- Struttura
- Proprietà del fosfato di zinco
- Aspetto fisico
- Massa molare
- Punto di fusione
- Punto di ebollizione
- Densità
- Indice di rifrazione
- Solubilità dell'acqua
- punto d'infiammabilità
- applicazioni
- Cosmetici
- Agente antibatterico
- Cemento dentale
- Rivestimento anticorrosivo
- Riferimenti
Il fosfato di zinco è un composto inorganico con la formula chimica Zn 3 (PO 4 ) 2 , ma si trova in natura nella sua forma tetraidrata, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O nella speranza minerale e parahopeíta . Allo stesso modo, una varietà di base di esso si trova nella tarbutite minerale, Zn 2 (PO 4 ) (OH). Questi minerali sono formati dall'ossidazione della sfalerite in acque ricche di fosfati.
Tutti gli usi conosciuti di questo composto sono basati su Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, poiché le sue molecole d'acqua gli conferiscono la proprietà di essere un buon fissante. Pertanto, la sua forma anidra in quanto tale manca di utilizzi di grande richiesta economica.
Frammenti di fosfato di zinco. Fonte: interesse chimico
Come si può vedere nell'immagine sopra, il fosfato di zinco è un solido bianco, presente sotto forma di polvere o incrostato in piccoli pezzi. Il suo colore bianco è stato utilizzato nella formulazione di prodotti cosmetici, nonché nella preparazione di cementi dentali e cementi pozzolanici fosfatici.
Il fosfato di zinco è un agente anticorrosivo che è stato utilizzato nei processi per l'elettrodeposizione di minerali di zinco (speranza e fosfofillite) sulla superficie degli acciai.
Struttura
La formula Zn 3 (PO 4 ) 2 indica che gli ioni Zn 2+ e PO 4 3- costituiscono il sale in un rapporto 3: 2, il che significa che per ogni tre cationi Zn 2+ ci sono due PO 4 3- anioni . Questi ioni interagiscono tra loro elettrostaticamente, stabilendo così un forte legame ionico a causa dell'entità delle loro cariche. Entrambi gli ioni sono polivalenti.
Zn 2+ e PO 4 3- finiscono quindi per orientarsi nello spazio fino a definire una struttura ordinata e ripetitiva: un cristallo di fosfato di zinco. Questo cristallo adotta una struttura monoclina, α-Zn 3 (PO 4 ) 2 . Sembra essere in grado di subire transizioni di fase verso altre forme polimorfiche: β-Zn 3 (PO 4 ) 2 e γ- Zn 3 (PO 4 ) 2 , tutte dipendenti dalla temperatura.
I tre polimorfi sono isostrutturali, differiscono solo per l'orientamento spaziale dei loro ioni; cioè, hanno diversi gruppi spaziali.
D'altra parte, il fosfato di zinco tende ad apparire principalmente come un idrato: Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, la cui struttura cristallina è anche monoclina. Questa volta gli ioni sono accompagnati da quattro molecole d'acqua, che interagiscono con loro attraverso forze dipolo-ioniche e legami idrogeno.
Proprietà del fosfato di zinco
Fosfato di zinco. Ondřej Mangl
Aspetto fisico
Solido bianco polveroso.
Massa molare
454,11 g / mol
Punto di fusione
900 ºC
Punto di ebollizione
Nessuna informazione. Ciò potrebbe essere dovuto alla possibile decomposizione termica o all'indisponibilità delle condizioni di pressione per l'ebollizione del liquido salino.
Densità
3.998 g / cm 3
Indice di rifrazione
1.595.
Solubilità dell'acqua
Insolubile. Ciò è dovuto in parte al legame ionico tra gli ioni Zn 2+ e PO 4 3- , che aumenta l'energia del reticolo cristallino quando il sale si dissolve in acqua.
punto d'infiammabilità
Il fosfato di zinco è una sostanza non infiammabile.
applicazioni
Gli usi del fosfato di zinco corrispondono a quelli del suo tetraidrato, Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, poiché è la sua forma predominante e si trova anche nei minerali della speranza e della paraopite. Pertanto, non è noto se la sua forma anidra, Zn 3 (PO 4 ) 2 , abbia un uso specifico.
Cosmetici
Il fosfato di zinco è stato utilizzato come pigmento bianco, in sostituzione degli ossidi di zinco e titanio nei prodotti cosmetici e di bellezza. Il materiale, morbido al tatto, di piccole particelle rotonde per coprire la superficie della pelle senza filtrare attraverso i suoi pori, è sintetizzato da una miscela di acido fosforico, H 3 PO 4 , e nitrato di zinco, Zn (NO 3 ) 2 .
Pertanto, i pigmenti di fosfato di zinco bianco vengono preparati variando i rapporti Zn / P. Per questo, mescolando i reagenti, vengono aggiunte quantità variabili di H 3 PO 4 e Zn (NO 3 ) 2 , fino ad ottenere il prodotto con le migliori proprietà cosmetiche.
In uno studio condotto dalla Kyoto Prefectural University, hanno scoperto che i pigmenti preparati con un rapporto Zn / P pari a 2/1, 1/1 e 3/2 mostravano le migliori riflettanze; hanno quindi illuminato i volti di chi ha applicato il cosmetico rispetto alla luminosità di altre formulazioni.
Agente antibatterico
Le nanoparticelle di fosfato di zinco sono nell'arsenale destinato a combattere i microbi e, quindi, essere un'alternativa all'uso degli antibiotici. In questo modo si riduce la resistenza costante e progressiva che i batteri sviluppano verso gli antibiotici, cercando al tempo stesso di ridurre le spese nel trattamento delle malattie infettive.
Queste nanoparticelle hanno mostrato una grande attività antibatterica contro i batteri coliformi, uno studio che è stato verificato nei ratti senza causare stress ossidativo.
Cemento dentale
Il fosfato di zinco viene utilizzato per preparare il cemento fosfato, che viene utilizzato nei restauri di molti materiali; tra questi, i nostri stessi denti, che si comportano come un cemento dentale molto popolare in odontoiatria da molto tempo. Questo cemento fosfatico viene utilizzato per fissare e unire più solidi contemporaneamente.
Il fosfato di zinco viene utilizzato per la produzione di cementi dentali.
Si prepara sciogliendo gli ossidi di zinco e magnesio in acido fosforico, motivo per cui sono presenti gli ioni Zn 2+ e Mg 2+ , che formano strutture complesse. Questo cemento dentale è essenziale per la cementazione finale dei denti. Tuttavia, a causa della sua acidità, il cemento policarbossilato viene utilizzato invece per i pazienti che sono troppo sensibili ad esso.
Rivestimento anticorrosivo
Analogamente al cemento, anche la superficie degli acciai può essere fosfatata.
Per questo, i pezzi di acciaio vengono introdotti in un bagno di acido fosforico alcalinizzato e, dopo aver fornito una corrente elettrica, si forma sulla loro superficie un film protettivo composto da speranza (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O) e fosfofillite . (Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O), quest'ultimo composto essendo il più resistente contro mezzi fortemente alcalini.
Le reazioni chimiche coinvolte sono le seguenti:
3Zn 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
2Zn 2+ + Fe 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
Il problema con questi rivestimenti risiede nel loro grado di porosità, poiché lascia i fianchi esposti dove l'acciaio può subire corrosione.
D'altra parte, il cemento pozzolanico contenente fosfato di zinco è stato utilizzato per lo sviluppo di calcestruzzi più resistenti alla corrosione.
In generale, la proprietà anticorrosiva del fosfato di zinco è stata utilizzata come rivestimento per le pareti prima dell'applicazione degli strati di vernice, in modo che durino più a lungo e mostrino colori migliori.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Fosfato di zinco. Estratto da: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Fosfato di zinco. ScienceDirect. Estratto da: sciencedirect.com
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2020). Fosfato di zinco. Database PubChem., CID = 24519. Estratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). Effetto di inibizione dei bagni naturali di pozzolana e fosfato di zinco sulla corrosione dell'acciaio di rinforzo. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H. e Haruki, M. (2014). Rapporto di miscelazione di nitrato di zinco e acido fosforico per la preparazione di pigmenti bianchi di fosfato di zinco. Ceramica, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanoparticelle a base di fosfato di zinco come nuovo agente antibatterico: studio in vivo sui ratti dopo l'esposizione alimentare. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8