nitrat
• Cink dinitrat

Lastnosti

Fizično stanje

Brezbarvna ali bela kristalna trdna snov.

Molekularna teža

189,40 g / mol

Tališče

Približno 110 ° C.

Vrelišče

Približno 125 ° C.

Gostota

2.065 g / cm ³

Topnost

Topen v vodi: 120 g / 100 g H ₂ O na 25 ° C Topen v alkoholu.

pH

Njene vodne raztopine so kisle. 5% raztopina ima pH približno 5.

Kemijske lastnosti

Kot nitrat je ta spojina močan oksidant. Burno reagira z ogljikom, bakrom, kovinskimi sulfidi, organskimi snovmi, fosforjem in žveplom. Če ga razpršimo na vroč premog, eksplodira.

Po drugi strani je higroskopičen in absorbira vodo iz okolja. Če se segreje, tvori cinkov oksid, dušikov dioksid in kisik:

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

V alkalnih raztopinah, kot je raztopina NaOH, cink v tej spojini tvori njegov hidroksid in druge zapletene vrste:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

Pridobitev

Lahko ga dobimo z obdelavo cinka ali cinkovega oksida z razredčeno dušikovo kislino. Pri tej reakciji nastane vodikov plin.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

Prijave

V katalizi reakcij

Uporablja se kot katalizator za pridobivanje drugih kemičnih spojin, kot so smole in polimeri. To je katalizator kisline.

Primer smole. Bugman v angleški Wikipediji / Javna domena. Vir: Wikimedia Commons.

Model strukture polimera. Ilmari Karonen / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

Drugi primer pospeševanja reakcije je katalitični sistem Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O _4, ki omogoča oksidacijo α-hidroksisterov v α-ketoestere s 99-odstotno pretvorbo tudi pri zunanjem tlaku in temperaturi.

V kompozitnih polimerih

Polimetilmetakrilatni in Zn (NO ₃ ) ₂ filmi so bili razviti z lastnostmi električne prevodnosti, zaradi česar so primerni kandidati za uporabo v superkondenzatorjih in hitrih računalnikih.

V cementnih oksizalah

Z vodnimi raztopinami cinkovega nitrata in prahu cinkovega oksida dobimo materiale, ki spadajo v razred cementa, ki nastane s kislinsko-bazno reakcijo.

Te imajo razumno odpornost proti raztapljanju v razredčenih kislinah in alkalijah, pri čemer razvijejo odpornost na stiskanje, ki je primerljiva z drugimi cementi, kot je cinkov oksiklorid.

Ta lastnost se poveča, ko se poveča razmerje ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ in ko se koncentracija Zn (NO ₃ ) ₂ v raztopini poveča. Dobljeni cementi so popolnoma amorfni, torej nimajo kristalov.

S cinkovim nitratom so bili opravljeni testi za pridobivanje cementa. Avtor: Kobthanapong. Vir: Pixabay.

V prevlekah s cinkovim oksidom in nanomateriali

Zn (NO ₃ ) ₂ se uporablja za elektrolitsko nanašanje zelo tankih plasti cinkovega oksida (ZnO) na različnih podlagah. Na površinah pripravimo tudi nanostrukture tega oksida.

Nanodelci cinkovega oksida. Nekatere ZnO nanostrukture lahko pripravimo z 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/ dovoljenja / po / 2.5). Vir: Wikimedia Commons.

ZnO je material velikega zanimanja zaradi množice aplikacij na področju optoelektronike, ima tudi polprevodniške lastnosti in se uporablja v senzorjih in pretvornikih.

V herbicidih

Cinkov nitrat se uporablja skupaj z nekaterimi organskimi spojinami za upočasnitev hitrosti sproščanja nekaterih herbicidov v vodo. Počasna izdaja teh izdelkov omogoča, da so na voljo dlje in je potrebno manj aplikacij.

V proizvodnji anod

Spodbuja postopek sintranja in izboljša gostoto nekaterih oksidov, ki se uporabljajo za izdelavo anod za gorivne celice. Sintranje je pridobivanje trdnega materiala s segrevanjem in stiskanjem praška, ne da bi prišlo do zlitja.

Risba, kako nastaja sintranje dveh zrn. Zn (NO ₃ ) ₂ pomaga pri izvedbi tega procesa na nekaterih kompleksnih oksidih. Cdang / Javna domena. Vir: Wikimedia Commons.

Testirani materiali so kompleksni oksidi stroncija, iridija, železa in titana. Prisotnost cinka znatno poveča električno prevodnost le-teh.

Druge aplikacije

Uporablja se pri pridobivanju zdravil. Deluje kot mordant pri nanašanju črnil in barvil. Služi kot koagulant iz lateksa. Je vir cinka in dušika v tekočih gnojilih.

Potencialna uporaba v tehniki kostnega tkiva

Ta spojina je bila uporabljena kot dodatek pri izdelavi armatur ali okvirjev za regeneracijo kostnih vlaken, saj omogoča izboljšanje mehanske odpornosti teh struktur.

Ugotovljeno je, da je ogrodje, ki vsebuje cink, nestrupeno za celice osteoprogenitorja, podpira delovanje osteoblastov, kostnih celic in izboljšuje njihovo oprijemljivost in širjenje.

Ugodno tvori apatit, mineral, ki tvori kosti in ima tudi antibakterijski učinek.

Zn (NO ₃ ) ₂ bi bil lahko zelo koristen za obnovo kostnih snovi pri ljudeh, ki so jih doživeli nesreče. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

Tveganja

Je material s potencialno nevarnostjo požara in eksplozije.

Ni gorljiv, vendar pospeši izgorevanje gorljivih materialov. Če je velika količina te spojine udeležena v požaru ali če je gorljiv material fino razdeljen, lahko pride do eksplozije.

Pri močni vročini nastajajo strupeni plini dušikovih oksidov. In če izpostavljenost izvajamo dlje časa, lahko eksplodira.

Draži kožo, lahko resno poškoduje oči, draži dihala, strupeno je pri zaužitju in poškoduje prebavni trakt.

Zelo strupeno za vodno življenje z dolgotrajnimi učinki.

Reference

1. Ju, Y. et al. (2019). Nov učinek cinkovega nitrata / vanadil oksalata za selektivno katalitično oksidacijo ALFA-hidroksi estrov do estrov ALFA-keto z molekulskim kisikom: študija ATR-IR na mestu. Molekule 2019, 24, 1281. Obnovljeno z mdpi.com.
2. Mohd S., SN in sod. (2020). Formulacija cinkovega hidroksidnega nitrata z nadzorovanim sproščanjem, interkalirana z anionskim natrijevim dodecilsulfatom in bispiribakom: Nov herbicidni nanokompozit za gojenje neoluščenih vrst. Arabijski časopis za kemijo 13, 4513-4527 (2020). Pridobljeno iz sciencedirect.
3. Mani, MP et al. (2019). Obogatena mehanska trdnost in mineralizacija kosti elektrozamenskega biomimetičnega ogrodja z oljem Ylang Ylang in cinkovim nitratom za inženirstvo kostnih tkiv. Polimeri 2019, 11, 1323. Obnovljeno z mdpi.com.
4. Kim, KI in sod. (2018). Vpliv cinkovega nitrata kot pripomočka za sintranje na elektrokemijske lastnosti Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA in Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262–4270 (2018). Pridobljeno od sciencedirect.com.
5. Prasad, BE et al. (2012). Elektrodepozicija prevleke ZnO iz vodnih kopel Zn (NO ₃ ) ₂ : vpliv koncentracije Zn, temperature nalaganja in časa na orientacijo. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Obnovljeno s povezave.springer.com.
6. Bahadur, H. in Srivastava, AK (2007). Morfologije tankih filmov ZnO, ki izhajajo iz sol-gela, z uporabo različnih predhodnih materialov in njihovih nanostruktur. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469–475. Obnovljeno s povezave.springer.com.
7. Nicholson, JW in Tibaldi, JP (1992). Nastanek in lastnosti cementa, pripravljenega iz cinkovega oksida in vodnih raztopin cinkovega nitrata. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Obnovljeno s povezave.springer.com.
8. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
9. Maji, P. et al. (2015). Vpliv polnila Zn (NO ₃ ) ₂ na dielektrično dovoljenje in električni modul PMMA. Bull Mater Sci 38, 417–424 (2015). Obnovljeno s povezave.springer.com.
10. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Cink nitrat. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju's. (2020). Cink nitrat - Zn (NO3) 2. Pridobljeno od strani byjus.com.
12. Ameriški elementi. Cink nitrat. Pridobljeno s strani americanelements.com.
13. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.