인산 아연은 화학적 수식 Zn 등의 무기 화합물 3 (PO 4 ) 2 , 그러나 그것의 수화물 형태의 자연 발생 아연 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O 미네랄 hopeite 및 parahopeíta . 마찬가지로, 기본적인 다양성은 미네랄 타르 부 타이트 인 Zn 2 (PO 4 ) (OH)에서 발견됩니다. 이 미네랄은 인산염이 풍부한 물에서 sphalerite의 산화에 의해 형성됩니다.
이 화합물의 알려진 모든 용도는 Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O를 기반으로합니다. 그 이유는 물 분자가 좋은 고정 제 역할을하기 때문입니다. 따라서 무수한 형태는 큰 경제적 수요의 사용이 부족합니다.
인산 아연 조각. 출처 : Chemicalinterest
위의 이미지에서 볼 수 있듯이 인산 아연은 흰색 고체이며 분말 형태로 존재하거나 작은 조각으로 케이크 형태로 존재합니다. 화이트 컬러는 화장품 제제뿐만 아니라 치과 용 시멘트 및 인산염 포졸란 시멘트 제조에도 사용되었습니다.
인산 아연은 강철 표면에 아연 광물 (호피 타이트 및 포스 포필 라이트)을 전착하는 공정에 사용되는 방식 제입니다.
구조
공식 Zn 3 (PO 4 ) 2 는 Zn 2+ 및 PO 4 3- 이온 이 3 : 2 비율로 염을 구성 한다는 것을 나타냅니다. 즉, Zn 2+ 양이온 3 개마다 PO 4 3- 음이온이 2 개 있다는 것을 의미합니다 . 이 이온들은 서로 정전 기적으로 상호 작용하여 전하의 크기로 인해 강한 이온 결합을 형성합니다. 두 이온 모두 다가입니다.
따라서 Zn 2+ 및 PO 4 3- 는 질서 있고 반복적 인 구조, 즉 인산 아연 결정을 정의 할 때까지 공간에서 방향을 잡습니다. 이 결정은 단 사정 구조 α-Zn 3 (PO 4 ) 2를 채택합니다 . β-Zn 3 (PO 4 ) 2 및 γ- Zn 3 (PO 4 ) 2 , 모두 온도에 따라 다른 다형성 형태로 상전이를 겪을 수있는 것으로 보입니다 .
3 개의 다 형체는 등 구조적이며, 이온의 공간적 방향 만 다릅니다. 즉, 공간 그룹이 다릅니다.
반면에 인산 아연은 주로 수화물로 나타나는 경향이 있습니다 : Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O, 결정 구조도 단 사정입니다. 이번에는 이온이 쌍극자 이온 힘과 수소 결합을 통해 상호 작용하는 4 개의 물 분자를 동반합니다.
인산 아연의 성질
인산 아연. Ondřej Mangl
외모
먼지가 많은 흰색 고체.
몰 질량
454.11g / 몰
녹는 점
900ºC
비점
정보 없음. 이는 가능한 열 분해 또는 식염수가 끓는 압력 조건을 사용할 수 없기 때문일 수 있습니다.
밀도
3,998g / cm 3
굴절률
1,595.
수용성
불용성. 이는 부분적으로 Zn 2+ 및 PO 4 3- 이온 사이의 이온 결합으로 인해 물에 염이 용해되는 것에 대해 결정 격자 에너지를 증가시킵니다.
인화점
인산 아연은 불연성 물질입니다.
응용
아연 포스페이트의 용도는 4 수화물 인 Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O 의 용도에 해당합니다. 이는 주된 형태이며 호 파이트 및 파라호 페이트 광물에서도 발견되기 때문입니다. 따라서 무수 형태 인 Zn 3 (PO 4 ) 2 가 특정 용도로 사용 되는지 여부는 알려져 있지 않습니다 .
화장품
인산 아연은 백색 안료로 사용되어 화장품 및 미용 제품에서 아연 및 산화 티타늄을 대체합니다. 재료, 공극을 통해 스며없이 피부의 표면을 덮도록 작고 둥근 입자의 촉감에 부드러운 인산의 혼합물로부터 합성되고, H 3 PO 4 , 아연, 질산 아연 (NO 3 ) 2 .
따라서 백색 아연 인산염 안료는 Zn / P 비율을 변경하여 제조됩니다. 이를 위해 시약을 혼합 할 때 가장 좋은 화장품 특성을 가진 제품을 얻을 때까지 다양한 양의 H 3 PO 4 및 Zn (NO 3 ) 2를 첨가 합니다.
Kyoto Prefectural University에서 수행 한 연구에서 2/1, 1/1 및 3/2와 동일한 Zn / P 비율로 준비된 안료가 최고의 반사율을 나타냄을 발견했습니다. 따라서 다른 제형의 밝기에 비해 화장품을 바른 사람들의 얼굴을 밝게했습니다.
항균제
인산 아연 나노 입자는 미생물과 싸우기위한 무기고에 있으므로 항생제 사용의 대안이 될 수 있습니다. 이런 식으로 박테리아가 항생제에 대해 발전하는 지속적이고 점진적인 내성이 감소하는 동시에 감염성 질환 치료 비용을 줄이기 위해 노력합니다.
이 나노 입자는 산화 스트레스를 유발하지 않고 쥐에서 검증 된 연구 인 대장균에 대해 뛰어난 항균 활성을 보여주었습니다.
치과 용 시멘트
인산 아연은 많은 재료의 수복물에 사용되는 인산염 시멘트를 준비하는 데 사용됩니다. 그중에서도 우리 자신의 치아는 오랫동안 치과에서 인기를 끌었던 치과 용 시멘트처럼 행동합니다. 이 인산염 시멘트는 동시에 여러 고체를 고정하고 결합하는 데 사용됩니다.
인산 아연은 치과 용 시멘트 제조에 사용됩니다.
아연과 산화 마그네슘을 인산에 녹여서 제조되며, 이것이 Zn 2+ 및 Mg 2+ 이온이 존재 하여 복잡한 구조를 형성하는 이유 입니다. 이 치과 용 시멘트는 치아의 최종 합착에 필수적입니다. 그러나 산도 때문에 폴리 카복실 레이트 시멘트는 그것에 너무 민감한 환자에게 대신 사용됩니다.
부식 방지 코팅
시멘트와 유사하게 강철 표면도 인산염 처리 될 수 있습니다.
이를 위해 강철 조각을 알칼리화 인산 욕조에 넣고 전류를 공급 한 후 표면에 호 파이트 (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O)와 포스 포필 라이트로 구성된 보호막을 형성합니다. (Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 · 4H 2 O), 후자의 화합물은 강 알칼리성 매체에 대해 가장 저항력이 있습니다.
관련된 화학 반응은 다음과 같습니다.
3Zn 2 + + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → 아연 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
2Zn 2+ + 철 2 + + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → 아연 이 철 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O + 4H +
이러한 코팅의 문제점은 강철이 부식 될 수있는 노출 된 측면을 남기기 때문에 다공성 정도에 있습니다.
한편, 인산 아연을 함유 한 포졸란 시멘트는 내식성 콘크리트 개발에 사용되어왔다.
일반적으로 인산 아연의 내식성은 페인트 층을 도포하기 전에 벽의 코팅으로 사용되어 더 오래 지속되고 더 좋은 색상을 보여줍니다.
참고 문헌
- Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). 인산 아연. 출처 : en.wikipedia.org
- 엘스 비어 BV (2020). 아연 인산염. ScienceDirect. 출처 : sciencedirect.com
- 국립 생명 공학 정보 센터. (2020). 아연 인산염. PubChem 데이터베이스., CID = 24519. 출처 : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). 천연 Pozzolan 및 Zinc Phosphate Bath의 철근 부식 억제 효과 doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H., & Haruki, M. (2014). 인산 아연 백색 안료의 제조를위한 질산 아연과 인산의 혼합 비율. 도자기, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). 새로운 항균제로서의 인산 아연 기반 나노 입자 :식이 노출 후 쥐에 대한 생체 내 연구. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8