חנקת אבץ: מבנה, תכונות, השגה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

חנק האבץ הוא תרכובת אורגנית המורכבת של אבץ האלמנטים (Zn), חנקן (N) וחמצן (O). מצב החמצון של אבץ הוא +2, זה של חנקן הוא +5, וזה של חמצן הוא -2.

הנוסחה הכימית שלו היא Zn (NO ₃ ) ₂ . זהו מוצק גבישי חסר צבע הנוטה לספוג מים מהסביבה. ניתן להשיג אותו על ידי טיפול במתכת אבץ בחומצה חנקתית מדוללת. זהו תרכובת מחמצנת חזק.

אבץ חנקתי Zn (NO ₃ ) ₂ . Ondřej Mangl / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

זה משמש כמאיץ של תגובות כימיה אורגנית ומאפשר להשיג פולימרים מורכבים בעלי תכונות מוליכות חשמלית. הוא משמש ליצירת שכבות של חומרים שימושיים בתחום האלקטרוניקה.

זהו חלק מכמה דשנים נוזליים וקוטלי עשבים מסוימים המשחררים איטית. זה מסייע בהכנת תחמוצות מורכבות, בשיפור צפיפותן ומוליכותן החשמלית.

הוא נבדק בהצלחה בהשגת מבנים המשמשים בסיס להתחדשות וצמיחה של רקמת העצם, לשיפור תהליך זה ויעיל כאנטיבקטריאלי.

למרות שהוא אינו דליק, הוא יכול להאיץ את שריפת החומרים שהם, כמו פחם או חומרים אורגניים. זה מעצבן את העור, העיניים והריריות, והוא רעיל מאוד לחיים מימיים.

מִבְנֶה

אבץ חנקתי הוא תרכובת יונית. יש לו קטיון דו-ערכי (Zn ²⁺ ) ושני אניונים חד-פעמיים (NO ₃ ^- ). אניון החנקה הוא יון פוליאטומי הנוצר על ידי אטום חנקן במצב החמצון שלו +5 נקשר בקובליסטיות לשלושה אטומי חמצן עם ערך של -2.

מבנה יוני של אבץ חנקתי. Edgar181 / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

התמונה למטה מציגה את המבנה המרחבי של מתחם זה. הכדור האפור המרכזי הוא אבץ, הספירות הכחולות הן חנקן והספירות האדומות מייצגות חמצן.

המבנה המרחבי של Zn (NO ₃ ) ₂ . אבץ נמצא באמצע יוני החנקות. גרסו לואיג'י / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

• חנקת אבץ
• דיניטרט אבץ

נכסים

מצב פיזי

מוצק גבישי חסר צבע או לבן.

משקל מולקולרי

189.40 גרם / מול

נקודת המסה

בערך 110 מעלות צלזיוס.

נקודת רתיחה

כ- 125 מעלות צלזיוס.

צְפִיפוּת

2,065 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

מסיס במים: 120 גרם / 100 גרם H ₂ O ב 25 מעלות צלזיוס. מסיסים באלכוהול.

pH

הפתרונות שלה מימיים הם חומציים. לתמיסה של 5% יש pH של כ -5.

תכונות כימיות

בהיותו חנקה, תרכובת זו היא חומר חמצון חזק. מגיב באלימות עם פחמן, נחושת, גופרת מתכתית, חומר אורגני, זרחן וגופרית. אם מרוססים על פחם חם זה מתפוצץ.

מצד שני, הוא היגרוסקופי וסופג מים מהסביבה. אם הוא מחומם, נוצר תחמוצת אבץ, חנקן דו חמצני וחמצן:

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

בתמיסות אלקליות, כמו אלו של NaOH, האבץ בתרכובת זו מהווה את ההידרוקסיד שלו ומינים מורכבים אחרים:

Zn (NO ₃ ) ₂ + 2 OH ^- → Zn (OH) ₂ + 2 NO ₃ ^-

Zn (OH) ₂ + 2 OH ^- → ^2-

להשיג

ניתן להשיג אותו על ידי טיפול באבץ או בתחמוצת אבץ בחומצה חנקתית מדוללת. בתגובה זו נוצר גז מימן.

Zn + 2 HNO ₃ → Zn (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ↑

יישומים

בקטליזה של תגובות

הוא משמש כזרז להשגת תרכובות כימיות אחרות כמו שרפים ופולימרים. זהו זרז חומצה.

דוגמה לשרף. בוגמן בוויקיפדיה האנגלית / ברשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

מודל מבנה של פולימר. אילמארי קרונן / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

מקרה נוסף של האצת התגובות הוא המערכת הקטליטית של Zn (NO ₃ ) ₂ / VOC ₂ O _4, המאפשרת חמצון של α-hydroxyesters ל- α-ketoesters עם המרה של 99% גם בלחץ הסביבה וטמפרטורה.

בפולימרים מורכבים

סרטי פולי-מתיל-מתקרילט ו- Zn (NO ₃ ) ₂ פותחו עם תכונות מוליכות חשמלית שהופכות אותם למועמדים מתאימים לשימוש במבני-על ובמחשבים מהירים.

במלטות אוקסייז

עם תמיסות מימיות של אבץ חנקתי ואבקת תחמוצת אבץ, מתקבלים חומרים השייכים לקבוצת המלטים הנוצרים כתגובה על בסיס חומצה.

אלה מציגים עמידות סבירה להתמוססות בחומצות מדוללות ובאלקליות, ומפתחות עמידות לדחיסה הדומה לזו של מלטים אחרים כמו אלו של אוקסיטשלוריד אבץ.

מאפיין זה גדל כאשר יחס ה- ZnO / Zn (NO ₃ ) ₂ עולה , וכאשר ריכוז ה- Zn (NO ₃ ) ₂ בתמיסה עולה. המלטים המתקבלים אמורפיים לחלוטין, כלומר אין להם גבישים.

עם אבץ חנקתי, בוצעו בדיקות להשגת מלטים. מחבר: Kobthanapong. מקור: Pixabay.

בציפויים של תחמוצת אבץ וננו-חומרים

Zn (NO ₃ ) ₂ משמש לתמצית אלקטרוליטית של שכבות דקות מאוד של תחמוצת אבץ (ZnO) על מצעים שונים. מבנים ננו-תחמוציים זה מוכנים גם הם על המשטחים.

חלקיקים של תחמוצת אבץ. ניתן להכין כמה מבנים ננו-ZnO בעזרת Zn (NO ₃ ) ₂ . ורנה וילהלם, אוטה פישר, הייק ווייארדד, קלאוס שולזה-אוסטוף, כרמן ניקל, בורקהרד סטאהלמקה, תומאס א.ג. רישיונות / לפי / 2.5). מקור: Wikimedia Commons.

ZnO הוא חומר בעל עניין רב בשל ריבוי היישומים בתחום האלקטרואופטיקה האופטית, יש לו גם תכונות מוליכים למחצה ומשמש בחיישנים ומתמרים.

בקוטלי עשבים

אבץ חנקתי שימש בשילוב עם כמה תרכובות אורגניות כדי להאט את קצב השחרור של קוטלי עשבים מסוימים למים. השחרור האיטי של מוצרים אלה מאפשר להם להיות זמינים למשך זמן ארוך יותר ופחות יישומים נדרשים.

בייצור האנודה

זה ממריץ את תהליך הסינון ומשפר את צפיפותן של תחמוצות מסוימות המשמשות לייצור אנודות לתאי דלק. סיור הוא השגת חומר מוצק על ידי חימום ודחיסת אבקה מבלי להגיע למיזוג שלה.

ציור כיצד מתרחש הסינון של שני דגנים. Zn (NO ₃ ) ₂ מסייע בביצוע תהליך זה בכמה תחמוצות מורכבות. Cdang / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

החומרים שנבדקו הם תחמוצות מורכבות של סטרונציום, אירידיום, ברזל וטיטניום. נוכחות של אבץ מגדילה משמעותית את המוליכות החשמלית של אלה.

אפליקציות אחרות

הוא משמש בהשגת תרופות. זה משמש כמורדנט ביישום דיו וצבעים. משמש כקרישת לטקס. זהו מקור לאבץ וחנקן בדשנים נוזליים.

שימוש פוטנציאלי בהנדסת רקמות עצם

תרכובת זו שימשה כתוסף לתבנית של מסגרות או מסגרות להתחדשות סיבי עצם, מכיוון שהיא מאפשרת לשפר את ההתנגדות המכנית של מבנים אלה.

הפיגום המכיל אבץ נמצא שאינו רעיל לתאי אוסטאופרוגניטור, תומך בפעילותם של אוסטאובלסטים, התאים המייצרים עצמות, ומשפר את הדבקה והתפשטותם.

זה תומך ביצירת אפטיט שהוא המינרל היוצר עצמות ויש לו גם השפעה אנטיבקטריאלית.

Zn (NO ₃ ) ₂ יכול להועיל מאוד לשחזור חומר העצם אצל אנשים שעברו תאונות. מריאנו קורטי / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

סיכונים

זהו חומר עם סיכון אפשרי לשריפה ופיצוץ.

זה לא דליק אך מאיץ שריפת חומרים דליקים. אם כמות גדולה של תרכובת זו מעורבת בשריפה או אם החומר הדליק מחולק דק, יכול להתרחש פיצוץ.

כאשר הם נתונים לחום חזק, נוצרים גזים רעילים של תחמוצות חנקן. ואם החשיפה מתבצעת במשך זמן רב, היא יכולה להתפוצץ.

זה מגרה את העור, יכול לגרום נזק קשה לעיניים, גירוי בדרכי הנשימה, רעיל בעת בליעתו וגורם נזק לדרכי העיכול.

רעיל מאוד לחיים מימיים עם השפעות לאורך זמן.

הפניות

1. ג'ו, י 'ואח'. (2019). אפקט חדשני של אבץ חנקתי / ונדיל אוקסלט לחמצון קטליטי סלקטיבי של אסטרים ALFA-Hydroxy לאסטרים ALFA-Keto עם חמצן מולקולרי: מחקר ATR-IR במקום. מולקולות 2019, 24, 1281. התאושש מ- mdpi.com.
2. Mohd S., SN et al. (2020). ניסוח שחרור מבוקר של אבץ הידרוקסיד חנקתי שזולק עם נתרן dodecylsulphate anions bispyribac: חדש נוקומפוזיט קוטל עשבים לגידול מרק. כתב העת הערבי לכימיה 13, 4513-4527 (2020). התאושש מהמדע.
3. מני, חבר פרלמנט ואח '. (2019). חוזק מכני מועשר ומינרליזציה של עצמות של פיגומים ביומימטיים אלקטרוספוניים עמוסים בשמן ילנג ילנג וחנקן אבץ להנדסת רקמות עצם. פולימרים 2019, 11, 1323. התאושש מ- mdpi.com.
4. קים, KI ואח '. (2018). השפעות של חנקת אבץ כעזר סיני על המאפיינים האלקטרוכימיים של Sr _0.92 Y _0.08 TiO _3-DELTA ו- Sr _0.92 Y _0.08 Ti _0.6 Fe _0.4 O _3-DELTA Ceramics International, 44 (4): 4262-4270 (2018). התאושש מ- sciencedirect.com.
5. Prasad, BE et al. (2012). אלקטרואפוזיציה של ציפוי ZnO מ- Zn מימית (NO ₃ ) ₂ אמבטיות: השפעה של ריכוז Zn, טמפרטורת התצהיר וזמן על האוריינטציה. J Solid State Electrochem 16, 3715-3722 (2012). התאושש מ- link.springer.com.
6. בהאדור, ח 'וסריווסטאבה, א.כ. (2007). מורפולוגיות של סול-ג'ל נגזרו מסרטי דק מ- ZnO תוך שימוש בחומרים מקדימים שונים ובננו-מבנים שלהם. Nanoscale Res Lett (2007) 2: 469-475. התאושש מ- link.springer.com.
7. Nicholson, JW ו- Tibaldi, JP (1992). היווצרות ותכונות של מלט שהוכן מחמצת אבץ ופתרונות מימיים של חנקת אבץ. J Mater Sci 27, 2420-2422 (1992). התאושש מ- link.springer.com.
8. Lide, DR (עורכת) (2003). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה. 85 ^ה CRC Press.
9. Maji, P. et al. (2015). השפעת חומר מילוי Zn (NO ₃ ) ₂ על ההיתר הדיאלקטרי והמודול החשמלי של PMMA. בול מאטר ססי 38, 417-424 (2015). התאושש מ- link.springer.com.
10. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). חנקת אבץ. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. של בייג'ו. (2020). אבץ חנקתי - Zn (NO3) 2. התאושש מ- byjus.com.
12. אלמנטים אמריקאים. חנקת אבץ. התאושש מ- americanelements.com.
13. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.