DUSIČNAN ZINEČNATÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁNÍ, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Dusičnan zinečnatý je anorganická sloučenina skládající se z prvků zinku (Zn), dusík (N) a kyslík (O). Oxidační stav zinku je +2, dusík je +5 a kyslík je -2.

Jeho chemický vzorec je Zn (NO ₃) ₂. Je to bezbarvá krystalická pevná látka, která má sklon absorbovat vodu z okolního prostředí. Lze jej získat zpracováním zinkového kovu zředěnou kyselinou dusičnou. Je to silně oxidující sloučenina.

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

Slouží jako urychlovač reakcí organické chemie a umožňuje získat kompozitní polymery s elektricky vodivými vlastnostmi. Používá se k vytváření vrstev materiálů užitečných v elektronice.

Je součástí některých kapalných hnojiv a některých herbicidů s pomalým uvolňováním. Pomáhá při přípravě komplexních oxidů, zlepšuje jejich hustotu a elektrickou vodivost.

Byl úspěšně testován při získávání struktur, které slouží jako základ pro regeneraci a růst kostní tkáně, zlepšují tento proces a jsou účinné jako antibakteriální látky.

Ačkoli to není hořlavé, může urychlit spalování látek, jako jsou uhlí nebo organické materiály. Dráždí pokožku, oči a sliznice a je velmi toxický pro vodní život.

Struktura

Dusičnan zinečnatý je iontová sloučenina. Má bivalentní kation (Zn ²⁺) a dva monovalentní anionty (NO ₃ ^-). Dusičnanový anion je polyatomový ion tvořený atomem dusíku v oxidačním stavu +5 kovalentně vázaný ke třem atomům kyslíku s valencí -2.

Iontová struktura dusičnanu zinečnatého. Edgar181 / Public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Obrázek níže ukazuje prostorovou strukturu této sloučeniny. Centrální šedá koule je zinek, modré koule jsou dusík a červené koule představují kyslík.

Prostorová struktura Zn (NO ₃) ₂. Zinek je uprostřed dusičnanových iontů. Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Dusičnan zinečnatý
• Dinitrát zinečnatý

Vlastnosti

Fyzický stav

Bezbarvá nebo bílá krystalická pevná látka.

Molekulární váha

189,40 g / mol

Bod tání

Přibližně 110 ° C.

Bod varu

Přibližně 125 ° C.

Hustota

2065 g / cm ³

Rozpustnost

Rozpustný ve vodě: 120 g / 100 g H ₂ O při 25 ° C Rozpustný v alkoholu.

pH

Jeho vodné roztoky jsou kyselé. 5% roztok má pH přibližně 5.

Chemické vlastnosti

Jako dusičnan je tato sloučenina silným oxidačním činidlem. Prudce reaguje s uhlíkem, mědí, sulfidy kovů, organickými látkami, fosforem a sírou. Při nástřiku na horké uhlí exploduje.

Na druhé straně je hygroskopický a absorbuje vodu z okolního prostředí. Při zahřátí vytváří oxid zinečnatý, oxid dusičitý a kyslík:

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

V alkalických roztocích, jako jsou roztoky NaOH, tvoří zinek v této sloučenině svůj hydroxid a další komplexní druhy:

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

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

Získání

Lze jej získat zpracováním zinku nebo oxidu zinečnatého zředěnou kyselinou dusičnou. Při této reakci se tvoří plynný vodík.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃) ₂ + H ₂ ↑

Aplikace

Při katalýze reakcí

Používá se jako katalyzátor k získání dalších chemických sloučenin, jako jsou pryskyřice a polymery. Je to kyselý katalyzátor.

Příklad pryskyřice. Bugman na Wikipedii / Public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Strukturální model polymeru. Ilmari Karonen / Public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jiný případ zrychlení reakcí je katalytický systém Zn (NO ₃) ₂ / VOC ₂ O _4, který umožňuje oxidaci a-hydroxyesterů k a-ketoesterů s konverzí 99% i při okolním tlaku a teplotě.

V kompozitních polymerech

Polymethylmethakrylátové a Zn (NO ₃) ₂ filmy byly vyvinuty s vlastnostmi elektrické vodivosti, díky nimž jsou vhodnými kandidáty pro použití v superkondenzátorech a vysokorychlostních počítačích.

V oxisales cementech

Pomocí vodných roztoků dusičnanu zinečnatého a prášku oxidu zinečnatého se získají materiály, které patří do třídy cementů generovaných reakcí na bázi kyseliny a báze.

Ty mají rozumnou odolnost vůči rozpouštění ve zředěných kyselinách a zásadách, čímž se vyvíjí odolnost vůči stlačení srovnatelná s odolností jiných cementů, jako jsou oxychloridy zinečnaté.

Tato vlastnost se zvyšuje, když se poměr ZnO / Zn (NO ₃) ₂ zvyšuje a když se zvyšuje koncentrace Zn (NO ₃) ₂ v roztoku. Získané cementy jsou zcela amorfní, to znamená, že neobsahují krystaly.

U dusičnanu zinečnatého byly provedeny testy k získání cementů. Autor: Kobthanapong. Zdroj: Pixabay.

V povlacích z oxidů zinečnatých a nanomateriálech

Zn (NO ₃) ₂ se používá k elektrolytickému nanášení velmi tenkých vrstev oxidu zinečnatého (ZnO) na různé substráty. Nanostruktury tohoto oxidu se také připravují na površích.

Nanočástice oxidu zinečnatého. Některé nanostruktury ZnO lze připravit pomocí 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 / podle / 2,5). Zdroj: Wikimedia Commons.

ZnO je materiálem velkého zájmu díky velkému množství aplikací v oblasti optoelektroniky, má také polovodičové vlastnosti a používá se v senzorech a převodnících.

V herbicidech

Dusičnan zinečnatý se používá ve spojení s některými organickými sloučeninami ke zpomalení rychlosti uvolňování určitých herbicidů do vody. Pomalé uvolňování těchto produktů umožňuje, aby byly k dispozici pro delší a je vyžadováno méně aplikací.

Při výrobě anod

Stimuluje slinovací proces a zlepšuje hustotu určitých oxidů, které se používají k výrobě anod pro palivové články. Slinování získává pevný materiál zahříváním a lisováním prášku, aniž by došlo k jeho fúzi.

Kresba toho, jak dochází k slinování dvou zrn. Zn (NO ₃) ₂ pomáhá při provádění tohoto procesu na některých komplexních oxidech. Cdang / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Zkoušenými materiály jsou komplexní oxidy stroncia, iridia, železa a titanu. Přítomnost zinku významně zvyšuje jejich elektrickou vodivost.

Další aplikace

Používá se při získávání léků. Působí jako mořidlo při aplikaci inkoustů a barviv. Slouží jako latexový koagulant. Je to zdroj zinku a dusíku v tekutých hnojivech.

Potenciální využití v inženýrství kostních tkání

Tato sloučenina se používá jako aditivum při zpracování výztuží nebo rámců pro regeneraci kostních vláken, protože umožňuje zlepšit mechanickou odolnost těchto struktur.

Bylo zjištěno, že lešení obsahující zinek je netoxické pro osteoprogenitorové buňky, podporuje aktivitu osteoblastů, buněk vytvářejících kosti a zlepšuje jejich adhezi a proliferaci.

Upřednostňuje tvorbu apatitu, což je minerál, který tvoří kosti a má také antibakteriální účinek.

Zn (NO ₃) ₂ by mohl být velmi užitečný při rekonstrukci kostní hmoty u lidí, kteří utrpěli nehody. Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Rizika

Jedná se o materiál s potenciálním rizikem požáru a výbuchu.

Není hořlavý, ale urychluje spalování hořlavých materiálů. Při velkém množství této sloučeniny v ohni nebo pokud je hořlavý materiál jemně rozdělen, může dojít k výbuchu.

Při vystavení silnému teplu vznikají toxické plyny oxidů dusíku. A pokud je expozice prováděna po dlouhou dobu, může explodovat.

Dráždí kůži, může způsobit vážné poškození očí, podráždění dýchacích cest, je toxický při požití a poškozuje zažívací trakt.

Vysoce toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky.

Reference

1. Ju, Y. et al. (2019). Nový efekt dusičnanu zinečnatého / vanadyl oxalátu pro selektivní katalytickou oxidaci ALFA-hydroxyesterů na ALFA-ketoestery s molekulárním kyslíkem: studie ATR-IR in situ. Molecules 2019, 24, 1281. Získáno z mdpi.com.
2. Mohd S., SN a kol. (2020). Formulace dusičnanu hydroxidu zinečnatého s řízeným uvolňováním interkalovaného s dodecylsulfátem sodným a anionty bispyribaku: Nový herbicidní nanokompozit pro neloupanou kultivaci. Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). Obnoveno od sciusalirect.
3. Mani, MP a kol. (2019). Obohacená mechanická pevnost a mineralizace kostí biomimetického lešení s elektrostatickým zvlákňováním naloženého olejem Ylang Ylang a dusičnanem zinečnatým pro tkáňové inženýrství. Polymers 2019, 11, 1323. Obnoveno z mdpi.com.
4. Kim, KI a kol. (2018). Účinky dusičnanu zinečnatého jako slinovacího prostředku 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). Obnoveno z sciposedirect.com.
5. Prasad, BE a kol. (2012). Elektrodepozice povlaku ZnO z vodných lázní Zn (NO ₃) ₂: vliv koncentrace Zn, depoziční teploty a času na orientaci. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). Obnoveno z odkazu.springer.com.
6. Bahadur, H. a Srivastava, AK (2007). Morfologie tenkých filmů ZnO odvozených od Sol-Gel za použití různých prekurzorových materiálů a jejich nanostruktur. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. Obnoveno z odkazu.springer.com.
7. Nicholson, JW a Tibaldi, JP (1992). Tvorba a vlastnosti cementu připraveného z oxidu zinečnatého a vodných roztoků dusičnanu zinečnatého. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). Obnoveno z odkazu.springer.com.
8. Lide, DR (editor) (2003). CRC Příručka chemie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
9. Maji, P. a kol. (2015). Vliv plniva Zn (NO ₃) ₂ na dielektrickou permitivitu a elektrický modul PMMA. Bull Mater Sci 38, 417-424 (2015). Obnoveno z odkazu.springer.com.
10. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Dusičnan zinečnatý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju. (2020). Dusičnan zinečnatý - Zn (NO3) 2. Obnoveno z byjus.com.
12. Americké prvky. Dusičnan zinečnatý. Obnoveno z webu americanelements.com.
13. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.