DUSIČNAN ZINOČNATÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, ZÍSKAVANIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Dusičnan zinočnatý je anorganická zlúčenina skladajúci sa z prvkov zinku (Zn), dusík (N) a kyslík (O). Oxidačný stav zinku je +2, dusík je +5 a kyslík je -2.

Jeho chemický vzorec je Zn (NO ₃ ) ₂ . Je to bezfarebná kryštalická tuhá látka, ktorá má tendenciu absorbovať vodu z prostredia. Môže sa získať spracovaním kovového zinku zriedenou kyselinou dusičnou. Je to silne oxidujúca zlúčenina.

Dusičnan zinočnatý Zn (NO ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / Public Domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Slúži ako urýchľovač organických chemických reakcií a umožňuje získať kompozitné polyméry s elektricky vodivými vlastnosťami. Používa sa na vytváranie vrstiev materiálov užitočných v elektronike.

Je súčasťou niektorých tekutých hnojív a určitých herbicídov s pomalým uvoľňovaním. Pomáha pri príprave komplexných oxidov, zlepšuje ich hustotu a elektrickú vodivosť.

Úspešne sa testoval pri získavaní štruktúr, ktoré slúžia ako základ pre regeneráciu a rast kostného tkaniva, zlepšujú tento proces a sú účinné ako antibakteriálne látky.

Aj keď to nie je horľavé, môže to urýchliť spaľovanie látok, ako sú uhlie alebo organické materiály. Dráždi pokožku, oči a sliznice a je veľmi toxický pre vodné organizmy.

štruktúra

Dusičnan zinočnatý je iónová zlúčenina. Má dvojmocný katión (Zn ²⁺ ) a dva jednomocné anióny (NO ₃ ^- ). Dusičnanový anión je polyatomický ión tvorený atómom dusíka v oxidačnom stave +5 kovalentne viazaný na tri atómy kyslíka s valenciou -2.

Iónová štruktúra dusičnanu zinočnatého. Edgar181 / verejné vlastníctvo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Obrázok nižšie ukazuje priestorovú štruktúru tejto zlúčeniny. Centrálna sivá guľa je zinok, modré gule sú dusík a červené gule predstavujú kyslík.

Priestorová štruktúra Zn (NO ₃ ) ₂ . Zinok je v strede nitrátových iónov. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

názvoslovie

• Dusičnan zinočnatý
• Dinitrát zinočnatý

vlastnosti

Fyzický stav

Bezfarebná alebo biela kryštalická tuhá látka.

Molekulová hmotnosť

18,40 g / mol

Bod topenia

Približne 110 ° C.

Bod varu

Približne 125 ° C.

Hustota

2065 g / cm ³

rozpustnosť

Rozpustný vo vode: 120 g / 100 g H ₂ O pri 25 ° C Rozpustný v alkohole.

pH

Jeho vodné roztoky sú kyslé. 5% roztok má pH približne 5.

Chemické vlastnosti

Ako dusičnan je táto zlúčenina silným oxidačným činidlom. Prudko reaguje s uhlíkom, meďou, sulfidmi kovov, organickými látkami, fosforom a sírou. Pri striekaní na horúce uhlie exploduje.

Na druhej strane je hygroskopický a absorbuje vodu z okolitého prostredia. Pri zahrievaní vytvára oxid zinočnatý, oxid dusičitý a kyslík:

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

V alkalických roztokoch, ako sú napríklad NaOH, zinok v tejto zlúčenine tvorí hydroxid a ďalšie komplexné druhy:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

získanie

Môže sa získať spracovaním zinku alebo oxidu zinočnatého so zriedenou kyselinou dusičnou. Pri tejto reakcii sa tvorí plynný vodík.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

aplikácia

Pri katalýze reakcií

Používa sa ako katalyzátor na získanie ďalších chemických zlúčenín, ako sú živice a polyméry. Je to kyslý katalyzátor.

Príklad živice. Bugman na anglickej Wikipédii / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Štruktúrny model polyméru. Ilmari Karonen / verejné vlastníctvo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Iný prípad urýchlenie reakcie je Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O ₄ katalytický systém _, ktorý umožňuje oxidácii a-hydroxyesterů k a-ketoesterů s konverziou 99% aj pri okolitom tlaku a teplote.

V kompozitných polyméroch

Filmy z polymetylmetakrylátu a Zn (NO ₃ ) ₂ boli vyvinuté s vlastnosťami elektrickej vodivosti, vďaka ktorým sú vhodnými kandidátmi na použitie v superkondenzátoroch a vysokorýchlostných počítačoch.

V cementoch oxisales

S vodnými roztokmi dusičnanu zinočnatého a prášku oxidu zinočnatého sa získajú materiály, ktoré patria do triedy cementov generovaných kyslou zásaditou reakciou.

Tieto látky majú primeranú odolnosť voči rozpusteniu v zriedených kyselinách a zásadách, pričom sa vyvinie odolnosť proti stlačeniu porovnateľná s odolnosťou iných cementov, ako sú oxidy zinočnaté.

Táto vlastnosť sa zvyšuje, keď sa ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ sa zvyšuje pomer , a keď sa koncentrácia Zn (NO ₃ ) ₂ v roztoku zvýši. Získané cementy sú úplne amorfné, to znamená, že neobsahujú kryštály.

U dusičnanu zinočnatého sa vykonali testy na získanie cementu. Autor: Kobthanapong. Zdroj: Pixabay.

V povlakoch z oxidov zinočnatých a nanomateriáloch

Zn (NO ₃ ) ₂ sa používa na elektrolytické nanášanie veľmi tenkých vrstiev oxidu zinočnatého (ZnO) na rôzne substráty. Nanoštruktúry tohto oxidu sa tiež pripravujú na povrchoch.

Nanočastice oxidu zinočnatého. Niektoré nanoštruktúry ZnO sa môžu pripraviť pomocou 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/ licencie / podľa / 2,5). Zdroj: Wikimedia Commons.

ZnO je materiálom veľkého záujmu kvôli množstvu aplikácií v oblasti optoelektroniky, má tiež polovodičové vlastnosti a používa sa v senzoroch a prevodníkoch.

V herbicídoch

Dusičnan zinočnatý sa používa v spojení s niektorými organickými zlúčeninami na spomalenie uvoľňovania určitých herbicídov do vody. Pomalé uvoľňovanie týchto produktov umožňuje, aby boli dostupné dlhšie a vyžaduje sa menej aplikácií.

Pri výrobe anód

Stimuluje spekací proces a zlepšuje hustotu určitých oxidov, ktoré sa používajú na výrobu anód pre palivové články. Spekanie získava pevný materiál zahrievaním a lisovaním prášku bez dosiahnutia jeho fúzie.

Výkres toho, ako dochádza k sintrovaniu dvoch zŕn. Zn (NO ₃ ) ₂ pomáha pri vykonávaní tohto procesu na niektorých komplexných oxidoch. Cdang / verejné vlastníctvo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Testovanými materiálmi sú komplexné oxidy stroncia, irídia, železa a titánu. Prítomnosť zinku významne zvyšuje ich elektrickú vodivosť.

Ďalšie aplikácie

Používa sa pri získavaní liekov. Pôsobí ako moridlo pri nanášaní farieb a farbív. Slúži ako latexové koagulanty. Je zdrojom zinku a dusíka v tekutých hnojivách.

Potenciálne použitie v technike kostného tkaniva

Táto zlúčenina sa používa ako prísada pri spracovaní výstuží alebo štruktúr na regeneráciu kostných vlákien, pretože umožňuje zlepšiť mechanickú odolnosť týchto štruktúr.

Bolo zistené, že skelet obsahujúci zinok nie je toxický pre osteoprogenitorové bunky, podporuje aktivitu osteoblastov, buniek vytvárajúcich kosti a zlepšuje ich adhéziu a proliferáciu.

Podporuje tvorbu apatitu, minerálu, ktorý tvorí kosti a má tiež antibakteriálny účinok.

Zn (NO ₃ ) ₂ by mohol byť veľmi užitočný pri obnove kostnej hmoty u ľudí, ktorí utrpeli nehody. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

riziká

Je to materiál s potenciálnym rizikom požiaru a výbuchu.

Nie je horľavý, ale urýchľuje horenie horľavých materiálov. Ak je veľké množstvo tejto zlúčeniny zapálené alebo ak je horľavý materiál jemne rozdelený, môže dôjsť k výbuchu.

Po vystavení silnému teplu vznikajú toxické plyny oxidov dusíka. A ak sa expozícia vykonáva po dlhú dobu, môže explodovať.

Dráždi pokožku, môže spôsobiť vážne poškodenie očí, podráždenie dýchacích ciest, pri požití je toxická a poškodzuje zažívací trakt.

Veľmi toxický pre vodné organizmy, s dlhodobými účinkami.

Referencie

1. Ju, Y. a kol. (2019). Nový efekt dusičnanu zinočnatého / vanadyl-oxalátu na selektívnu katalytickú oxidáciu ALFA-hydroxyesterov na ALFA-ketoestery s molekulárnym kyslíkom: štúdia ATR-IR in situ. Molecules 2019, 24, 1281. Získané z mdpi.com.
2. Mohd S., SN a kol. (2020). Formulácia dusičnanu hydroxidu zinočnatého s riadeným uvoľňovaním interkalovaného s dodecylsulfátom sodným a aniónmi bispyribaku: Nový herbicídny nanokompozit pre nelúpanú kultiváciu. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513 - 4527 (2020). Obnovené z vedy.
3. Mani, MP a kol. (2019). Obohatená mechanická pevnosť a mineralizácia kostí biomimetického lešenia s elektrostatickým zvlákňovaním s naloženým olejom Ylang Ylang a dusičnanom zinočnatým pre tkanivové inžinierstvo. Polymers 2019, 11, 1323. Získané z mdpi.com.
4. Kim, KI a kol. (2018). Účinky dusičnanu zinočnatého ako slinovacieho prostriedku na elektrochemické vlastnosti Sr _0,92 Y _0,08 TiO _3-DELTA a Sr _0,92 Y _0,08 Ti _0,6 Fe _0,4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262 - 4270 (2018). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
5. Prasad, BE a kol. (2012). Elektrodepozícia povlaku ZnO z vodných kúpeľov Zn (NO ₃ ) ₂ : vplyv koncentrácie Zn, teploty nanášania a času na orientáciu. J Solid State Electrochem 16, 3715 - 3722 (2012). Obnovené z odkazu.springer.com.
6. Bahadur, H. a Srivastava, AK (2007). Morfológia tenkých vrstiev ZnO odvodených od sol-gélu s použitím rôznych prekurzorových materiálov a ich nanoštruktúr. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Obnovené z odkazu.springer.com.
7. Nicholson, JW a Tibaldi, JP (1992). Tvorba a vlastnosti cementu pripraveného z oxidu zinočnatého a vodných roztokov dusičnanu zinočnatého. J Mater Sci 27, 2420 - 2422 (1992). Obnovené z odkazu.springer.com.
8. Lide, DR (editor) (2003). CRC Príručka chémie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
9. Maji, P. a kol. (2015). Vplyv plniva Zn (NO ₃ ) ₂ na dielektrickú permitivitu a elektrický modul PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Obnovené z odkazu.springer.com.
10. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Dusičnan zinočnatý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju je. (2020). Dusičnan zinočnatý - Zn (NO3) 2. Obnovené zo stránky byjus.com.
12. Americké prvky. Dusičnan zinočnatý. Obnovené zo stránky americanelements.com.
13. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.