Monohydrát hydroxidu chloridu zinečnatého - Zinc chloride hydroxide monohydrate

Monohydrát hydroxidu chloridu zinečnatého
TBZC krystal
Jména
Název IUPAC
Monohydrát hydroxidu chloridu zinečnatého
Ostatní jména
Tetrabasický hydrát chloridu zinečnatého
Základní chlorid zinečnatý
Hydroxychlorid zinečnatý
Oxychlorid zinečnatý
Mikroživiny TBZC
Chemlock's Nurilock TB [Z] C
Identifikátory
Vlastnosti
Zn5(ACH)8Cl2· H2Ó
Molární hmotnost551.88
VzhledBílá krystalická pevná látka
Hustota3,3 g / cm3
Nerozpustný ve vodě, pH 6,9 měřeno metodou EPA SW846-9045
RozpustnostNerozpustný v organických rozpouštědlech
Struktura
Šestihranný
Osmiboká a čtyřboká
Nebezpečí
Bezpečnostní list[1]
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Monohydrát hydroxidu chloridu zinečnatého je hydroxyzloučenina zinku s chemický vzorec Zn5(ACH)8Cl2· H2O. Často se označuje jako tetrabazický chlorid zinečnatý (TBZC), zásaditý chlorid zinečnatý, hydroxychlorid zinečnatý nebo oxychlorid zinečnatý. Je to bezbarvá krystalická pevná látka nerozpustná ve vodě. Ukázalo se, že jeho přirozeně se vyskytující forma, simonkolleit, je žádoucí doplněk výživy pro zvířata.

Přirozený výskyt

Přirozeně se vyskytující minerální forma, simonkolleit, byl popsán jako nový minerál v roce 1985 pro vzorky odebrané v Richelsdorfu v Německu. Je to vzácný sekundární minerál vzniklý zvětráváním zinku struska, a je spojován s nativním zinkem, hydrocerusit, diaboleit, zinku a hydrozincite. Je pojmenována po Wernerovi Simonovi a Kurtu Kolleovi, sběrateli minerálů v Cornbergu poblíž Michelsdorfu, kteří předložili vzorky k šetření. Simonkolleit se často vyskytuje jako produkt koroze kovů obsahujících Zn.[1][2][3][4]

Struktura

Simonkolleite je rhombohedral, vesmírná skupina R3m. V Simonkolleite jsou dvě krystalograficky odlišná místa zinku, obě jsou plně obsazena zinkem. Místo Zn (1) je koordinováno šesti hydroxylovými (OH) skupinami v oktaedrické geometrii [Zn (OH)6]. Místo Zn (2) je koordinováno třemi skupinami OH a jedním atomem Cl v čtyřboké geometrii [Zn (OH)3Cl]. [Zn (OH)6] oktaedry tvoří dioktaedrickou vrstvu se sdílením okrajů podobnou té, která byla pozorována u dioktaedrických slíd. Na každém místě prázdného osmistěnu je [Zn (OH)3Cl] čtyřstěn je připojen ke třem anionům listu a směřuje od listu. Mezi sousedními listy jsou vsunuty intersticiální voda (H2O) skupiny. Listy jsou drženy pohromadě vodíkovou vazbou z OH skupin jednoho listu na Cl aniony sousedních listů a na intersticiální H2O skupiny. [Zn (OH)6] oktaedry mají čtyři dlouhé rovníkové vazby (při 2,157 Å) a dvě krátké apikální vazby (při 2,066 Å). Toto apikální zkrácení je výsledkem vazebně-valenčních požadavků koordinačních OH skupin a konektivity mnohostěnů ve struktuře. Rovníkové OH skupiny [O (1) H] jsou koordinovány dvěma Zn (1) kationty a jedním Zn (2) kationty, zatímco apikální OH skupiny [O (2) H] jsou koordinovány třemi Zn (1) kationty. Protože Zn (1) je šest koordinovaný a Zn (2) je čtyřkoordinovaný, vyžadují místní vazebné valenční požadavky, aby vazby Zn (1) -O (1) byly podstatně delší než Zn (1) -O ( 2) vazby. [Zn (OH)3Cl] čtyřstěn má tři krátké vazby Zn (2) -O (1) (při 1 950 Á) a jednu dlouhou vazbu Zn (2) -Cl (2,312 Á) (obrázek 1).[1][2][3]

Obrázek 1. Koordinace a vazba Zn v Simonkolleite

Vlastnosti

Simonkolleit je bezbarvý, tvoří tabulkový hexagonální krystal až do průměru 1 mm a má dokonalé štěpení paralelně s (001).[3]

Studie tepelné stability ukázaly, že simonkolleit se po zahřátí rozkládá na ZnO v několika fázích (ekv. 1-3).[5][6][7][8] Rozklad začíná ztrátou jednoho molu mřížkové vody. Další dehydratací při teplotě 165 - 210 ° C se získá směs ZnO a meziproduktu Zn (OH) Cl. Při teplotě 210 ~ 300 ° C se meziprodukt Zn (OH) Cl rozkládá na ZnO a ZnCl2. Při vyšší teplotě dochází k těkavosti chloridu zinečnatého a zanechává konečný zbytek oxidu zinečnatého.

 

 

 

 

(ekv. 1)

 

 

 

 

(ekv. 2)

 

 

 

 

(ekv. 3)

Dehydratovaná směs (Zn (OH) Cl a ZnO) se snadno rehydratuje a po vystavení chladnému vlhkému vzduchu se převede zpět na simonkolleit (ekv. 4).[5][6][7]

 

 

 

 

(ekv. 4)

Simonkolleit je prakticky nerozpustný ve vodě a organických rozpouštědlech, rozpustný v minerálních kyselinách za vzniku odpovídajících solí zinku (ekv. 5), rozpustný v roztoku amoniaku, aminu a EDTA za tvorby komplexu. Může se snadno převést na hydroxid zinečnatý reakcí s hydroxidem sodným (ekv. 6). Jeho pH ve vodě je 6,9 ​​měřeno metodou EPA SW846-9045.[9]

Zn5(ACH)8Cl2· (H2O) + 8 HCl → 5 ZnCl2 + 9 hodin2Ó

 

 

 

 

(ekv. 5)

Zn5(ACH)8Cl2· (H2O) + 2NaOH → 5Zn (OH)2 + 2NaCl + H2Ó

 

 

 

 

(ekv. 6)

Příprava

Z hydrolýzy ZnCl2

Základní chlorid zinečnatý lze připravit hydrolýzou ZnCl2 roztok v přítomnosti báze, jako je hydroxid sodný nebo amoniak (ekv. 7-8).[5][10]

5 ZnCl2 + 8NaOH + H2O → Zn5(ACH)8Cl2· (H2O) + 8NaCl

 

 

 

 

(ekv. 7)

5 ZnCl2 + 8NH3 + 9 hodin2O → Zn5(ACH)8Cl2· (H2O) + 8NH4Cl

 

 

 

 

(ekv. 8)

Simonkolleitové nanodisky o šířce 40 nm byly úspěšně syntetizovány hydrotermální metodou s použitím chloridu zinečnatého a amoniaku jako výchozích materiálů.[10]

Z reakce ZnCl2 se ZnO

Základní chlorid zinečnatý lze syntetizovat reakcí ZnCl2 řešení se ZnO (ekv. 9).[11][12][13]

ZnCl2 + 4ZnO + 5H2O → Zn5(ACH)8Cl2· (H2Ó)

 

 

 

 

(ekv. 9)

Může být syntetizován z nanočástic ZnO částic stárlých ve vodném ZnCl2 roztok při 6 ~ 140 ° C po dobu 48 hodin. Zvýšení teploty stárnutí zvyšuje krystalinitu zásaditého chloridu zinečnatého.[13]

Aplikace

Jako doplňková látka a doplněk výživy pro zvířata

Zinek je základním stopovým prvkem pro všechna zvířata. Nachází se ve všech orgánech a tkáních těla, přičemž většinu zinku v těle tvoří kosti, svaly, játra, ledviny a kůže. Zinek se běžně přidává do krmiva pro zvířata v doplňkové formě, obvykle jako anorganický oxid zinečnatý nebo hydrát síranu zinečnatého nebo jako jeden z organických chelátů a komplexů zinku. V několika experimentech bylo prokázáno, že oxid zinečnatý je pro drůbež a prasata méně biologicky dostupný než síran zinečnatý v kvalitě reagentu nebo v krmivu; avšak sulfátové formy jsou vysoce rozpustné ve vodě a tedy také hygroskopické za vlhkých podmínek.[14][15]

Tetrabasický chlorid zinečnatý (Simonkolleite), minerál zinku a hydroxy, je novou formou doplňku výživy zinku pro zvířata. Pokud je TBZC vyroben krystalizačním procesem (mikronutrienty TBZC), vylučuje kontaminující ionty, což poskytuje produkt s vyšší čistotou a méně prachovými částicemi, než je tomu při srážení. Výsledkem je krystalická pevná látka, která je v podstatě nerozpustná ve vodě, nehygroskopická, nereaktivní ve většině potravin nebo krmiv, a přesto vysoce biologicky dostupná.[14][15][16][17]

Protože TBZC je neutrální a nerozpustný ve vodě, má vynikající chutnost a velmi nízké interakce s jinými složkami v potravinové směsi ve srovnání s chloridem zinečnatým, síranem zinečnatým nebo chelátovanou formou kovu. Rovněž se vyhne problémům se spékáním.[14]

Ukázalo se, že relativní biologická dostupnost zinku u kuřat v TBZC je dvakrát až třikrát vyšší než u ZnO zpracovaného Waselzem.[14][15]

Výzkumné studie prováděné na univerzitách a v krmivářském průmyslu ukázaly, že TBZC má vyšší biologickou dostupnost ve srovnání se síranem zinečnatým, přičemž hodnoty se pohybují od 102 do 111%.[15][16] Čtyři studie porovnávající TBZC s oxidem zinečnatým jako růstovým stimulátorem naznačují zlepšený přírůstek hmotnosti a konverzi krmiva při nižších úrovních pomocí TBZC.[17][18][19][20][21] Testování in vitro prokázalo lepší antimikrobiální aktivitu s TBZC než síran zinečnatý i oxid zinečnatý.[17][21][22] Výzkum růstové výkonnosti a některých fyziologických parametrů v zažívacím traktu odstavených selat ukázal, že TBZC stimuloval syntézu a sekreci chymotrypsinu pankreatu a může podporovat zdraví střev.[22]

Jako stabilizátor v nutričních a fungicidních prostředcích

Základní chlorid zinečnatý se používá jako stabilizátor v nutričních a fungicidních prostředcích pro aplikaci na listy rostoucích rostlin.[23]

Jako doplněk Zn k léčbě metaloproteázou

Tetrabasický chlorid zinečnatý se používá jako doplněk Zn pro zvýšení odezvy na terapeutické metaloproteázy, včetně zvýšení a / nebo maximalizace odezvy a prevence rezistence na botulotoxin a toxin tetanu v důsledku funkčního deficitu zinku.[24]

V orálních kompozicích

Základní chlorid zinečnatý se používá jako terapeuticky aktivní látka v orálních prostředcích pro péči o zuby.[25]

V nátěrových hmotách

Základní chlorid zinečnatý se v kombinaci s vodou rozpustným křemičitanem alkalických kovů používá k nátěru podkladů normálně napadených řasami, jako jsou betonové střešní tašky a jiné stavební materiály obsahující křemičitany, aby se zabránilo nebo minimalizovalo napadení řasami, které propůjčí tmavý nevzhledný vzhled .[26]

Ukázalo se, že pokovovací vrstva na bázi Zn tvořená bazickým chloridem zinečnatým a Mg vykazuje vynikající odolnost proti korozi.[27]

V materiálech pro vývoj barev

Základní chlorid zinečnatý je jednou ze tří složek pro přípravu materiálů pro vývoj barev používaných pro kopírovací papíry citlivé na tlak a termocitlivé záznamové papíry.[28]

Reference

  1. ^ A b http://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/simonkolleite.pdf
  2. ^ A b http://webmineral.com/data/simonkolleite.shtml
  3. ^ A b C Hawthorne, F. C .; Sokolova, E. "Simonkolleite, Zn5(ACH)8Cl2· H2O, zdobená přerušená archová struktura formuláře [Mφ2] 4 ". Kanadský mineralog, 2002, 40, 939.
  4. ^ Zheng, L .; et al. "Korozní chování čistého zinku a jeho slitiny pod tenkou vrstvou elektrolytu". Acta Metall. Hřích. (Engl. Lett.), 2010, 23 (6), 416.
  5. ^ A b C Rasines, I .; Morales, J. I. "Termická analýza beta-Co2(ACH)3Cl a Zn5(OH) 8CI2• (H2Ó)". Thermochimica Acta, 1980, 37, 239.
  6. ^ A b Garcia-Martinez, O. a kol. „O tepelném rozkladu chloridů hydroxidu zinečnatého Zn5(OH) 8CI2• (H2O) a beta-Zn (OH) Cl ". J. Mat. Sci. 1994, 29, 5429
  7. ^ A b Hoffman, J. W .; Lauder, I. "Základní chlorid zinečnatý". Aust. J. Chem. 1968, 21, 1439
  8. ^ Srivastava, O. K .; Secco, E. A. "Studie na kovových hydroxy sloučeninách. I. Termické analýzy derivátů zinku e-Zn (OH)2, Zn5(OH) 8CI2• (H2O), beta-ZnOHCl a ZnOHF. " Umět. J. Chem. 1967, 45, 579
  9. ^ http://www.micro.net/pdf/MicroNutrients%20TBZC%20MSDS%208-22-01.pdf
  10. ^ A b Li, Y. a kol. "Syntéza a charakterizace simonkolleitových nanodisků a jejich přeměna na nanostruktury ZnO". Cryst. Res. Technol. 2011, 1
  11. ^ Ostwald, H. R.; Feitknecht, W. Helv. Chim. Acta., 1961, 44, 847
  12. ^ Nowacki, W .; Silverman, J. H. Z. Kristallogr. 1961, 115, 21
  13. ^ A b Tanaka, H .; et al. "Syntéza a charakterizace vrstvených hydroxychloridů zinečnatých". J. Solid State Chem. 2007, 180, 2061
  14. ^ A b C d Cao, J., P. R. Henry, C. B. Ammerman, R. D. Miles a R. C. Littel. 2000. „Relativní biologická dostupnost zásaditého síranu zinečnatého a zásaditého chloridu zinečnatého pro kuřata“. J. Appl. Poultry Res. 9:513-517
  15. ^ A b C d Batal, A. B., T. M. Parr a D. H. Baker. 2001. „Biologická dostupnost zinku v tetrabazickém chloridu zinečnatém a potřeba zinku u mladých kuřat krmených sójovým koncentrátem“. Drůbež Sci. 80:87-91
  16. ^ A b Edwards, H. M., III., A D. H. Baker. 2000. „Biologická dostupnost zinku v sójové moučce“. J. Anim. Sci. 78:1017–1021
  17. ^ A b C Mavromichalis, I., D. M. Webel, E. N. Parr a D. H. Baker. 2001. „Růst podporující účinnost farmakologických dávek tetrabasického chloridu zinečnatého ve stravě pro prasata“. Umět. J. Anim. Sci. 81:387–391
  18. ^ Hahn, J. D. a D. H. Baker. 1993. „Růst a plazmatické reakce zinku mladých prasat krmených farmakologickými hladinami zinku.“ J. Anim. Sci. 71:3020–3024
  19. ^ Hill, G. M., G. L. Cromwell, T. D. Crenshaw, C. R. Dove, R. C. Ewan, D. A. Knabe, A. J. Lewis, G. W. Libal, D. C. Mahan, G. C. Shurson, L. L. Southern a T. L. Veuum. 2000. „Účinky podpory růstu a změny plazmy od krmení vysokých dietních koncentrací zinku a mědi odstaveným prasatům (regionální studie)“. J. Anim. Sci. 78:1010–1016
  20. ^ Hortin, A.E .; P. J. Bechtel a D. H. Baker. 1991. „Účinnost vepřové karé jako zdroje zinku a účinek přidaného cysteinu na biologickou dostupnost zinku.“ J. Food Sci. 56: 1505–1508. Mavromichalis, I., C. M. Peter, T. M. Parr, D. Ganessunker a D. H. Baker. 2000. „Růst podporující účinnost u mladých prasat ze dvou zdrojů oxidu zinečnatého, které mají buď vysokou nebo nízkou biologickou dostupnost zinku“. J. Anim. Sci. 78:2896–2902
  21. ^ A b Zhang, B .; Guo, Y. „Příznivé účinky tetrabazického chloridu zinečnatého pro odstavená selata a biologická dostupnost zinku v tetrabazické formě vzhledem k ZnO“. Věda a technologie pro krmení zvířat. 2007, 135, 75–85
  22. ^ A b Zhang, B .; Guo, Y. „Vliv tetrabasického chloridu zinečnatého a síranu měďnatého na růstový výkon a některé fyziologické parametry v zažívacím traktu odstavených selat“. J. Vědy o zvířatech a krmivech, 2009, 18, 465–477
  23. ^ GB753251, 1956
  24. ^ Soparkar, C. WO2011005577A1
  25. ^ Gibbs, C.D .; Lyle, I.G .; Smith, R. G. GB 2243775A, 1991
  26. ^ Lodge, J. R. US 39998644, 1976
  27. ^ (a) Ferkous, H .; et al. „Vyšetřování schopnosti ochrany proti korozi u Zn-Mg povlaků“. The Open Corrosion Journal, 2009, 2, 26–31. (b) Hiroshi, S .; et al. JP1312081A, 1989; JP3107469A, 1991
  28. ^ Osamu, F .; et al. JP55069494A