Моногидрат гидроксида цинка хлорида - Zinc chloride hydroxide monohydrate

Моногидрат гидроксида цинка хлорида

Имена
Название ИЮПАК Моногидрат гидроксида цинка хлорида
Другие имена Тетраосновный хлорид цинка гидрат Основной хлорид цинка Гидроксихлорид цинка Оксихлорид цинка Микроэлементы TBZC Нурилок TB [Z] C Chemlock
Идентификаторы
Количество CAS	12167-79-2
Характеристики
Химическая формула	Zn5(ОЙ)8Cl2·ЧАС2О
Молярная масса	551.88
Внешность	Белое кристаллическое твердое вещество
Плотность	3,3 г / см^3
Растворимость в воде	Нерастворим в воде, pH 6,9, измеренный методом EPA SW846-9045.
Растворимость	Нерастворим в органических растворителях
Структура
Кристальная структура	Шестиугольный
Координационная геометрия	Октаэдр и Тетраэдр
Опасности
Паспорт безопасности	[1]
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 1 0
точка возгорания	Негорючий
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Y проверять (что YN ?)
Ссылки на инфобоксы

Моногидрат гидроксида цинка хлорида представляет собой гидроксисоединение цинка с химическая формула Zn₅(ОЙ)₈Cl₂·ЧАС₂О. Его часто называют четырехосновным хлоридом цинка (TBZC), основным хлоридом цинка, гидроксихлоридом цинка или оксихлоридом цинка. Это бесцветное кристаллическое твердое вещество, не растворимое в воде. Его встречающаяся в природе форма, симонколлеит, оказалась желательной пищевая добавка для животных.

Естественное явление

Встречающаяся в природе минеральная форма, симонколлеит, был описан как новый минерал в 1985 году в образцах, собранных в Рихельсдорфе, Германия. Редкий вторичный минерал, образующийся при выветривании цинксодержащих шлак, и связан с самородным цинком, гидроцеруссит, диаболеит, цинкит и гидроцинкит. Он назван в честь Вернера Симона и Курта Колле, коллекционеров минералов из Корнберга, недалеко от Михельсдорфа, которые представили образцы для исследования. Симонколлеит часто встречается как продукт коррозии металлов, содержащих цинк.^[1][2][3][4]

Структура

Симонколлеит ромбоэдрический, пространственная группа р3м. В Симонколлеите есть два кристаллографически различных участка цинка, оба из которых полностью заняты цинком. Сайт Zn (1) координирован шестью гидроксильными (OH) группами в октаэдрической геометрии [Zn (OH)₆]. Сайт Zn (2) координирован тремя группами OH и одним атомом Cl в тетраэдрической геометрии [Zn (OH)₃Cl]. [Zn (OH)₆] октаэдры образуют диоктаэдрический лист с разделенными ребрами, подобный тому, который наблюдается в диоктаэдрических слюдах. На каждом узле вакантного октаэдра [Zn (OH)₃Тетраэдр Cl] прикреплен к трем анионам листа и направлен в сторону от листа. Между соседними листами прослоена поровая вода (H₂O) группы. Листы удерживаются вместе за счет водородных связей от групп ОН одного листа с анионами Cl соседних листов и с межузельным H₂O группы. [Zn (OH)₆] октаэдры имеют четыре длинные экваториальные связи (при 2,157 Å) и две короткие апикальные связи (при 2,066 Å). Это апикальное сокращение является результатом требований валентности связей координирующих групп ОН и связности полиэдров в структуре. Экваториальные группы OH [O (1) H] координируются двумя катионами Zn (1) и одним катионом Zn (2), тогда как апикальные группы OH [O (2) H] координируются тремя катионами Zn (1). Поскольку Zn (1) является шестикоординированным, а Zn (2) четырехкоординированным, требования локальной валентности связи требуют, чтобы связи Zn (1) -O (1) были значительно длиннее, чем связи Zn (1) -O ( 2) облигации. [Zn (OH)₃Тетраэдр Cl] имеет три короткие связи Zn (2) -O (1) (при 1,950 Å) и одну длинную связь Zn (2) -Cl (2,312 Å) (рис. 1).^[1][2][3]

Рисунок 1. Координация и связывание цинка в симонколлеите.

Характеристики

Симонколлеит бесцветен, образует пластинчатый шестиугольный кристалл диаметром до 1 мм и имеет идеальную спайность, параллельную (001).^[3]

Исследования термостабильности показали, что симонколлеит разлагается до ZnO ​​в несколько стадий при нагревании (экв. 1-3).^[5][6][7][8] Разложение начинается с потери одного моля воды в решетке. Дальнейшая дегидратация при 165 ~ 210 ° C дает смесь ZnO и промежуточного Zn (OH) Cl. При 210 ~ 300 ° C промежуточный Zn (OH) Cl разлагается на ZnO и ZnCl.₂. При более высокой температуре происходит улетучивание хлорида цинка, оставляя окончательный остаток оксида цинка.

${\displaystyle {\ce {{\underset {Simonkolleite}{Zn5(OH)8Cl2(H2O)}}->[{} \atop 110\sim 165^{\circ }\!{\ce {C}}]{Zn5(OH)8Cl2}+H2O}}}$

(экв. 1)

${\displaystyle {\ce {{Zn5(OH)8Cl2}->[{} \atop 165\sim 210^{\circ }\!{\ce {C}}]{2Zn(OH)Cl}+{\underset {zinc\ oxide}{ZnO}}+H2O}}}$

(экв. 2)

${\displaystyle {\ce {{2Zn(OH)Cl}->[{} \atop 210\sim 300^{\circ }\!{\ce {C}}]{\underset {zinc\ chloride}{ZnCl2}}+{ZnO}+H2O}}}$

(экв. 3)

Обезвоженная смесь (Zn (OH) Cl и ZnO) легко регидратируется и снова превращается в симонколлеит при воздействии холодного влажного воздуха (экв. 4).^[5][6][7]

${\displaystyle {\ce {{\underset {Simonkolleite}{Zn5(OH)8Cl2(H2O)}}<=>[{} \atop 180^{\circ }\!{\ce {C}}][{\ce {{cool \atop moist} \atop air}}]{\underset {dehydrated\ mixture}{{2Zn(OH)Cl}+{3ZnO}}}+4H2O}}}$

(экв. 4)

Симонколлеит практически нерастворим в воде и органических растворителях, растворим в минеральных кислотах с образованием соответствующих солей цинка (экв. 5), растворимые в растворах аммиака, амина и ЭДТА при комплексообразовании. Его можно легко превратить в гидроксид цинка путем реакции с гидроксидом натрия (экв. 6). Его pH в воде составляет 6,9, измеренный методом EPA SW846-9045.^[9]

Zn5(ОЙ)8Cl2·(ЧАС2О) + 8 HCl → 5ZnCl2 + 9H2О

(экв. 5)

Zn5(ОЙ)8Cl2·(ЧАС2О) + 2NaOH → 5Zn (ОН)2 + 2NaCl + H2О

(экв. 6)

Подготовка

От гидролиза ZnCl₂

Основной хлорид цинка может быть получен гидролизом ZnCl₂ раствор в присутствии основания, такого как гидроксид натрия или аммиак (экв. 7-8).^[5][10]

5ZnCl2 + 8NaOH + H2O → Zn5(ОЙ)8Cl2·(ЧАС2O) + 8NaCl

(экв. 7)

5ZnCl2 + 8NH3 + 9H2O → Zn5(ОЙ)8Cl2·(ЧАС2O) + 8NH4Cl

(экв. 8)

Симонколлеитные нанодиски шириной 40 нм были успешно синтезированы гидротермальным методом с использованием хлорида цинка и аммиака в качестве исходных материалов.^[10]

Из реакции ZnCl₂ с ZnO

Основной хлорид цинка может быть синтезирован из реакции ZnCl₂ раствор с ZnO (экв. 9).^[11][12][13]

ZnCl2 + 4ZnO + 5H2O → Zn5(ОЙ)8Cl2·(ЧАС2O)

(экв. 9)

Его можно синтезировать из наноразмерных частиц ZnO, состаренных в водном ZnCl.₂ раствор при 6 ~ 140 ° C в течение 48 часов. Повышение температуры старения увеличивает кристалличность основного хлорида цинка.^[13]

Приложения

В качестве кормовой и пищевой добавки для животных.

Цинк - незаменимый микроэлемент для всех животных. Он содержится во всех органах и тканях тела, в том числе в костях, мышцах, печени, почках и коже, на которые приходится большая часть цинка. Цинк обычно добавляют в рационы для животных в дополнительной форме, обычно в виде неорганического кормового оксида цинка или гидрата сульфата цинка, или одного из органических хелатов и комплексов цинка. В нескольких экспериментах было показано, что оксид цинка менее биодоступен для домашней птицы и свиней, чем сульфат цинка реактивного или кормового качества; однако сульфатные формы хорошо растворимы в воде и, следовательно, гигроскопичны во влажных условиях.^[14][15]

Четырехосновный хлорид цинка (симонколлеит), гидроксиминерал цинка, представляет собой новую форму пищевой добавки с цинком для животных. Когда TBZC производится с помощью процесса кристаллизации (Micronutrients TBZC), он исключает загрязняющие ионы, обеспечивая продукт с большей чистотой и меньшим количеством частиц пыли, чем при осаждении. В результате получается кристаллическое твердое вещество, которое практически нерастворимо в воде, негигроскопично, не вступает в реакцию с большинством пищевых продуктов или кормов, но при этом обладает высокой биодоступностью.^{[14][15][16][17]}

Поскольку TBZC является нейтральным и нерастворимым в воде, он обладает превосходными вкусовыми качествами и очень слабо взаимодействует с другими ингредиентами в пищевой смеси по сравнению с хлоридом цинка, сульфатом цинка или хелатными формами металла. Это также позволяет избежать проблем со спеканием.^[14]

Было показано, что относительная биодоступность цинка для цыплят в TBZC в два-три раза выше, чем в ZnO, обработанном Waselz.^[14][15]

Исследования, проведенные в университетах и ​​в кормовой промышленности, показали, что TBZC имеет более высокую биодоступность по сравнению с сульфатом цинка, со значениями от 102 до 111%.^[15][16] Четыре исследования, сравнивающие TBZC и оксид цинка в качестве стимулятора роста, указывают на улучшение привеса и конверсии корма при более низких уровнях при использовании TBZC.^{[17][18][19][20][21]} Тестирование in vitro показало лучшую антимикробную активность с TBZC, чем с сульфатом цинка и оксидом цинка.^[17][21][22] Исследование показателей роста и некоторых физиологических параметров пищеварительного тракта поросят-отъемышей показало, что TBZC стимулировал синтез и секрецию панкреатического химотрипсина и может способствовать здоровью кишечника.^[22]

В качестве стабилизатора в питательных и фунгицидных композициях.

Основной хлорид цинка используется в качестве стабилизирующего агента в питательных и фунгицидных композициях для нанесения на листву растущих растений.^[23]

В качестве добавки цинка к терапии металлопротеазами

Тетраосновный хлорид цинка использовался в качестве добавки Zn для повышения чувствительности к терапевтическим металлопротеиназам, включая увеличение и / или максимальную чувствительность и предотвращение устойчивости к ботулиническому и столбнячному токсину из-за функционального дефицита цинка.^[24]

В оральных композициях

Основной хлорид цинка использовался в качестве терапевтически активного агента в оральных композициях для ухода за зубами.^[25]

В составах покрытий

Основной хлорид цинка в сочетании с водорастворимым силикатом щелочного металла используется для покрытия поверхностей, обычно зараженных водорослями, таких как бетонная черепица и другие силикатосодержащие строительные материалы, для предотвращения или минимизации заражения водорослями, которое придает темный неприглядный вид .^[26]

Гальванический слой на основе цинка, образованный основным хлоридом цинка и магнием, показал отличную коррозионную стойкость.^[27]

В материалах для проявки цвета

Основной хлорид цинка является одним из трех компонентов для подготовки материалов для проявки цвета, используемых для чувствительной к давлению копировальной бумаги и термочувствительной бумаги для записи.^[28]

Рекомендации

1. http://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/simonkolleite.pdf
2. http://webmineral.com/data/simonkolleite.shtml
3. Hawthorne, F.C .; Соколова, Э. Симонколлеит, Zn₅(ОЙ)₈Cl₂·ЧАС₂O, декорированная структура из прерывистых листов формы [Mφ2] 4 ". Канадский минералог, 2002, 40, 939.
4. Zheng, L .; и другие. «Коррозионное поведение чистого цинка и его сплава под тонким слоем электролита». Acta Metall. Грех. (Англ. Lett.), 2010, 23 (6), 416.
5. Rasines, I .; Моралес, Дж. И. "Термический анализ бета-Co₂(ОЙ)₃Cl и Zn₅(ОН) 8Cl₂•(ЧАС₂О) ". Термохимика Акта, 1980, 37, 239.
6. Гарсия-Мартинес, О. и др. «О термическом разложении хлоридов гидроксида цинка (II) Zn₅(ОН) 8Cl₂•(ЧАС₂O) и бета-Zn (OH) Cl ». J. Mat. Sci. 1994, 29, 5429
7. Hoffman, J. W .; Лаудер И. "Основной хлорид цинка". Aust. J. Chem. 1968, 21, 1439
8. Srivastava, O.K .; Secco, E. A. "Исследования гидроксисоединений металлов. I. Термический анализ производных цинка e-Zn (OH)"₂, Zn₅(ОН) 8Cl₂•(ЧАС₂O), бета-ZnOHCl и ZnOHF ». Может. J. Chem. 1967, 45, 579
9. http://www.micro.net/pdf/MicroNutrients%20TBZC%20MSDS%208-22-01.pdf
10. Li, Y. et al. «Синтез и характеристика симонколлеитных нанодисков и их преобразование в наноструктуры ZnO». Cryst. Res. Technol. 2011, 1
11. Ostwald, H.R .; Фейткнехт, W. Helv. Чим. Acta., 1961, 44, 847
12. Новацкий, В .; Сильверман, Дж. Х. З. Кристаллогр. 1961, 115, 21
13. Tanaka, H .; и другие. «Синтез и характеристика слоистых гидроксихлоридов цинка». J. Solid State Chem. 2007, 180, 2061
14. Цао, Дж., П. Р. Генри, К. Б. Аммерман, Р. Д. Майлз и Р. К. Литтель. 2000. «Относительная биодоступность основного сульфата цинка и основного хлорида цинка для цыплят». J. Appl. Poultry Res. 9:513-517
15. Батал А. Б., Т. М. Парр и Д. Х. Бейкер. 2001. «Биодоступность цинка в четырехосновном хлориде цинка и диетическая потребность в цинке молодых цыплят, которых кормили соевым концентратом». Poultry Sci. 80:87-91
16. Эдвардс, Х. М., III. И Д. Х. Бейкер. 2000. «Биодоступность цинка в соевом шроте». J. Anim. Sci. 78:1017–1021
17. Мавромихалис И., Д. М. Вебель, Э. Н. Парр и Д. Х. Бейкер. 2001. "Стимулирующая рост эффективность фармакологических доз четырехосновного хлорида цинка в рационах для поросят". Может. J. Anim. Sci. 81:387–391
18. Хан, Дж. Д. и Д. Х. Бейкер. 1993. "Рост и реакция цинка в плазме молодых свиней, получавших фармакологические уровни цинка". J. Anim. Sci. 71:3020–3024
19. Хилл, Дж. М., Г. Л. Кромвель, Т. Д. Креншоу, К. Р. Дав, Р. К. Юэн, Д. А. Кнабе, А. Дж. Льюис, Г. В. Либал, Д. К. Махан, Г. К. Шурсон, Л. Л. Саузерн и Т. Л. Веуум. 2000. «Эффекты стимулирования роста и изменения плазмы при кормлении свиней-отъемышей с высокими концентрациями цинка и меди в рационе (региональное исследование)». J. Anim. Sci. 78:1010–1016
20. Hortin, A.E .; П. Дж. Бехтель и Д. Х. Бейкер. 1991. «Эффективность свиной корейки как источника цинка и влияние добавленного цистеина на биодоступность цинка». J. Food Sci. 56: 1505–1508. Мавромихалис, И., К. М. Питер, Т. М. Парр, Д. Ганессанкер и Д. Х. Бейкер. 2000. «Эффективность стимулирования роста у молодых свиней двух источников оксида цинка, имеющих высокую или низкую биодоступность цинка». J. Anim. Sci. 78:2896–2902
21. Zhang, B .; Го, Ю. "Благоприятные эффекты четырехосновного хлорида цинка для поросят-отъемышей и биодоступность цинка в четырехосновной форме по сравнению с ZnO". Наука и технология кормов для животных. 2007, 135, 75–85
22. Zhang, B .; Го, Ю. "Влияние хлорида четырехосновного цинка и сульфата меди на показатели роста и некоторые физиологические параметры в пищеварительном тракте поросят-отъемышей". J. Науки о животных и кормах, 2009, 18, 465–477
23. GB753251, 1956 г.
24. Сопаркарь, С. WO2011005577A1
25. Gibbs, C.D .; Lyle, I. G .; Смит, Р. Г. GB2243775A, 1991
26. Лодж, Дж. Р. US3998644, 1976 г.
27. (а) Ferkous, H .; и другие. «Исследование способности защиты от коррозии Zn-Mg покрытий». Открытый журнал коррозии, 2009, 2, 26–31. (b) Hiroshi, S .; и другие. JP1312081A, 1989; JP3107469A, 1991
28. Osamu, F .; и другие. JP55069494A