ZINKCARBONAAT (ZNCO3): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK - CHEMIE - 2025

Het zinkcarbonaat is een anorganische verbinding die bestaat uit de elementen zink (Zn), koolstof (C) en zuurstof (O). De chemische formule is ZnCO ₃ . Zink heeft een oxidatietoestand van +2, koolstof +4 en zuurstof -2.

Het is een kleurloze of witte vaste stof die in de natuur wordt aangetroffen en het mineraal smithsoniet vormt, waarin het alleen kan zijn of met andere elementen zoals kobalt of koper, waardoor het respectievelijk een violette of groene kleur krijgt.

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

ZnCO ₃ is bijna onoplosbaar in water, maar lost gemakkelijk in verdunde zuren, omdat het carbonaat ionen in zuur milieu vormt koolzuur (H ₂ CO ₃ ), die dan CO ₂ gas en water.

Het wordt gebruikt als antisepticum bij wonden bij dieren en wordt soms via de voeding verstrekt om ziekten te voorkomen die worden veroorzaakt door zinktekort.

Het dient om het verbranden van bepaalde vezels, kunststoffen en rubber te vertragen wanneer ze in contact komen met vuur. Hiermee kunnen giftige arseenmineralen veilig van andere gesteenten worden gescheiden.

Het is gebruikt in tandpasta's om dentine te herstellen op tanden die bleken.

Structuur

ZnCO ₃ bestaat uit een Zn ²⁺ -kation en een CO ₃ ^2- anion . De koolstof in het carbonaation heeft een oxidatietoestand van +4. Dit ion heeft een platte structuur met de drie zuurstofatomen die het koolstofatoom omringen.

Chemische structuur van zinkcarbonaat. Onbekende auteur / publiek domein. Bron: Wikimedia Commons.

Nomenclatuur

• Zinkcarbonaat
• Zinkmonocarbonaat
• Koolzuur zinkzout
• Smithsonite
• Zink spar

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze of witte kristallijne vaste stof. Ruitvormige kristallen.

Zinkcarbonaat. Ondřej Mangl / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.

Molecuulgewicht

125,4 g / mol

Smeltpunt

Bij 140 ºC ontleedt het zonder te smelten.

Dichtheid

4,398 g / cm ³ bij 20 ° C

Oplosbaarheid

Praktisch onoplosbaar in water: 0.000091 g / 100 g H ₂ O bij 20 ° C Oplosbaar in verdunde zuren, logen en ammoniumzoutoplossingen. Onoplosbaar in ammoniak, alcohol en aceton.

Chemische eigenschappen

Reageert met zuren onder vorming van kooldioxide:

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

Het lost op in basen die het hydroxide vormen, dat gedeeltelijk oplost en een zinkaation vormt:

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

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Het is niet brandbaar. Wanneer het wordt verwarmd tot ontbinding, produceert het zinkoxide en kooldioxide, maar het kan zelfs koolmonoxide (CO) uitstoten.

ZnCO ₃ + warmte → ZnO + CO ₂ ↑

Het verkrijgen van

Het wordt verkregen door het mineraal smithsoniet te malen, voorheen zinkspar genoemd.

Het kan ook worden bereid door een natriumcarbonaatoplossing te mengen met een zinkzout, zoals zinksulfaat. Het natriumsulfaat blijft opgelost en het zinkcarbonaat slaat neer:

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

Toepassingen

Bij medische behandelingen

Deze verbinding maakt het mogelijk om enkele farmaceutische producten te verkrijgen. Het wordt als poeder of lotion op een ontstoken huid aangebracht.

In veterinaire toepassingen

ZnCO ₃ dient als een samentrekkende, antiseptische en actuele wondbeschermer bij dieren.

Het helpt ook ziekten te voorkomen die worden veroorzaakt door zinktekort, daarom wordt het gebruikt als supplement in de voeding van sommige dieren, op voorwaarde dat de toegediende hoeveelheden voldoen aan de normen die zijn vastgesteld door gezondheidsinstanties.

Zinkcarbonaat wordt soms als micronutriënt gegeven om ziekte bij varkens te voorkomen. Onbekende auteur / CC0. Bron: Wikimedia Commons.

Bij uitbraken van parakeratose bij varkens wordt het aan hun dieet toegevoegd. Deze ziekte is een verandering van de huid waarbij de hoornlaag niet correct is gevormd.

Als vlamvertrager

Het wordt gebruikt als brandwerende vulstof voor rubbers en kunststoffen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen. Beschermt textielvezels tegen vuur.

In het geval van katoenen textiel wordt het samen met wat alkali op de stof aangebracht. Dit valt direct de primaire hydroxylgroepen (–CH ₂ OH) van cellulose aan en zet deze om in natriumcellulose (–CH ₂ ONa).

Het verbreken van bindingen cellulose met alkali gunst grotere doordringbaarheid van de ketens van de compacte celluloseachtige structuur, zodat meer ZnCO ₃ weet de amorfe zones van het voer en de dispersie wordt vergemakkelijkt.

Sommige katoenen weefsels kunnen ZnCO ₃ in hun vezels bevatten om ze brandwerend te maken. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauerderivatief werk: Socky / Public domain. Bron: Wikimedia Commons.

Als gevolg hiervan wordt de hoeveelheid brandbaar gas die door vuur kan worden geproduceerd, verminderd.

Bij tandheelkundige behandelingen

Bepaalde tandpasta's op basis van zinkcarbonaat-nanokristallen en hydroxyapatiet die regelmatig op de tanden worden aangebracht, verminderen de overgevoeligheid beter dan die op basis van fluoride.

Nanokristallen van ZnCO ₃ en hydroxyapatiet hebben een grootte, vorm, chemische samenstelling en kristalliniteit die vergelijkbaar is met die van dentine, dus de dentinebuisjes kunnen worden gesloten met de toepassing van deze materialen.

ZnCO ₃ -hydroxyapatiet- nanodeeltjes zijn met succes getest om de gevoeligheid van gebleekte tanden te verminderen. Auteur: Photo Mix. Bron: Pixabay.

Dit type tandpasta bleek nuttig na het bleken van tanden.

Om gevaarlijke mineralen te scheiden van arseen

Methoden voor het scheiden van arseenmineralen uit sulfidesteenten (zoals galena, chalcopyriet en pyriet) met behulp van ZnCO _{3 zijn} getest . Het mineraal dat rijk is aan arseen moet van de andere worden gescheiden, omdat dit element een zeer giftige en giftige verontreinigende stof is voor levende wezens.

Om dit te bereiken, wordt het mengsel van gemalen gesteenten behandeld met een oplossing van zinksulfaat en natriumcarbonaat bij een pH van 7,5-9,0 en een xanthaatverbinding.

Arsenopyrite. Dit mineraal moet van anderen worden gescheiden omdat het het giftige arseen bevat. Scheiding kan worden bereikt met zinkcarbonaat. James St. John / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Bron: Wikimedia Commons.

De effectiviteit van de formule wordt toegeschreven aan de vorming van kleine ZnCO _3- deeltjes op het oppervlak van het arsenopyriet, waardoor het hydrofiel wordt (vergelijkbaar met water), zodat het niet kan hechten aan luchtbellen en niet kan drijven, neerslaan en afscheidt van de andere mineralen.

Bij het verkrijgen van andere zinkverbindingen

Zinkcarbonaat is gebruikt om hydrofobe zinkboraatnanostructuren te verkrijgen met de formule 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3,5H ₂ O. Dit materiaal kan worden gebruikt als een vlamvertragend additief in polymeren, hout en textiel.

Bij de terugwinning van zink uit afvalwater

Synthetisch water dat rijk is aan zinkionen dat wordt weggegooid door elektrodepositieprocessen, kan worden behandeld met een wervelbedtechnologie met natriumcarbonaat om ZnCO ₃ neer te slaan .

Wanneer Zn ^{2+ wordt} neergeslagen in de vorm van carbonaat, neemt de concentratie af, wordt de verkregen vaste stof gefilterd en kan het water veilig worden afgevoerd. Het neergeslagen ZnCO ₃ is van hoge zuiverheid.

Andere apps

Het maakt het mogelijk om andere zinkverbindingen te bereiden. Het wordt gebruikt in cosmetica. Het dient als pigment en wordt gebruikt bij de vervaardiging van porselein, keramiek en aardewerk.

Risico's

Inademing van ZnCO _3- stof kan een droge keel, hoesten, ongemak op de borst, koorts en zweten veroorzaken. De inname ervan veroorzaakt misselijkheid en braken.

Effecten op het milieu

Het grootste risico is het effect op het milieu, dus moet worden vermeden dat het erin wordt verspreid. Het is zeer giftig voor in het water levende organismen met blijvende gevolgen voor levende organismen.

Referenties

1. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Zinkcarbonaat. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redacteur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 ^th CRC Press.
3. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
4. Sharma, V. et al. (2018). Synthese van zinkcarbonaat nano-naalden, een potentiële vlamvertrager voor katoenen textiel. Cellulose 25, 6191-6205 (2018). Opgehaald van link.springer.com.
5. Guan, Y. et al. (2020). Colloïdaal ZnCO3 als een krachtig depressivum van arsenopyriet in zwak alkalische pulp en het interactiemechanisme. Minerals 2020, 10, 315. Hersteld van mdpi.com.
6. Ziekten van de huid, het oog, het bindvlies en het uitwendige oor. (2017). In Veterinary Medicine (elfde editie). Opgehaald van sciencedirect.com.
7. Hannig, M. en Hannig, C. (2013). Nanobiomaterialen in preventieve tandheelkunde. In Nanobiomaterials in Clinical Dentistry. Hoofdstuk 8. Hersteld van sciencedirect.com.
8. Tugrul, N. et al. (2015). Synthese van hydrofobe nanostructuren zinkboraat uit zinkcarbonaat, en karakterisering van het product. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Opgehaald van link.springer.com.
9. de Luna, MDG, et al. (2020). Terugwinning van zinkgranulaat uit synthetisch galvanisch afvalwater met behulp van een homogeen kristallisatieproces met gefluïdiseerd bed. Int J. Environ. Sci Technol. 17, 129-142 (2020). Opgehaald van link.springer.com.