สังกะสีไนเตรต: โครงสร้างคุณสมบัติการได้รับการใช้งาน - เคมี - 2025

ไนเตรตสังกะสีเป็นสารอนินทรีประกอบด้วยองค์ประกอบสังกะสี (Zn) ไนโตรเจน (N) และออกซิเจน (O) สถานะออกซิเดชั่นของสังกะสีคือ +2 ไนโตรเจนเท่ากับ +5 และออกซิเจนเท่ากับ -2

สูตรทางเคมีของมันคือ Zn (NO ₃ ) 2 เป็นของแข็งผลึกไม่มีสีซึ่งมีแนวโน้มที่จะดูดซับน้ำจากสิ่งแวดล้อม สามารถหาได้โดยการบำบัดโลหะสังกะสีด้วยกรดไนตริกเจือจาง เป็นสารประกอบออกซิไดซ์อย่างรุนแรง

สังกะสีไนเตรต Zn (NO ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / สาธารณสมบัติ ที่มา: Wikimedia Commons

ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์และช่วยให้ได้พอลิเมอร์คอมโพสิตที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ใช้เพื่อสร้างชั้นของวัสดุที่มีประโยชน์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

เป็นส่วนหนึ่งของปุ๋ยน้ำและสารเคมีกำจัดวัชพืชบางชนิดที่ปล่อยช้า ช่วยในการเตรียมออกไซด์เชิงซ้อนปรับปรุงความหนาแน่นและการนำไฟฟ้า

ได้รับการทดสอบอย่างประสบความสำเร็จในการได้รับโครงสร้างที่ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างและการเติบโตของเนื้อเยื่อกระดูกปรับปรุงกระบวนการนี้และมีประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรีย

แม้ว่าจะไม่ติดไฟ แต่ก็สามารถเร่งการเผาไหม้ของสารเช่นถ่านหินหรือวัสดุอินทรีย์ มันระคายเคืองต่อผิวหนังตาและเยื่อเมือกและเป็นพิษร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ

โครงสร้าง

สังกะสีไนเตรตเป็นสารประกอบไอออนิก มีไอออนบวก (Zn ²⁺ ) และแอนไอออนโมโนวาเลนต์สองตัว (NO ₃ ^- ) ไนเตรตแอนไอออนเป็นไอออนโพลีอะตอมที่เกิดจากอะตอมไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน +5 โควาเลนต์ถูกผูกมัดกับออกซิเจนสามอะตอมโดยมีความจุ -2

โครงสร้างไอออนิกของสังกะสีไนเตรต Edgar181 / สาธารณสมบัติ ที่มา: Wikimedia Commons

ภาพด้านล่างแสดงโครงสร้างเชิงพื้นที่ของสารประกอบนี้ ทรงกลมสีเทาตรงกลางคือสังกะสีทรงกลมสีน้ำเงินคือไนโตรเจนและทรงกลมสีแดงแสดงถึงออกซิเจน

โครงสร้างเชิงพื้นที่ของ Zn (NO ₃ ) ₂ . สังกะสีอยู่ตรงกลางของไนเตรตไอออน Grasso Luigi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ศัพท์เฉพาะ

• สังกะสีไนเตรต
• สังกะสีไดไนเตรต

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ของแข็งผลึกไม่มีสีหรือสีขาว

น้ำหนักโมเลกุล

189.40 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

ประมาณ 110 ºC

จุดเดือด

ประมาณ 125 ºC

ความหนาแน่น

2,065 ก. / ซม. ³

การละลาย

ละลายในน้ำ: 120 g / 100 g H ₂ O ที่ 25 ° C ละลายในแอลกอฮอล์

พีเอช

สารละลายที่เป็นน้ำมีฤทธิ์เป็นกรด สารละลาย 5% มีค่า pH ประมาณ 5

คุณสมบัติทางเคมี

สารประกอบนี้เป็นสารออกซิแดนท์อย่างแรง ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับคาร์บอนทองแดงโลหะซัลไฟด์อินทรียวัตถุฟอสฟอรัสและกำมะถัน ถ้าพ่นบนถ่านหินร้อนจะระเบิด

ในทางกลับกันมันดูดความชื้นและดูดซับน้ำจากสิ่งแวดล้อม หากได้รับความร้อนจะก่อตัวเป็นสังกะสีออกไซด์ไนโตรเจนไดออกไซด์และออกซิเจน:

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

ในสารละลายอัลคาไลน์เช่น NaOH สังกะสีในสารประกอบนี้ก่อตัวเป็นไฮดรอกไซด์และสายพันธุ์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ :

Zn (ไม่ใช่₃ ) ₂ + 2 OH ^- → Zn (OH) ₂ + 2 ไม่ใช่₃ ^-

Zn (โอไฮโอ) ₂ + 2 โอไฮโอ^- → ^2-

การได้รับ

สามารถหาได้โดยการบำบัดสังกะสีหรือซิงค์ออกไซด์ด้วยกรดไนตริกเจือจาง ก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

การประยุกต์ใช้งาน

ในการเร่งปฏิกิริยา

ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้ได้สารประกอบทางเคมีอื่น ๆ เช่นเรซินและโพลีเมอร์ มันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยากรด

ตัวอย่างเรซิน Bugman ที่ English Wikipedia / โดเมนสาธารณะ ที่มา: Wikimedia Commons

แบบจำลองโครงสร้างของพอลิเมอร์ Ilmari Karonen / สาธารณสมบัติ ที่มา: Wikimedia Commons

อีกกรณีหนึ่งของการเร่งปฏิกิริยาคือระบบเร่งปฏิกิริยาของ Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O ₄ซึ่งช่วยให้การออกซิเดชั่นของα-hydroxyesters เป็นα-ketoesters ด้วยการแปลง 99% แม้ที่ความดันและอุณหภูมิแวดล้อม

ในโพลีเมอร์ผสม

ฟิล์ม Polymethylmethacrylate และ Zn (NO ₃ ) ₂ได้รับการพัฒนาให้มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าซึ่งทำให้เหมาะสำหรับใช้ใน supercapacitors และคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง

ในซีเมนต์ออกไซด์

ด้วยสารละลายสังกะสีไนเตรตและผงสังกะสีออกไซด์จะได้วัสดุที่อยู่ในระดับของซีเมนต์ที่เกิดจากปฏิกิริยากรดเบส

สิ่งเหล่านี้มีความต้านทานที่เหมาะสมในการละลายในกรดและด่างที่เจือจางทำให้มีความต้านทานต่อการบีบอัดที่เทียบเท่ากับซีเมนต์อื่น ๆ เช่นสังกะสีออกซีคลอไรด์

คุณสมบัตินี้จะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราส่วน ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂เพิ่มขึ้นและเมื่อความเข้มข้นของ Zn (NO ₃ ) ₂ในสารละลายเพิ่มขึ้น ปูนซิเมนต์ที่ได้นั้นมีลักษณะเป็นสัณฐานอย่างสมบูรณ์กล่าวคือไม่มีผลึก

ด้วยสังกะสีไนเตรตได้ทำการทดสอบเพื่อให้ได้ซีเมนต์ ผู้แต่ง: กอบธนพงศ์. ที่มา: Pixabay

ในการเคลือบสังกะสีออกไซด์และวัสดุนาโน

Zn (NO ₃ ) ₂ใช้สำหรับการสะสมด้วยไฟฟ้าของสังกะสีออกไซด์ (ZnO) ชั้นบาง ๆ บนพื้นผิวต่างๆ โครงสร้างนาโนของออกไซด์นี้ยังเตรียมไว้บนพื้นผิว

อนุภาคนาโนของสังกะสีออกไซด์ บางโครงสร้างนาโนซิงค์ออกไซด์สามารถเตรียมได้ด้วยสังกะสี (NO ₃ ) 2 Verena Wilhelmi, Ute Fischer, Heike Weighardt, Klaus Schulze-Osthoff, Carmen Nickel, Burkhard Stahlmecke, Thomas AJ Kuhlbusch, Agnes M.Sherbart, Charlotte Esser, Roel PF Schins, Catrin Albrecht / CC BY (https://creativecommons.org/ ใบอนุญาต / by / 2.5) ที่มา: Wikimedia Commons

ZnO เป็นวัสดุที่น่าสนใจอย่างมากเนื่องจากมีการใช้งานมากมายในด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์และใช้ในเซ็นเซอร์และตัวแปลงสัญญาณ

ในสารเคมีกำจัดวัชพืช

สังกะสีไนเตรตถูกนำมาใช้ร่วมกับสารประกอบอินทรีย์บางชนิดเพื่อชะลออัตราการปลดปล่อยสารเคมีกำจัดวัชพืชบางชนิดลงในน้ำ การเปิดตัวผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช้าทำให้สามารถใช้งานได้นานขึ้นและต้องใช้แอปพลิเคชันน้อยลง

ในการผลิตขั้วบวก

ช่วยกระตุ้นกระบวนการเผาและปรับปรุงความหนาแน่นของออกไซด์บางชนิดที่ใช้ในการสร้างแอโนดสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง การเผาคือการได้รับวัสดุที่เป็นของแข็งโดยการให้ความร้อนและการบีบอัดผงโดยไม่ต้องหลอมรวม

การวาดภาพว่าการเผาของธัญพืชสองชนิดเกิดขึ้นได้อย่างไร Zn (NO ₃ ) ₂ช่วยในการดำเนินการของกระบวนการนี้กับออกไซด์ที่ซับซ้อนบางชนิด Cdang / สาธารณสมบัติ ที่มา: Wikimedia Commons

วัสดุที่ทดสอบ ได้แก่ ออกไซด์เชิงซ้อนของสตรอนเทียมอิริเดียมเหล็กและไทเทเนียม การมีสังกะสีช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของสิ่งเหล่านี้อย่างมีนัยสำคัญ

แอพอื่น ๆ

ใช้ในการรับยา ทำหน้าที่เป็นตัวแทนในการใช้หมึกและสี ทำหน้าที่เป็นสารตกตะกอนน้ำยาง เป็นแหล่งของสังกะสีและไนโตรเจนในปุ๋ยน้ำ

การใช้งานที่เป็นไปได้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก

สารประกอบนี้ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในการเสริมกำลังหรือโครงร่างสำหรับการสร้างเส้นใยกระดูกใหม่เนื่องจากช่วยปรับปรุงความต้านทานเชิงกลของโครงสร้างเหล่านี้

โครงกระดูกที่มีสังกะสีพบว่าไม่เป็นพิษต่อเซลล์สร้างกระดูกสนับสนุนการทำงานของเซลล์สร้างกระดูกซึ่งเป็นเซลล์สร้างกระดูกและช่วยเพิ่มการยึดเกาะและการเพิ่มจำนวน

ชอบการสร้างอะพาไทต์ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่สร้างกระดูกและยังมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย

Zn (NO ₃ ) ₂อาจมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการสร้างกระดูกใหม่ในผู้ที่ประสบอุบัติเหตุ Mariano Coretti / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ความเสี่ยง

เป็นวัสดุที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้และการระเบิด

ไม่ติดไฟ แต่เร่งการเผาไหม้ของวัสดุที่ติดไฟได้ หากสารประกอบนี้จำนวนมากเกี่ยวข้องกับการเกิดไฟไหม้หรือหากวัสดุที่ติดไฟได้ถูกแบ่งออกอย่างประณีตอาจเกิดการระเบิดได้

เมื่อได้รับความร้อนสูงจะเกิดก๊าซพิษของไนโตรเจนออกไซด์ และถ้าเปิดรับแสงเป็นเวลานานก็สามารถระเบิดได้

มันระคายเคืองต่อผิวหนังอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อดวงตาการระคายเคืองต่อทางเดินหายใจเป็นพิษหากกลืนกินและทำให้ระบบทางเดินอาหารเสียหาย

เป็นพิษร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำและมีผลกระทบระยะยาว

อ้างอิง

1. Ju, Y. และคณะ (2019). ผลใหม่ของสังกะสีไนเตรต / วานาเดลออกซาเลตสำหรับการออกซิเดชั่นตัวเร่งปฏิกิริยาของ ALFA-Hydroxy Esters ต่อ ALFA-Keto Esters ด้วยออกซิเจนระดับโมเลกุล: การศึกษา ATR-IR ในแหล่งกำเนิด โมเลกุล 2019, 24, 1281 กู้คืนจาก mdpi.com.
2. Mohd S. , SN และคณะ (2020) สูตรควบคุมการปลดปล่อยของสังกะสีไฮดรอกไซด์ไนเตรตที่ผสมกับโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตและแอนไอออนไบไพริแบค: นาโนคอมโพสิตสารกำจัดวัชพืชชนิดใหม่สำหรับการเพาะปลูกข้าวเปลือก Arabian Journal of Chemistry 13, 4513-4527 (2020). กู้คืนจาก sciencedirect
3. Mani, MP และคณะ (2019). เสริมความแข็งแรงเชิงกลและการสร้างแร่กระดูกของโครงนั่งร้านชีวมิเมติก Electrospun ด้วยน้ำมันกระดังงาและไนเตรตสังกะสีสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก โพลีเมอร์ 2019, 11, 1323 กู้คืนจาก mdpi.com.
4. Kim, KI และคณะ (2561). ผลของสังกะสีไนเตรตเป็นสารช่วยในการเผาต่อลักษณะทางเคมีไฟฟ้าของ Sr _0.92 Y _0.08 TiO _3-DELTAและ Sr _0.92 Y _0.08 Ti _0.6 Fe _0.4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018) กู้คืนจาก sciencedirect.com.
5. Prasad, BE et al. (2555). Electrodeposition ของการเคลือบ ZnO จากน้ำ Zn (NO ₃ ) ₂อ่าง: ผลของความเข้มข้นของ Zn อุณหภูมิการสะสมและเวลาในการวางแนว J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012) กู้คืนจาก link.springer.com.
6. Bahadur, H. และ Srivastava, AK (2007). สัณฐานวิทยาของ Sol-Gel ที่ได้มาจากฟิล์มบาง ๆ ของ ZnO โดยใช้วัสดุตั้งต้นที่แตกต่างกันและโครงสร้างนาโน Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. กู้คืนจาก link.springer.com.
7. Nicholson, JW และ Tibaldi, JP (1992). การก่อตัวและคุณสมบัติของปูนซีเมนต์ที่เตรียมจากซิงค์ออกไซด์และสารละลายสังกะสีไนเตรตในน้ำ J Mater วิทย์ 27, 2420-2422 (2535). กู้คืนจาก link.springer.com.
8. Lide, DR (บรรณาธิการ) (2546). คู่มือ CRC เคมีและฟิสิกส์. 85 ^TH CRC กด
9. Maji, P. et al. (2558). ผลกระทบของฟิลเลอร์Zn (NO ₃ ) ₂ต่อการอนุญาตเป็นฉนวนและโมดูลัสไฟฟ้าของ PMMA Bull Mater Sci 38, 417-424 (2558). กู้คืนจาก link.springer.com.
10. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019). สังกะสีไนเตรต กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Byju's. (2020) สังกะสีไนเตรต - Zn (NO3) 2. กู้คืนจาก byjus.com.
12. องค์ประกอบอเมริกัน สังกะสีไนเตรต กู้คืนจาก americanelements.com.
13. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons