كربونات الزنك (ZNCO3): الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات - كيمياء - 2025

و كربونات الزنك هو مركب غير العضوية التي تتكون من عناصر الزنك (الزنك) والكربون (C) والأكسجين (O). صيغته الكيميائية هي ZnCO ₃. الزنك له حالة أكسدة +2 ، كربون +4 وأكسجين -2.

وهو مادة صلبة عديمة اللون أو بيضاء توجد في الطبيعة ، مكونة معدن سميثسونيت ، حيث يمكن أن يكون بمفرده أو مع عناصر أخرى مثل الكوبالت أو النحاس ، مما يمنحه اللون البنفسجي أو الأخضر على التوالي.

سميثسونايت ، معدن ZnCO ₃. روب لافينسكي ، iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

ZnCO ₃ غير قابل للذوبان تقريبا في الماء، لكنه يذوب بسهولة في الأحماض المخففة، لأن أيون كربونات في أشكال المتوسطة الحمضية حامض الكربونيك (H ₂ CO ₃)، التي تصبح بعد ذلك CO ₂ الغاز والمياه.

يتم استخدامه كمطهر في جروح الحيوانات ويتم توفيره أحيانًا في النظام الغذائي للوقاية من الأمراض الناجمة عن نقص الزنك.

يعمل على تأخير احتراق بعض الألياف والبلاستيك والمطاط عند ملامستها للنار. يسمح بفصل معادن الزرنيخ السامة عن الصخور الأخرى بأمان.

تم استخدامه في معاجين الأسنان لإعادة العاج إلى الأسنان التي تخضع للتبييض.

بناء

ZnCO ₃ تتكون من الزنك ²⁺ الموجبة وCO ₃ ^2- أنيون. الكربون الموجود في أيون الكربونات له حالة أكسدة +4. هذا الأيون له هيكل مسطح مع ثلاث ذرات أكسجين تحيط بذرة الكربون.

التركيب الكيميائي لكربونات الزنك. مؤلف غير معروف / المجال العام. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

• كربونات الزنك
• أحادي كربونات الزنك
• ملح الزنك بحمض الكربونيك
• سميثسونايت
• صاري الزنك

الخصائص

الحالة الفيزيائية

صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء. بلورات معينية.

كربونات الزنك. Ondřej Mangl / المجال العام. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الوزن الجزيئي الغرامي

125.4 جم / مول

نقطة الانصهار

عند درجة حرارة 140 درجة مئوية تتحلل دون أن تذوب.

كثافة

4.398 جم / سم ³ عند 20 درجة مئوية.

الذوبان

غير قابل للذوبان عمليا في الماء: 0.000091 جم / 100 جم من H ₂ O عند 20 درجة مئوية. قابل للذوبان في الأحماض المخففة والقلويات ومحاليل ملح الأمونيوم. غير قابل للذوبان في الأمونيا والكحول والأسيتون.

الخواص الكيميائية

يتفاعل مع الأحماض المكونة لثاني أكسيد الكربون:

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

يذوب في القواعد المكونة للهيدروكسيد ، والذي يذوب جزئيًا مكونًا أيون الزنك:

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

Zn (OH) ₂ + H ₂ O + OH ^- → ^-

إنه غير قابل للاشتعال. عندما يتم تسخينه للتحلل ينتج أكسيد الزنك وثاني أكسيد الكربون ، ولكن يمكن أن ينبعث منه حتى أول أكسيد الكربون (CO).

ZnCO ₃ + الحرارة → أكسيد الزنك + CO ₂ ↑

الحصول

يتم الحصول عليها عن طريق طحن معدن سميثسونايت ، المعروف سابقًا باسم سبار الزنك.

يمكن أيضًا تحضيره بخلط محلول كربونات الصوديوم مع ملح الزنك ، مثل كبريتات الزنك. تظل كبريتات الصوديوم مذابة وترسب كربونات الزنك:

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

التطبيقات

في العلاجات الطبية

هذا المركب يجعل من الممكن الحصول على بعض المنتجات الصيدلانية. يوضع على الجلد الملتهب كمسحوق أو لوشن.

في التطبيقات البيطرية

يعمل ZnCO ₃ كعقار قابض ومطهر وواقي موضعي للجروح في الحيوانات.

كما أنه يساعد في الوقاية من الأمراض التي يسببها نقص الزنك ، ولهذا يتم استخدامه كمكمل في النظام الغذائي لبعض الحيوانات ، بشرط أن تكون الكميات التي يتم تناولها ضمن المعايير التي وضعتها الجهات الصحية.

تُعطى كربونات الزنك أحيانًا كمغذيات دقيقة للوقاية من المرض في الخنازير. مؤلف غير معروف / CC0. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

في حالات تفشي نظير التقرن في الخنازير ، يضاف إلى نظامهم الغذائي. هذا المرض هو تغيير في الجلد حيث لا تتشكل الطبقة القرنية بشكل صحيح.

كمثبط للهب

يتم استخدامه كمادة حشو مقاومة للحريق للمطاط والبلاستيك المعرضة لدرجات حرارة عالية. يحمي ألياف النسيج من الحريق.

في حالة المنسوجات القطنية ، يتم تطبيقه على القماش مع بعض القلويات. هذا يهاجم مباشرة مجموعات الهيدروكسيل الأولية (–CH ₂ OH) من السليلوز ويحولها إلى سليلوز الصوديوم (–CH ₂ ONa).

يساعد تكسير روابط السليلوز بواسطة القلويات على قابلية اختراق أكبر لسلاسل الهيكل السليلوزي المضغوط ، بحيث يتمكن المزيد من ZnCO _{3 من} دخول المنطقة غير المتبلورة من هذا ويتم تسهيل تشتتها.

قد تحتوي بعض الأقمشة القطنية على ZnCO ₃ في أليافها لجعلها مقاومة للحريق. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauerderivative work: Socky / Public domain. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

نتيجة لذلك ، يتم تقليل كمية الغاز القابلة للاشتعال التي يمكن أن تنتج عن الحريق.

في علاجات الأسنان

تقلل معاجين الأسنان المعينة التي تعتمد على بلورات كربونات الزنك النانوية وهيدروكسيباتيت التي يتم وضعها بانتظام على الأسنان فرط الحساسية بشكل أكثر فعالية من تلك التي تعتمد على الفلورايد.

تمتلك البلورات النانوية ZnCO ₃ و hydroxyapatite حجمًا وشكلًا وتركيبًا كيميائيًا وتبلورًا مشابهًا لتلك الموجودة في العاج ، لذلك يمكن إغلاق الأنابيب العاجية باستخدام هذه المواد.

تم اختبار الجسيمات النانوية ZnCO _3- hydroxyapatite بنجاح لتقليل الحساسية في الأسنان المبيضة. المؤلف: Photo Mix. المصدر: Pixabay.

ثبت أن هذا النوع من معجون الأسنان مفيد بعد عمليات تبييض الأسنان.

لفصل المعادن الخطرة عن الزرنيخ

_تم اختبار طرق فصل معادن الزرنيخ عن صخور الكبريتيد (مثل الجالينا والكالكوبايرايت والبيريت) باستخدام ZnCO ₃. يجب فصل المعدن الغني بالزرنيخ عن العناصر الأخرى لأن هذا العنصر شديد السمية وملوث سام للكائنات الحية.

لتحقيق ذلك ، تتم معالجة خليط الصخور المطحونة بمحلول من كبريتات الزنك وكربونات الصوديوم عند درجة حموضة 7.5-9.0 ومركب زانثات.

أرسينوبيريت. يجب فصل هذا المعدن عن غيره لاحتوائه على الزرنيخ السام. يمكن الفصل مع كربونات الزنك. جيمس سانت جون / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تُعزى فعالية الصيغة إلى تكوين جزيئات ZnCO ₃ الصغيرة على سطح الزرنيوبيريت ، مما يجعلها محبة للماء (تشبه الماء) ، لذلك لا يمكن أن تلتصق بفقاعات الهواء ولا يمكنها الطفو والترسيب والفصل من المعادن الأخرى.

في الحصول على مركبات الزنك الأخرى

تم استخدام كربونات الزنك للحصول على هياكل نانوية بورات الزنك الطاردة للماء من الصيغة 3ZnO • 3B ₂ O ₃ • 3.5H ₂ O. يمكن استخدام هذه المادة كمادة مضافة مثبطة للهب في البوليمرات والخشب والمنسوجات.

في استعادة الزنك من النفايات السائلة

يمكن معالجة المياه الاصطناعية الغنية بأيونات الزنك التي يتم التخلص منها عن طريق عمليات الترسيب الكهربائي بواسطة تقنية الطبقة المميعة باستخدام كربونات الصوديوم لترسيب ZnCO ₃.

عندما يترسب Zn ²⁺ على شكل كربونات ، ينخفض ​​تركيزه ، ويتم ترشيح المادة الصلبة التي تم الحصول عليها ويمكن التخلص من المياه بأمان. ZnCO ₃ المترسب ذو نقاوة عالية.

تطبيقات أخرى

يسمح بتحضير مركبات الزنك الأخرى. يتم استخدامه في مستحضرات التجميل. يعمل كصبغة ويستخدم في صناعة الخزف والسيراميك والفخار.

المخاطر

يمكن أن يسبب استنشاق غبار ZnCO ₃ جفاف الحلق والسعال وانزعاج الصدر والحمى والتعرق. ابتلاعه يسبب الغثيان والقيء.

التأثيرات على البيئة

الخطر الرئيسي هو تأثيره على البيئة ، لذلك يجب تجنب انتشاره فيها. إنه شديد السمية للحياة المائية وله عواقب تستمر في الكائنات الحية.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). كربونات الزنك. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide ، DR (محرر) (2003). كتيب CRC للكيمياء والفيزياء. 85 ^تشرين CRC برس.
3. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
4. شارما ، في وآخرون. (2018). تركيب إبر نانوية من كربونات الزنك ، مثبطات اللهب المحتملة للمنسوجات القطنية. السليلوز 25 ، 6191-6205 (2018). تعافى من link.springer.com.
5. Guan، Y. et al. (2020). الغروية ZnCO3 كمثبط قوي للأرسينوبيريت في اللب القلوي الضعيف وآلية التفاعل. المعادن 2020 ، 10 ، 315. تم الاسترجاع من mdpi.com.
6. أمراض الجلد والعين والملتحمة والأذن الخارجية. (2017). في الطب البيطري (الإصدار الحادي عشر). تعافى من sciencedirect.com.
7. هانيج ، إم وهانيج ، سي (2013). المواد النانوية في طب الأسنان الوقائي. في المواد النانوية في طب الأسنان السريري. الفصل 8. تعافى من sciencedirect.com.
8. Tugrul، N. et al. (2015). توليف الهياكل النانوية المقاومة للماء بورات الزنك من كربونات الزنك ، وتوصيف المنتج. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. تعافى من link.springer.com.
9. دي لونا ، والأهداف الإنمائية للألفية ، وآخرون. (2020). استعادة حبيبات الزنك من مياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي باستخدام عملية التبلور المتجانسة بالطبقة المميعة. Int. J. البيئة. علوم. Technol. 17 ، 129-142 (2020). تعافى من link.springer.com.