CINK NITRAT: STRUKTURA, SVOJSTVA, DOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Cink nitrat je anorganski spoj koji se sastoji od elemenata cink (Zn), dušik (N) i kisika (O). Oksidacijsko stanje cinka je +2, a dušika je +5, a kisika -2.

Njegova kemijska formula je Zn (NO ₃) ₂. To je bezbojna kristalna krutina koja teži apsorbiranju vode iz okoliša. Može se dobiti obradom metala cinka razrijeđenom dušičnom kiselinom. To je jako oksidirajući spoj.

Cink nitrat Zn (NO ₃) ₂. Ondřej Mangl / Public domain. Izvor: Wikimedia Commons.

Služi kao ubrzivač reakcija organske kemije i omogućava dobivanje kompozitnih polimera s električno provodljivim svojstvima. Koristi se za oblikovanje slojeva materijala koji su korisni u elektronici.

Ubraja se u neka tekuća gnojiva i određene herbicide koji sporo ispuštaju. Pomaže u pripremi složenih oksida, poboljšavajući njihovu gustoću i električnu vodljivost.

Uspješno je testiran u dobivanju struktura koje služe kao osnova za regeneraciju i rast koštanog tkiva, poboljšavajući taj proces i djelujući kao antibakterijski.

Iako nije zapaljiv, može ubrzati izgaranje tvari koje su, poput ugljena ili organskih materijala. Iritantno djeluje na kožu, oči i sluznicu te je vrlo toksičan za vodeni život.

Struktura

Cink nitrat je ionski spoj. Ima dvovalentni kation (Zn ²⁺) i dva monovalentna aniona (NO ₃ ^-). Nitratni anion je višeatomski ion nastao dušikovim atomom u oksidacijskom stanju +5 kovalentno vezan na tri atoma kisika s valentnošću -2.

Ionska struktura cinkovog nitrata. Edgar181 / Javna domena. Izvor: Wikimedia Commons.

Slika ispod pokazuje prostornu strukturu ovog spoja. Središnja siva sfera je cink, plave sfere su dušik, a crvene sfere predstavljaju kisik.

Prostorna struktura Zn (NO ₃) ₂. Cink se nalazi u sredini nitratnih iona. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Cink nitrat
• Cink dinitrat

Svojstva

Psihičko stanje

Bezbojna ili bijela kristalna krutina.

Molekularna težina

189,40 g / mol

Talište

Otprilike 110 ºC.

Vrelište

Otprilike 125 ° C.

Gustoća

2.065 g / cm ³

Topljivost

Topljiv u vodi: 120 g / 100 g H ₂ O na 25 ° C Topiv u alkoholu.

pH

Njegove vodene otopine su kisele. 5% -tna otopina ima pH približno 5.

Kemijska svojstva

Budući da je nitrat, ovaj spoj je snažan oksidant. Snažno reagira s ugljikom, bakrom, metalnim sulfidima, organskim tvarima, fosforom i sumporom. Ako se rasprši na vrući ugljen, on eksplodira.

S druge strane, higroskopan je i upija vodu iz okoliša. Ako se zagrijava, stvara cinkov oksid, dušični dioksid i kisik:

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

U alkalnim otopinama, poput onih NaOH, cink u ovom spoju tvori njegov hidroksid i druge složene vrste:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

dobivanje

Može se dobiti obradom cinka ili cinkovog oksida razrijeđenom dušičnom kiselinom. U ovoj reakciji nastaje vodikov plin.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃) ₂ + H ₂ ↑

Prijave

U katalizi reakcija

Koristi se kao katalizator za dobivanje drugih kemijskih spojeva poput smola i polimera. To je katalizator kiseline.

Primjer smole. Bugman na engleskoj Wikipediji / Javno vlasništvo. Izvor: Wikimedia Commons.

Model strukture polimera. Ilmari Karonen / Javno vlasništvo. Izvor: Wikimedia Commons.

Drugi slučaj ubrzavanja reakcija je katalitički sustav Zn (NO ₃) ₂ / VOC ₂ O _4, koji omogućava oksidaciju α-hidroksistera u α-ketoestere s 99% pretvorbom čak i pri sobnom tlaku i temperaturi.

U kompozitnim polimerima

Polimetilmetakrilat i Zn (NO ₃) ₂ filmovi razvijeni su sa svojstvima električne vodljivosti koji ih čine pogodnim za upotrebu u superkondenzatorima i računalima velike brzine.

U cementima oxidales

Vodenim otopinama cinkovog nitrata i praška cinkovog oksida dobivaju se materijali koji pripadaju klasi cementa nastalih kiselinsko-baznom reakcijom.

Oni imaju razumnu otpornost na otapanje u razrijeđenim kiselinama i alkalijama, razvijajući otpornost na kompresiju usporedivu s ostalim cementima kao što su cink-oksikloridi.

Ovo svojstvo se povećava kada se povećava omjer ZnO / Zn (NO ₃) ₂ i kada se koncentracija Zn (NO ₃) ₂ u otopini poveća. Dobiveni cementi su potpuno amorfni, odnosno nemaju kristale.

S cinkovim nitratom provedena su ispitivanja za dobivanje cementa. Autor: Kobthanapong. Izvor: Pixabay.

U premazima i cinkovim oksidima i nanomaterijalima

Zn (NO ₃) ₂ koristi se za elektrolitičko taloženje vrlo tankih slojeva cinkovog oksida (ZnO) na različitim supstratima. Nanostrukture ovog oksida također se pripremaju na površinama.

Nanočestice cinkovog oksida. Neke ZnO nanostrukture mogu se pripremiti s 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/ licence / po / 2.5). Izvor: Wikimedia Commons.

ZnO je materijal od velikog interesa zbog mnoštva primjena u području optoelektronike, a ima i poluvodička svojstva te se koristi u senzorima i pretvaračima.

U herbicidima

Cink nitrat se koristi zajedno s nekim organskim spojevima kako bi se usporila brzina ispuštanja određenih herbicida u vodu. Sporo izdanje ovih proizvoda omogućuje im da budu dostupni i dulje, a potrebno je manje primjena.

U proizvodnji anoda

Potiče proces sinteriranja i poboljšava gustoću određenih oksida koji se koriste za izradu anoda za gorivne ćelije. Sintranje je dobivanje čvrstog materijala zagrijavanjem i komprimiranjem praha bez postizanja fuzije.

Crtanje kako nastaje sintranje dva zrna. Zn (NO ₃) ₂ pomaže u provođenju ovog postupka na nekim složenim oksidima. Cdang / Javna domena. Izvor: Wikimedia Commons.

Ispitani materijali su složeni oksidi stroncija, iridija, željeza i titana. Prisutnost cinka značajno povećava njihovu električnu vodljivost.

Ostale aplikacije

Koristi se u dobivanju lijekova. Djeluje kao mordant u nanošenju mastila i boja. Služi kao koagulant iz lateksa. Izvor je cinka i dušika u tekućim gnojivima.

Potencijalna primjena u inženjeringu koštanog tkiva

Ovaj spoj korišten je kao aditiv u razradi ojačanja ili okvira za regeneraciju koštanih vlakana, jer omogućava poboljšanje mehaničke otpornosti tih struktura.

Otkriveno je da skela koja sadrže cink nisu netoksična za stanice osteoprogenitora, podupiru aktivnost osteoblasta koji čine stanice stvaranja kostiju i poboljšavaju njihovu adheziju i razmnožavanje.

Pogoduje stvaranju apatita, minerala koji formira kosti, a ima i antibakterijski učinak.

Zn (NO ₃) ₂ može biti vrlo koristan za obnovu koštane tvari kod ljudi koji su pretrpjeli nesreće. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

rizici

To je materijal s potencijalnim rizikom od požara i eksplozije.

Nije zapaljiv, ali ubrzava sagorijevanje zapaljivih materijala. Ako je velika količina ovog spoja uključena u požar ili ako je zapaljivi materijal fino podijeljen, može doći do eksplozije.

Kada su izloženi jakoj vrućini, stvaraju se otrovni plinovi dušikovi oksidi. A ako se izlaganje izvodi duže vrijeme, može eksplodirati.

Nadražujuće je za kožu, može ozbiljno oštetiti oči, nadražiti dišne ​​puteve, toksično je ako se proguta i nanese oštećenje probavnog trakta.

Vrlo otrovno za vodeni život s dugotrajnim učinkom.

Reference

1. Ju, Y. i sur. (2019). Nov učinak cinkovog nitrata / vanadiil oksalata za selektivnu katalitičku oksidaciju ALFA-hidroksi estera u ALFA-keto estere molekulskim kisikom: ATR-IR studija in situ. Molekule 2019, 24, 1281. oporavljeno s mdpi.com.
2. Mohd S., SN i sur. (2020). Formulacija cinkovog hidroksida nitrata s interkoliranim natrijevim dodecilsulfatom i bispiribačkim anionima: novi herbicidni nanokompozit za uzgoj sira. Arapski časopis za kemiju 13, 4513-4527 (2020). Oporavili od sciencedirect.
3. Mani, MP i sur. (2019). Obogaćena mehanička čvrstoća i mineralizacija kostiju biosimetričnih skela Electrosspun s uljom Ylang Ylang i nitratom cinka za inženjering koštanog tkiva. Polimeri 2019, 11, 1323. oporavljeno s mdpi.com.
4. Kim, KI i sur. (2018.). Učinci cinkovog nitrata kao pomagala sinterovanja na elektrokemijske karakteristike Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA i Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). Oporavljeno od sciencedirect.com.
5. Prasad, BE i sur. (2012). Elektrodepozicija ZnO premaza iz vodene kupelji Zn (NO ₃) ₂: učinak koncentracije Zn, temperature taloženja i vremena na orijentaciju. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Oporavak s linka.springer.com.
6. Bahadur, H. i Srivastava, AK (2007). Morfologije tankih filmova ZnO koji se dobivaju uz pomoć sol-gela koristeći različite materijale prethodnika i njihove nanostrukture. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Oporavak s linka.springer.com.
7. Nicholson, JW i Tibaldi, JP (1992). Formiranje i svojstva cementa dobivenog iz cinkovog oksida i vodenih otopina cinkovog nitrata. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Oporavak s linka.springer.com.
8. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priručnik za kemiju i fiziku. 85 ^-og CRC Press.
9. Maji, P. i sur. (2015). Učinak Zn (NO ₃) ₂ punila na dielektričnu propusnost i električni modul PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Oporavak s linka.springer.com.
10. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Cink nitrat. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju-a. (2020). Cink nitrat - Zn (NO3) 2. Oporavilo od byjus.com.
12. Američki elementi. Cink nitrat. Oporavak od americanelements.com.
13. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.