KẼM CACBONAT (ZNCO3): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các cacbonat kẽm là một hợp chất vô cơ bao gồm các yếu tố kẽm (Zn), carbon (C) và oxy (O). Công thức hóa học của nó là ZnCO ₃ . Kẽm có trạng thái oxi hóa +2, cacbon +4 và oxi -2.

Nó là một chất rắn không màu hoặc màu trắng được tìm thấy trong tự nhiên, tạo thành khoáng vật smithsonite, trong đó nó có thể đơn lẻ hoặc cùng với các nguyên tố khác như coban hoặc đồng, tạo cho nó màu tím hoặc xanh lục tương ứng.

Smithsonite, khoáng chất ZnCO ₃ . Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

ZnCO ₃ hầu như không tan trong nước, nhưng nó tan dễ dàng trong axit loãng, vì ion cacbonat trong môi trường axit tạo thành axit cacbonic (H ₂ CO ₃ ), sau đó trở thành khí CO ₂ và nước.

Nó được sử dụng như một chất khử trùng trong vết thương của động vật và đôi khi được cung cấp trong chế độ ăn uống để ngăn ngừa các bệnh do thiếu kẽm.

Nó dùng để trì hoãn sự cháy của một số sợi, nhựa và cao su khi chúng tiếp xúc với lửa. Nó cho phép tách các khoáng chất asen độc hại ra khỏi các loại đá khác một cách an toàn.

Nó đã được sử dụng trong kem đánh răng để phục hồi ngà răng trên răng trải qua quá trình làm trắng.

Kết cấu

ZnCO ₃ được tạo thành từ cation Zn ²⁺ và anion CO ₃ ^2- . Cacbon trong ion cacbonat có trạng thái oxi hóa +4. Ion này có cấu trúc phẳng với ba nguyên tử oxy bao quanh nguyên tử cacbon.

Cấu trúc hóa học của kẽm cacbonat. Tác giả / Miền công khai không xác định. Nguồn: Wikimedia Commons.

Danh pháp

• Kẽm cacbonat
• Kẽm Monocarbonate
• Axit cacbonic muối kẽm
• Smithsonite
• Kẽm spar

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn kết tinh không màu hoặc trắng. Tinh thể hình thoi.

Kẽm cacbonat. Ondřej Mangl / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trọng lượng phân tử

125,4 g / mol

Độ nóng chảy

Ở 140ºC, nó bị phân hủy mà không tan chảy.

Tỉ trọng

4,398 g / cm ³ ở 20 ° C.

Độ hòa tan

Thực tế không tan trong nước: 0,000091 g / 100 g H ₂ O ở 20 ° C. Tan trong dung dịch axit loãng, kiềm và muối amoni. Không hòa tan trong amoniac, rượu và axeton.

Tính chất hóa học

Phản ứng với axit tạo thành carbon dioxide:

ZnCO ₃ + 2 H ⁺ → Zn ²⁺ + H ₂ O + CO ₂ ↑

Nó hòa tan trong bazơ tạo thành hydroxit, một phần hòa tan tạo thành ion zincate:

ZnCO ₃ + 2 OH ^- → Zn (OH) ₂ + CO ₃ ^2-

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

Nó không dễ cháy. Khi bị nung nóng để phân hủy, nó tạo ra oxit kẽm và carbon dioxide, nhưng nó thậm chí có thể thải ra carbon monoxide (CO).

ZnCO ₃ + nhiệt → ZnO + CO ₂ ↑

Thu được

Nó thu được bằng cách nghiền khoáng smithsonite, trước đây được gọi là kẽm spar.

Nó cũng có thể được điều chế bằng cách trộn dung dịch natri cacbonat với muối kẽm, chẳng hạn như kẽm sunfat. Natri sunfat vẫn bị hòa tan và kẽm cacbonat kết tủa:

ZnSO ₄ + Na ₂ CO ₃ → ZnCO ₃ ↓ + Na ₂ SO ₄

Các ứng dụng

Trong điều trị y tế

Hợp chất này làm cho nó có thể thu được một số sản phẩm dược phẩm. Nó được áp dụng cho vùng da bị viêm dưới dạng bột hoặc kem dưỡng da.

Trong các ứng dụng thú y

ZnCO ₃ đóng vai trò như một chất làm se, sát trùng và bảo vệ vết thương tại chỗ ở động vật.

Nó cũng giúp ngăn ngừa các bệnh do thiếu kẽm, vì vậy nó được sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống của một số động vật, với điều kiện là lượng sử dụng phải nằm trong tiêu chuẩn do các cơ quan y tế thiết lập.

Kẽm cacbonat đôi khi được sử dụng như một vi chất dinh dưỡng để phòng bệnh cho lợn. Không rõ tác giả / CC0. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong các đợt bùng phát bệnh parakeratosis ở lợn, nó được thêm vào chế độ ăn của chúng. Bệnh này là một sự thay đổi của da trong đó lớp sừng không được hình thành một cách chính xác.

Là chất chống cháy

Nó được sử dụng làm chất độn chống cháy cho cao su và nhựa tiếp xúc với nhiệt độ cao. Bảo vệ sợi dệt khỏi lửa.

Trong trường hợp vải dệt bằng cotton, nó được bôi lên vải cùng với một số chất kiềm. Điều này tấn công trực tiếp vào các nhóm hydroxyl chính (–CH ₂ OH) của xenlulo và chuyển chúng thành natri xenlulo (–CH ₂ ONa).

Sự phá vỡ các liên kết xenlulo bởi kiềm tạo điều kiện cho khả năng thâm nhập cao hơn của các chuỗi của cấu trúc xenluloza chặt chẽ, do đó nhiều ZnCO _{3 hơn} đi vào vùng vô định hình của vùng này và sự phân tán của nó được tạo điều kiện.

Một số loại vải bông có thể chứa ZnCO ₃ trong sợi của chúng để làm cho chúng chống cháy. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauer Công việc cải tiến: Socky / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Kết quả là, lượng khí cháy có thể sinh ra khi cháy được giảm thiểu.

Trong điều trị nha khoa

Một số loại kem đánh răng có thành phần là tinh thể nano kẽm cacbonat và hydroxyapatite được bôi thường xuyên lên răng sẽ làm giảm quá mẫn hiệu quả hơn những loại có chứa fluor.

Các tinh thể nano ZnCO ₃ và hydroxyapatite có kích thước, hình dạng, thành phần hóa học và độ kết tinh tương tự như ngà răng, vì vậy các ống tủy răng có thể được đóng lại khi ứng dụng các vật liệu này.

Các hạt nano ZnCO ₃ -hydroxyapatite đã được thử nghiệm thành công để giảm độ nhạy cảm ở răng tẩy trắng. Tác giả: Ảnh Mix. Nguồn: Pixabay.

Loại kem đánh răng này tỏ ra hữu ích sau các quá trình làm trắng răng.

Để tách các khoáng chất nguy hiểm khỏi asen

Các phương pháp tách khoáng thạch tín ra khỏi đá sunfua (như galenit, chalcopyrit và pyrit) bằng cách sử dụng ZnCO _{3 đã được} thử nghiệm . Khoáng chất giàu asen phải được tách biệt với các khoáng chất khác vì nguyên tố này là một chất ô nhiễm rất độc hại đối với chúng sinh.

Để đạt được điều này, hỗn hợp đá mài được xử lý bằng dung dịch kẽm sulfat và natri cacbonat ở độ pH 7,5-9,0 và hợp chất xanthat.

Arsenopyrit. Khoáng chất này phải được tách biệt với các loại khác vì nó chứa chất độc asen. Sự phân tách có thể đạt được bằng kẽm cacbonat. James St. John / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

Hiệu quả của công thức được cho là do sự hình thành các hạt ZnCO ₃ nhỏ trên bề mặt của arsenopyrit, làm cho nó ưa nước (tương tự như nước), do đó nó không thể bám vào bọt khí và không thể nổi, kết tủa và phân tách. của các khoáng chất khác.

Để thu được các hợp chất kẽm khác

Kẽm cacbonat đã được sử dụng để thu được cấu trúc nano kẽm borat kỵ nước có công thức 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3.5H ₂ O. Vật liệu này có thể được sử dụng làm chất phụ gia chống cháy trong polyme, gỗ và dệt.

Trong việc thu hồi kẽm từ nước thải

Nước tổng hợp giàu ion kẽm bị loại bỏ bởi quá trình lắng đọng điện có thể được xử lý bằng công nghệ tầng sôi sử dụng natri cacbonat để kết tủa ZnCO ₃ .

Khi Zn ^{2+ được} kết tủa dưới dạng cacbonat, nồng độ của nó giảm, chất rắn thu được được lọc và nước có thể được xử lý một cách an toàn. ZnCO ₃ kết tủa có độ tinh khiết cao.

Những ứng dụng khác

Nó cho phép điều chế các hợp chất kẽm khác. Nó được sử dụng trong mỹ phẩm. Nó phục vụ như một chất màu và được sử dụng trong sản xuất đồ gốm sứ, đồ gốm và đồ gốm.

Rủi ro

Hít phải bụi ZnCO ₃ có thể gây khô họng, ho, tức ngực, sốt và đổ mồ hôi. Ăn phải nó gây buồn nôn và nôn.

Ảnh hưởng đến môi trường

Rủi ro chính là ảnh hưởng của nó đến môi trường, vì vậy cần tránh để nó lây lan trong đó. Nó rất độc đối với đời sống thủy sinh với hậu quả là tồn tại trong các sinh vật sống.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Kẽm cacbonat. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (chủ biên) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Lần ^thứ 85 CRC Press.
3. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
4. Sharma, V. và cộng sự. (2018). Tổng hợp các sợi nano kẽm cacbonat, một chất chống cháy tiềm năng cho hàng dệt bông. Xenlulozơ 25, 6191-6205 (2018). Được khôi phục từ link.springer.com.
5. Guan, Y. và cộng sự. (Năm 2020). ZnCO3 dạng keo như một chất khử mạnh mẽ của Arsenopyrite trong bột giấy có tính kiềm yếu và cơ chế tương tác. Khoáng sản 2020, 10, 315. Phục hồi từ mdpi.com.
6. Các bệnh về da, mắt, kết mạc và tai ngoài. (2017). Trong Thuốc thú y (Ấn bản thứ mười một). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
7. Hannig, M. và Hannig, C. (2013). Vật liệu nano sinh học trong Nha khoa Dự phòng. Trong vật liệu nano sinh học trong Nha khoa lâm sàng. Chương 8. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
8. Tugrul, N. và cộng sự. (2015). Tổng hợp cấu trúc nano kỵ nước kẽm borat từ kẽm cacbonat, và mô tả đặc tính của sản phẩm. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Được khôi phục từ link.springer.com.
9. de Luna, MDG, et al. (Năm 2020). Thu hồi hạt kẽm từ nước thải xi mạ điện tổng hợp sử dụng quy trình kết tinh đồng nhất tầng sôi. Int. J. Environ. Khoa học viễn tưởng Technol. 17, 129-142 (năm 2020). Được khôi phục từ link.springer.com.