- Struktur
- Egenskaber ved zinkfosfat
- Fysisk fremtoning
- Molar masse
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Brydningsindeks
- Vandopløselighed
- Flammepunkt
- Applikationer
- Kosmetik
- Antibakterielt middel
- Dental cement
- Antikorrosiv belægning
- Referencer
Den zinkphosphat er en uorganisk forbindelse med den kemiske formel Zn 3 (PO 4) 2, men det forekommer i naturen i sin tetrahydratform, Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O i mineralsk hopeite og parahopeíta. Ligeledes findes en grundlæggende variation i mineralet tarbutit, Zn 2 (PO 4) (OH). Disse mineraler dannes ved oxidation af sfalerit i fosfatrige farvande.
Alle de kendte anvendelser af denne forbindelse er baseret på Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, da dens vandmolekyler give det den egenskab at være en god fikseringsmiddel. Derfor mangler dens vandfri form som sådan anvendelser af stor økonomisk efterspørgsel.
Fragmenter af zinkfosfat. Kilde: Kemisk interesse
Som det kan ses på billedet ovenfor, er zinkphosphat et hvidt fast stof, der er til stede i form af et pulver eller kakaet i små stykker. Dens hvide farve er blevet brugt til formulering af kosmetiske produkter såvel som til fremstilling af dental cement og phosphat pozzolan cement.
Zinkphosphat er et antikorrosivt middel, der er blevet brugt i processer til elektroaflejring af zinkmineraler (hopeit og phosphophyllit) på overfladen af stål.
Struktur
Formlen Zn 3 (PO 4) 2 angiver, at Zn 2+ og PO 4 3- ioner udgør saltet i et 3: 2 forhold, hvilket betyder, at for hver tre Zn 2+ kationer er der to PO 4 3- anioner. Disse ioner interagerer elektrostatisk med hinanden og skaber således en stærk ionisk binding på grund af størrelsen af deres ladninger. Begge ioner er polyvalente.
Således ender Zn 2+ og PO 4 3- med at orientere sig i rummet, indtil de definerer en ordnet og gentagen struktur: en krystal af zinkfosfat. Denne krystal vedtager en monoklin struktur, α-Zn 3 (PO 4) 2. Det synes at være i stand til at undergå faseovergange til andre polymorfe former: β-Zn 3 (PO 4) 2 og γ- Zn 3 (PO 4) 2, alt afhængig af temperaturen.
De tre polymorfer er isostrukturelle og adskiller kun hinanden i deres rumlige orientering; de har forskellige rumlige grupper.
På den anden side, zinkphosphat tendens til at virke hovedsagelig som et hydrat: Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, hvis krystalstruktur er også monoklin. Denne gang ledsages ionerne af fire vandmolekyler, som interagerer med dem gennem dipol-ion-kræfter og brintbindinger.
Egenskaber ved zinkfosfat
Zinkphosphat. Ondřej Mangl
Fysisk fremtoning
Støvet, hvidt, solidt.
Molar masse
454,11 g / mol
Smeltepunkt
900 ºC
Kogepunkt
Ingen information. Dette kan skyldes mulig termisk nedbrydning eller utilstrækkeligheden af trykbetingelser for saltvæsken til at koge.
Massefylde
3,998 g / cm 3
Brydningsindeks
1595.
Vandopløselighed
Uopløselig. Dette skyldes delvis den ioniske binding mellem Zn 2+ og PO 4 3- ioner, hvilket øger den krystallinske gitterenergi, når saltet opløses i vand.
Flammepunkt
Zinkphosphat er et ikke-brandfarligt stof.
Applikationer
Anvendelserne af zinkphosphat svarer til dem i sin tetrahydrat, Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, da det er dens fremherskende form og er endda fundet i hopeite og parahopeite mineraler. Derfor er det ukendt, om dens vandfri form, Zn 3 (PO 4) 2, har en bestemt anvendelse.
Kosmetik
Zinkphosphat er blevet brugt som et hvidt pigment og erstatter zink- og titaniumoxider i kosmetiske og skønhedsprodukter. Materialet, blødt at røre, små og runde partikler at dække overfladen af huden uden at sive gennem dens porer, syntetiseres ud fra en blanding af phosphorsyre, H 3 PO 4, og zinknitrat, Zn (NO 3) 2.
Således fremstilles hvide zinkphosphatpigmenter ved at variere Zn / P-forholdet. Til dette ved blanding af reagenserne, variable mængder af H 3 PO 4 og Zn (NO 3) 2 tilsættes, indtil produktet med de bedste kosmetiske egenskaber er opnået.
I en undersøgelse udført af Kyoto Prefectural University fandt de, at pigmenter tilberedt med et Zn / P-forhold lig med 2/1, 1/1 og 3/2 viste de bedste reflektioner; derfor lysede de ansigterne på dem, der anvendte det kosmetiske middel sammenlignet med lysstyrken i andre formuleringer.
Antibakterielt middel
Zinkphosphat-nanopartikler er i arsenal, der er bestemt til at bekæmpe mikrober og er derfor et alternativ til brugen af antibiotika. På denne måde reduceres den konstante og progressive resistens, som bakterier udvikler over for antibiotika, mens den samtidig søger at reducere omkostningerne i behandlingen af infektionssygdomme.
Disse nanopartikler har vist stor antibakteriel aktivitet mod coliforme bakterier, en undersøgelse, der blev verificeret i rotter uden at forårsage oxidativ stress.
Dental cement
Zinkphosphat bruges til at fremstille fosfatcement, der bruges i restaureringer af mange materialer; blandt dem, vores egne tænder, der opfører sig som en tandcement, der har været ret populær inden for tandlæge i lang tid. Denne fosfatcement bruges til at fikse og sammenføje flere faste stoffer på samme tid.
Zinkphosphat bruges til fremstilling af dental cement.
Det fremstilles ved at opløse zink og magnesiumoxider i phosphorsyre, hvorfor Zn 2+ og Mg 2+ ioner er til stede og danner komplekse strukturer. Denne tandcement er essentiel for den endelige cementering af tænderne. På grund af dens surhedsgrad bruges polycarboxylatcement i stedet for patienter, der er for følsomme over for det.
Antikorrosiv belægning
I lighed med cement kan overfladen af stål også fosfateres.
Til dette bliver stål stykker indføres i en alkaliserede phosphorsyre bad, og efter levere en elektrisk strøm, en beskyttende film bestående af hopeite (Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O) og phosphophyllite dannes på deres overflade. (Zn 2 Fe (PO 4) 2 · 4H 2 O), idet sidstnævnte forbindelse er de mest modstandsdygtige over for stærkt alkaliske medier.
De involverede kemiske reaktioner er følgende:
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 +
Problemet med disse overtræk ligger i deres grad af porøsitet, da det efterlader udsatte flanker, hvor stålet kan lide korrosion.
På den anden side er pozzolansk cement indeholdende zinkphosphat blevet anvendt til udvikling af mere korrosionsbestandige beton.
Generelt er den antikorrosive egenskab ved zinkfosfat blevet brugt til at tjene som overtræk på væggene før påføring af lagene af maling, så de varer længere og viser bedre farver.
Referencer
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Zinkphosphat. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Zinkphosphat. ScienceDirect. Gendannes fra: sciencedirect.com
- National Center for Biotechnology Information. (2020). Zinkphosphat. PubChem-database., CID = 24519. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). Inhiberingseffekt af naturlige pozzolan- og zinkfosfatbade på forstærkning af stålkorrosion. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H., & Haruki, M. (2014). Blandingsforhold mellem zinknitrat og fosforsyre til fremstilling af hvide zinkphosphatpigmenter. Keramik, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Zinkfosfatbaserede nanopartikler som et nyt antibakterielt middel: in vivo-undersøgelse på rotter efter eksponering for diæt. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8