- Structuur
- Nomenclatuur
- Eigendommen
- Fysieke toestand
- Molecuulgewicht
- Smeltpunt
- Kookpunt
- Dichtheid
- Oplosbaarheid
- pH
- Chemische eigenschappen
- Het verkrijgen van
- Toepassingen
- Bij katalyse van reacties
- In samengestelde polymeren
- In oxisales-cementen
- In zinkoxidecoatings en nanomaterialen
- In herbiciden
- Bij de productie van anodes
- Andere apps
- Potentieel gebruik bij botweefseltechniek
- Risico's
- Referenties
Het zinknitraat is een anorganische verbinding die bestaat uit de elementen zink (Zn), stikstof (N) en zuurstof (O). De oxidatietoestand van zink is +2, die van stikstof is +5 en die van zuurstof is -2.
De chemische formule is Zn (NO 3 ) 2 . Het is een kleurloze kristallijne vaste stof die de neiging heeft water uit de omgeving op te nemen. Het kan worden verkregen door zinkmetaal te behandelen met verdund salpeterzuur. Het is een sterk oxiderende verbinding.
Zinknitraat Zn (NO 3 ) 2 . Ondřej Mangl / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.
Het dient als versneller van organische chemische reacties en maakt het mogelijk om composietpolymeren te verkrijgen met elektrisch geleidende eigenschappen. Het wordt gebruikt om lagen materialen te vormen die nuttig zijn in elektronica.
Het maakt deel uit van sommige vloeibare meststoffen en bepaalde herbiciden met langzame afgifte. Het helpt bij de bereiding van complexe oxiden, waardoor hun dichtheid en elektrische geleidbaarheid worden verbeterd.
Het is met succes getest om structuren te verkrijgen die als basis dienen voor regeneratie en groei van botweefsel, dit proces te verbeteren en effectief te zijn als antibacterieel middel.
Hoewel het niet brandbaar is, kan het het verbranden van stoffen die dat wel zijn, zoals houtskool of organische materialen, versnellen. Het is irriterend voor de huid, ogen en slijmvliezen, en het is zeer giftig voor in het water levende organismen.
Structuur
Zinknitraat is een ionische verbinding. Het heeft een tweewaardig kation (Zn 2+ ) en twee eenwaardige anionen (NO 3 - ). Het nitraatanion is een polyatomisch ion gevormd door een stikstofatoom in zijn oxidatietoestand +5 covalent gebonden aan drie zuurstofatomen met een valentie van -2.
Ionische structuur van zinknitraat. Edgar181 / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.
Onderstaande afbeelding toont de ruimtelijke structuur van deze compound. De centrale grijze bol is zink, de blauwe bollen zijn stikstof en de rode bollen staan voor zuurstof.
Ruimtelijke structuur van Zn (NO 3 ) 2 . Zink zit in het midden van nitraationen. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.
Nomenclatuur
- Zinknitraat
- Zink dinitraat
Eigendommen
Fysieke toestand
Kleurloze of witte kristallijne vaste stof.
Molecuulgewicht
189,40 g / mol
Smeltpunt
Ongeveer 110 ºC.
Kookpunt
Ongeveer 125 ºC.
Dichtheid
2,065 g / cm 3
Oplosbaarheid
Oplosbaar in water: 120 g / 100 g H 2 O bij 25 ° C. Oplosbaar in alcohol.
pH
De waterige oplossingen zijn zuur. Een 5% -oplossing heeft een pH van ongeveer 5.
Chemische eigenschappen
Omdat het een nitraat is, is deze verbinding een sterk oxidatiemiddel. Reageert heftig met koolstof, koper, metaalsulfiden, organisch materiaal, fosfor en zwavel. Als het op hete kolen wordt gesproeid, explodeert het.
Aan de andere kant is het hygroscopisch en absorbeert het water uit de omgeving. Vormt bij verhitting zinkoxide, stikstofdioxide en zuurstof:
2 Zn (NO 3 ) 2 + warmte → 2 ZnO + 4 NO 2 ↑ + O 2 ↑
In alkalische oplossingen, zoals die van NaOH, vormt het zink in deze verbinding zijn hydroxide en andere complexe soorten:
Zn (NO 3 ) 2 + 2 OH - → Zn (OH) 2 + 2 NO 3 -
Zn (OH) 2 + 2 OH - → 2-
Het verkrijgen van
Het kan worden verkregen door zink of zinkoxide te behandelen met verdund salpeterzuur. Bij deze reactie wordt waterstofgas gevormd.
Zn + 2 HNO 3 → Zn (NO 3 ) 2 + H 2 ↑
Toepassingen
Bij katalyse van reacties
Het wordt gebruikt als katalysator om andere chemische verbindingen te verkrijgen, zoals harsen en polymeren. Het is een zure katalysator.
Voorbeeld van hars. Bugman op Engelse Wikipedia / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.
Structuurmodel van een polymeer. Ilmari Karonen / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.
Een ander geval van reactieversnelling is het Zn (NO 3 ) 2 / VOC 2 O 4 katalytische systeem , dat de oxidatie van α-hydroxyesters tot α-ketoesters mogelijk maakt met een omzetting van 99%, zelfs bij omgevingsdruk en temperatuur.
In samengestelde polymeren
Polymethylmethacrylaat- en Zn (NO 3 ) 2- films zijn ontwikkeld met elektrische geleidbaarheidseigenschappen waardoor ze geschikte kandidaten zijn voor gebruik in supercondensatoren en hogesnelheidscomputers.
In oxisales-cementen
Met waterige oplossingen van zinknitraat en zinkoxidepoeder worden materialen verkregen die behoren tot de klasse van cementen die worden gegenereerd door een zuur-base-reactie.
Deze hebben een redelijke weerstand tegen oplossen in verdunde zuren en logen en ontwikkelen een weerstand tegen compressie die vergelijkbaar is met die van andere cementen zoals zinkoxychloriden.
Deze eigenschap neemt toe wanneer de ZnO / Zn (NO 3 ) 2- verhouding toeneemt , en wanneer de concentratie van Zn (NO 3 ) 2 in de oplossing toeneemt. De verkregen cementen zijn volledig amorf, dat wil zeggen dat ze geen kristallen hebben.
Met zinknitraat zijn tests uitgevoerd om cementen te verkrijgen. Auteur: Kobthanapong. Bron: Pixabay.
In zinkoxidecoatings en nanomaterialen
Zn (NO 3 ) 2 wordt gebruikt voor het elektrolytisch afzetten van zeer dunne laagjes zinkoxide (ZnO) op diverse ondergronden. Nanostructuren van dit oxide worden ook op de oppervlakken voorbereid.
Nanodeeltjes van zinkoxide. Sommige ZnO-nanostructuren kunnen worden bereid met 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/ licenties / door / 2.5). Bron: Wikimedia Commons.
ZnO is een materiaal van groot belang vanwege de veelheid aan toepassingen op het gebied van opto-elektronica, het heeft ook halfgeleider-eigenschappen en wordt gebruikt in sensoren en transducers.
In herbiciden
Zinknitraat is gebruikt in combinatie met sommige organische verbindingen om de snelheid van afgifte van bepaalde herbiciden in water te vertragen. Door de langzame release van deze producten zijn ze langer beschikbaar en zijn er minder toepassingen nodig.
Bij de productie van anodes
Het stimuleert het sinterproces en verbetert de dichtheid van bepaalde oxiden die worden gebruikt om anodes voor brandstofcellen te maken. Sinteren is het verkrijgen van een vast materiaal door een poeder te verhitten en samen te persen zonder dat het smelt.
Tekening van hoe het sinteren van twee korrels plaatsvindt. Zn (NO 3 ) 2 helpt bij de uitvoering van dit proces op enkele complexe oxiden. Cdang / publiek domein. Bron: Wikimedia Commons.
De geteste materialen zijn complexe oxiden van strontium, iridium, ijzer en titanium. De aanwezigheid van zink verhoogt de elektrische geleidbaarheid hiervan aanzienlijk.
Andere apps
Het wordt gebruikt bij het verkrijgen van medicijnen. Het werkt als een bijtmiddel bij het aanbrengen van inkt en kleurstoffen. Dient als latexstollingsmiddel. Het is een bron van zink en stikstof in vloeibare meststoffen.
Potentieel gebruik bij botweefseltechniek
Deze verbinding is gebruikt als een additief bij de uitwerking van versterkingen of raamwerken voor de regeneratie van botvezels, omdat het de mechanische weerstand van deze structuren verbetert.
De zinkbevattende scaffold is niet-toxisch gebleken voor osteovooroudercellen, ondersteunt de activiteit van osteoblasten, de botvormende cellen, en verbetert hun adhesie en proliferatie.
Het bevordert de vorming van apatiet, het mineraal dat botten vormt, en heeft ook een antibacteriële werking.
Zn (NO 3 ) 2 kan zeer nuttig zijn voor de reconstructie van botmateriaal bij mensen die een ongeluk hebben gehad. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.
Risico's
Het is een materiaal met een potentieel risico op brand en explosie.
Het is niet brandbaar maar versnelt de verbranding van brandbare materialen. Als een grote hoeveelheid van deze verbinding betrokken is bij een brand of als het brandbare materiaal fijn verdeeld is, kan er een explosie optreden.
Bij blootstelling aan sterke hitte worden giftige gassen van stikstofoxiden geproduceerd. En als de belichting gedurende lange tijd wordt uitgevoerd, kan deze exploderen.
Het is irriterend voor de huid, kan ernstige oogletsels en irritatie van de luchtwegen veroorzaken, is giftig bij inslikken en veroorzaakt schade aan het spijsverteringskanaal.
Zeer giftig voor in het water levende organismen, met langdurige gevolgen.
Referenties
- Ju, Y. et al. (2019). Nieuw effect van zinknitraat / vanadyloxalaat voor selectieve katalytische oxidatie van ALFA-hydroxyesters tot ALFA-keto-esters met moleculaire zuurstof: een in situ ATR-IR-studie. Molecules 2019, 24, 1281. Hersteld van mdpi.com.
- Mohd S., SN et al. (2020). Formulering met gecontroleerde afgifte van zinkhydroxidenitraat geïntercaleerd met natriumdodecylsulfaat en bispyribacanionen: een nieuw herbicide nanocomposiet voor de teelt van rijst. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). Hersteld van sciencedirect.
- Mani, MP et al. (2019). Verrijkte mechanische sterkte en botmineralisatie van Electrospun Biomimetic Scaffold Laden met Ylang Ylang Oil en Zink Nitraat voor Bone Tissue Engineering. Polymers 2019, 11, 1323. Hersteld van mdpi.com.
- Kim, KI et al. (2018). Effecten van zinknitraat als sinterhulpmiddel op de elektrochemische eigenschappen van Sr 0.92 Y 0.08 TiO 3-DELTA en Sr 0.92 Y 0.08 Ti 0.6 Fe 0.4 O 3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). Opgehaald van sciencedirect.com.
- Prasad, BE et al. (2012). Elektrodepositie van ZnO-coating uit waterige Zn (NO 3 ) 2- baden: effect van Zn-concentratie, afzettingstemperatuur en tijd op oriëntatie. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Opgehaald van link.springer.com.
- Bahadur, H. en Srivastava, AK (2007). Morfologieën van van Sol-Gel afgeleide dunne films van ZnO met behulp van verschillende precursormaterialen en hun nanostructuren. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Opgehaald van link.springer.com.
- Nicholson, JW en Tibaldi, JP (1992). Vorming en eigenschappen van cement bereid uit zinkoxide en waterige oplossingen van zinknitraat. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Opgehaald van link.springer.com.
- Lide, DR (redacteur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 th CRC Press.
- Maji, P. et al. (2015). Effect van Zn (NO 3 ) 2- vulstof op de diëlektrische permittiviteit en elektrische modulus van PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Opgehaald van link.springer.com.
- Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Zinknitraat. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Byju's. (2020). Zinknitraat - Zn (NO3) 2. Opgehaald van byjus.com.
- Amerikaanse elementen. Zinknitraat. Opgehaald van americanelements.com.
- Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.