- Structuur
- Eigenschappen van zinkfosfaat
- Fysiek uiterlijk
- Molaire massa
- Smeltpunt
- Kookpunt
- Dichtheid
- Brekingsindex
- Oplosbaarheid in water
- Vlampunt
- Toepassingen
- Cosmetica
- Antibacterieel middel
- Tandheelkundig cement
- Anticorrosieve coating
- Referenties
Het zinkfosfaat is een anorganische verbinding met de chemische formule Zn 3 (PO 4 ) 2 , maar komt in de natuur voor in zijn tetrahydraatvorm, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O in mineraal hoopiet en parahopeíta . Evenzo wordt een fundamentele variëteit ervan aangetroffen in het mineraal tarbutiet, Zn 2 (PO 4 ) (OH). Deze mineralen worden gevormd door de oxidatie van sfaleriet in fosfaatrijke wateren.
Alle bekende toepassingen voor deze verbinding zijn gebaseerd op Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, aangezien de watermoleculen het de eigenschap geven een goed fixeermiddel te zijn. Daarom mist de watervrije vorm als zodanig toepassingen met een grote economische vraag.
Fragmenten van zinkfosfaat. Bron: Chemicalinterest
Zoals te zien is in de afbeelding hierboven, is zinkfosfaat een witte vaste stof, aanwezig in de vorm van een poeder of aangekoekt in kleine stukjes. De witte kleur is gebruikt bij de formulering van cosmetische producten, maar ook bij de bereiding van tandcement en fosfaatpuzzolaancement.
Zinkfosfaat is een anticorrosiemiddel dat is gebruikt in processen voor de elektrodepositie van zinkmineralen (hopeiet en fosfofylliet) op het oppervlak van staal.
Structuur
De formule Zn 3 (PO 4 ) 2 geeft aan dat de Zn 2+ en PO 4 3- ionen het zout vormen in een verhouding van 3: 2, wat betekent dat er voor elke drie Zn 2+ kationen twee PO 4 3- anionen zijn . Deze ionen werken elektrostatisch met elkaar in, waardoor een sterke ionbinding tot stand wordt gebracht vanwege de grootte van hun ladingen. Beide ionen zijn polyvalent.
Zodoende oriënteren Zn 2+ en PO 4 3- zich in de ruimte totdat ze een geordende en repetitieve structuur definiëren: een kristal van zinkfosfaat. Dit kristal neemt een monokliene structuur aan, α-Zn 3 (PO 4 ) 2 . Het lijkt in staat te zijn faseovergangen te ondergaan naar andere polymorfe vormen: β-Zn 3 (PO 4 ) 2 en γ- Zn 3 (PO 4 ) 2 , allemaal afhankelijk van de temperatuur.
De drie polymorfen zijn isostructureel en verschillen alleen in de ruimtelijke oriëntatie van hun ionen; dat wil zeggen, ze hebben verschillende ruimtelijke groepen.
Aan de andere kant verschijnt zinkfosfaat voornamelijk als een hydraat: Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, waarvan de kristallijne structuur ook monoklien is. Deze keer worden de ionen vergezeld door vier watermoleculen, die met hen in wisselwerking staan door middel van dipool-ionenkrachten en waterstofbruggen.
Eigenschappen van zinkfosfaat
Zinkfosfaat. Ondřej Mangl
Fysiek uiterlijk
Stoffige witte vaste stof.
Molaire massa
454,11 g / mol
Smeltpunt
900 ºC
Kookpunt
Geen informatie. Dit kan het gevolg zijn van mogelijke thermische ontleding of het niet beschikbaar zijn van drukomstandigheden voor de zoute vloeistof om te koken.
Dichtheid
3.998 g / cm 3
Brekingsindex
1.595.
Oplosbaarheid in water
Onoplosbaar. Dit komt gedeeltelijk door de ionische binding tussen de Zn 2+ en PO 4 3- ionen , die de kristallijne roosterenergie verhoogt tegen het oplossen van het zout in water.
Vlampunt
Zinkfosfaat is een niet brandbare stof.
Toepassingen
Het gebruik van zinkfosfaat komt overeen met dat van zijn tetrahydraat, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, aangezien het de overheersende vorm is en zelfs wordt aangetroffen in de hope- en parahopeïetenmineralen. Daarom is het niet bekend of de watervrije vorm, Zn 3 (PO 4 ) 2 , een specifieke toepassing heeft.
Cosmetica
Zinkfosfaat is gebruikt als een wit pigment ter vervanging van zink- en titaniumoxiden in cosmetica en schoonheidsproducten. Het materiaal, dat zacht aanvoelt, bestaat uit kleine en ronde deeltjes die het huidoppervlak bedekken zonder door de poriën te sijpelen, en wordt gesynthetiseerd uit een mengsel van fosforzuur, H 3 PO 4 en zinknitraat, Zn (NO 3 ) 2 .
Aldus worden witte zinkfosfaatpigmenten bereid door de Zn / P-verhoudingen te variëren. Hiervoor worden bij het mengen van de reagentia variabele hoeveelheden H 3 PO 4 en Zn (NO 3 ) 2 toegevoegd , totdat het product met de beste cosmetische eigenschappen is verkregen.
In een studie uitgevoerd door de Prefectural University van Kyoto, ontdekten ze dat pigmenten bereid met een Zn / P-verhouding gelijk aan 2/1, 1/1 en 3/2 de beste reflecties vertoonden; daarom verhelderden ze de gezichten van degenen die de cosmetica aanbrachten in vergelijking met de helderheid van andere formuleringen.
Antibacterieel middel
Nanodeeltjes van zinkfosfaat zijn in het arsenaal bestemd om microben te bestrijden en vormen zo een alternatief voor het gebruik van antibiotica. Op deze manier wordt de constante en voortschrijdende resistentie die bacteriën tegen antibiotica ontwikkelen verminderd, terwijl tegelijkertijd wordt getracht de kosten bij de behandeling van infectieziekten te verlagen.
Deze nanodeeltjes hebben een grote antibacteriële werking tegen coliforme bacteriën aangetoond, een onderzoek dat bij ratten werd geverifieerd zonder oxidatieve stress te veroorzaken.
Tandheelkundig cement
Zinkfosfaat wordt gebruikt om fosfaatcement te bereiden, dat wordt gebruikt bij restauraties van veel materialen; onder hen onze eigen tanden, die zich gedragen als een tandcement dat al heel lang heel populair is in de tandheelkunde. Dit fosfaatcement wordt gebruikt om meerdere vaste stoffen tegelijkertijd te fixeren en te verbinden.
Zinkfosfaat wordt gebruikt voor de vervaardiging van tandcement.
Het wordt bereid door zink- en magnesiumoxiden op te lossen in fosforzuur, daarom zijn Zn 2+ en Mg 2+ ionen aanwezig , die complexe structuren vormen. Dit tandheelkundig cement is essentieel voor de uiteindelijke cementering van de tanden. Vanwege de zuurgraad wordt in plaats daarvan polycarboxylaatcement gebruikt voor patiënten die er te gevoelig voor zijn.
Anticorrosieve coating
Net als cement kan het oppervlak van staal ook gefosfateerd zijn.
Om dit te doen, worden de stalen stukken in een bad met alkalisch fosforzuur geplaatst en na toevoer van elektrische stroom wordt een beschermende film gevormd die is samengesteld uit hopeiet (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O) en fosfofylliet op hun oppervlak. (Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O), waarbij de laatste verbinding het meest bestand is tegen sterk alkalische media.
De betrokken chemische reacties zijn de volgende:
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 +
Het probleem met deze coatings ligt in hun mate van poreusheid, aangezien ze blootliggende flanken achterlaten waar het staal aan corrosie kan lijden.
Anderzijds is puzzolaancement dat zinkfosfaat bevat, gebruikt voor de ontwikkeling van meer corrosiebestendige betonsoorten.
Over het algemeen is de corrosiewerende eigenschap van zinkfosfaat gebruikt om te dienen als coatings voor de muren voordat de verflagen worden aangebracht, zodat deze langer meegaan en betere kleuren vertonen.
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Zinkfosfaat. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Zinkfosfaat. ScienceDirect. Hersteld van: sciencedirect.com
- Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Zinkfosfaat. PubChem-database., CID = 24519. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). Remmingseffect van natuurlijke puzzolaan- en zinkfosfaatbaden op de corrosie van wapeningsstaal. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H., en Haruki, M. (2014). Mengverhouding van zinknitraat en fosforzuur voor de bereiding van zinkfosfaat witte pigmenten. Keramiek, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanodeeltjes op basis van zinkfosfaat als een nieuw antibacterieel middel: in vivo onderzoek bij ratten na blootstelling via de voeding. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8