- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Densité
- Solubilité
- Propriétés chimiques
- Obtention
- Applications
- Dans les traitements médicaux
- Dans les applications vétérinaires
- En tant qu'ignifuge
- Dans les traitements dentaires
- Pour séparer les minéraux dangereux de l'arsenic
- Pour obtenir d'autres composés de zinc
- Dans la valorisation du zinc des effluents résiduaires
- Autres applications
- Des risques
- Effets sur l'environnement
- Références
Le carbonate de zinc est un composé inorganique constitué des éléments zinc (Zn), carbone (C) et oxygène (O). Sa formule chimique est ZnCO 3. Le zinc a un état d'oxydation de +2, carbone +4 et oxygène -2.
C'est un solide incolore ou blanc que l'on trouve dans la nature, formant la smithsonite minérale, dans laquelle il peut être seul ou avec d'autres éléments comme le cobalt ou le cuivre, qui lui donnent respectivement une couleur violette ou verte.
Smithsonite, minéral ZnCO 3. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Source: Wikimedia Commons.
Le ZnCO 3 est presque insoluble dans l'eau, mais il se dissout facilement dans les acides dilués, car l'ion carbonate dans un milieu acide forme de l'acide carbonique (H 2 CO 3), qui devient alors du gaz CO 2 et de l'eau.
Il est utilisé comme antiseptique dans les plaies animales et est parfois fourni dans l'alimentation pour prévenir les maladies causées par une carence en zinc.
Il sert à retarder la combustion de certaines fibres, plastiques et caoutchouc lorsqu'ils entrent en contact avec le feu. Il permet de séparer en toute sécurité les minéraux d'arsenic toxiques des autres roches.
Il a été utilisé dans les dentifrices pour restaurer la dentine sur les dents en cours de blanchiment.
Structure
Le ZnCO 3 est constitué d'un cation Zn 2+ et d'un anion CO 3 2-. Le carbone dans l'ion carbonate a un état d'oxydation de +4. Cet ion a une structure plate avec les trois atomes d'oxygène entourant l'atome de carbone.
Structure chimique du carbonate de zinc. Auteur inconnu / domaine public. Source: Wikimedia Commons.
Nomenclature
- Carbonate de zinc
- Monocarbonate de zinc
- Sel de zinc d'acide carbonique
- Smithsonite
- Espar en zinc
Propriétés
État physique
Solide cristallin incolore ou blanc. Cristaux rhombiques.
Carbonate de zinc. Ondřej Mangl / Domaine public. Source: Wikimedia Commons.
Poids moléculaire
125,4 g / mol
Point de fusion
À 140 ºC, il se décompose sans fondre.
Densité
4,398 g / cm 3 à 20 ° C
Solubilité
Pratiquement insoluble dans l'eau: 0,000091 g / 100 g d'H 2 O à 20 ° C. Soluble dans les acides dilués, les alcalis et les solutions de sel d'ammonium. Insoluble dans l'ammoniaque, l'alcool et l'acétone.
Propriétés chimiques
Réagit avec les acides formant du dioxyde de carbone:
ZnCO 3 + 2 H + → Zn 2+ + H 2 O + CO 2 ↑
Il se dissout dans les bases formant l'hydroxyde, qui se dissout partiellement en formant un ion zincate:
ZnCO 3 + 2 OH - → Zn (OH) 2 + CO 3 2-
Zn (OH) 2 + H 2 O + OH - → -
Ce n'est pas inflammable. Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il produit de l'oxyde de zinc et du dioxyde de carbone, mais il peut même émettre du monoxyde de carbone (CO).
ZnCO 3 + chaleur → ZnO + CO 2 ↑
Obtention
Il est obtenu par broyage de la smithsonite minérale, anciennement appelée longeron de zinc.
Il peut également être préparé en mélangeant une solution de carbonate de sodium avec un sel de zinc, tel que le sulfate de zinc. Le sulfate de sodium reste dissous et le carbonate de zinc précipite:
ZnSO 4 + Na 2 CO 3 → ZnCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
Applications
Dans les traitements médicaux
Ce composé permet d'obtenir certains produits pharmaceutiques. Il est appliqué sur la peau enflammée sous forme de poudre ou de lotion.
Dans les applications vétérinaires
Le ZnCO 3 sert de protecteur de plaie astringent, antiseptique et topique chez les animaux.
Il aide également à prévenir les maladies causées par une carence en zinc, il est donc utilisé comme complément dans l'alimentation de certains animaux, à condition que les quantités administrées soient conformes aux normes établies par les agences de santé.
Le carbonate de zinc est parfois administré comme micronutriment pour prévenir les maladies chez les porcs. Auteur inconnu / CC0. Source: Wikimedia Commons.
En cas d'épidémie de parakératose chez les porcs, il est ajouté à leur alimentation. Cette maladie est une altération de la peau dans laquelle la couche cornée n'est pas formée correctement.
En tant qu'ignifuge
Il est utilisé comme charge ignifuge pour les caoutchoucs et les plastiques exposés à des températures élevées. Protège les fibres textiles du feu.
Dans le cas des textiles en coton, il est appliqué sur le tissu avec un peu d'alcali. Celui-ci attaque directement les groupes hydroxyle primaires (–CH 2 OH) de la cellulose et les convertit en cellulose sodique (–CH 2 ONa).
La rupture des liaisons cellulosiques par un alcali favorise une plus grande pénétrabilité des chaînes de la structure cellulosique compacte, de sorte que plus de ZnCO 3 parvient à entrer dans la zone amorphe de celle-ci et sa dispersion est facilitée.
Certains tissus de coton peuvent contenir du ZnCO 3 dans leurs fibres pour les rendre résistants au feu. Socken_farbig.jpeg: Scott Bauer Œuvre dérivée: Socky / Domaine public. Source: Wikimedia Commons.
En conséquence, la quantité de gaz inflammable qui pourrait être produite par le feu est réduite.
Dans les traitements dentaires
Certains dentifrices à base de nanocristaux de carbonate de zinc et d'hydroxyapatite appliqués régulièrement sur les dents réduisent plus efficacement l'hypersensibilité que ceux à base de fluor.
Les nanocristaux de ZnCO 3 et d'hydroxyapatite ont une taille, une forme, une composition chimique et une cristallinité similaires à celles de la dentine, de sorte que les tubules dentinaires peuvent être fermés avec l'application de ces matériaux.
Les nanoparticules de ZnCO 3 -hydroxyapatite ont été testées avec succès pour diminuer la sensibilité des dents blanchies. Auteur: Photo Mix. Source: Pixabay.
Ce type de dentifrice s'est avéré utile après les processus de blanchiment des dents.
Pour séparer les minéraux dangereux de l'arsenic
Des méthodes de séparation des minéraux d'arsenic des roches sulfurées (comme la galène, la chalcopyrite et la pyrite) à l'aide de ZnCO 3 ont été testées. Le minéral riche en arsenic doit être séparé des autres car cet élément est un polluant très toxique et toxique pour les êtres vivants.
Pour ce faire, le mélange de roches broyées est traité avec une solution de sulfate de zinc et de carbonate de sodium à un pH de 7,5 à 9,0 et un composé xanthate.
Arsénopyrite. Ce minéral doit être séparé des autres car il contient de l'arsenic toxique. La séparation peut être réalisée avec du carbonate de zinc. James St.John / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0). Source: Wikimedia Commons.
L'efficacité de la formule est attribuée à la formation de petites particules de ZnCO 3 à la surface de l'arsénopyrite, le rendant hydrophile (similaire à l'eau), de sorte qu'il ne peut pas adhérer aux bulles d'air et ne peut pas flotter, précipiter et se séparer des autres minéraux.
Pour obtenir d'autres composés de zinc
Le carbonate de zinc a été utilisé pour obtenir des nanostructures de borate de zinc hydrophobes de formule 3ZnO • 3B 2 O 3 • 3,5H 2 O. Ce matériau peut être utilisé comme additif ignifuge dans les polymères, le bois et les textiles.
Dans la valorisation du zinc des effluents résiduaires
Les eaux synthétiques riches en ions zinc rejetées par les procédés d'électrodéposition peuvent être traitées par la technologie du lit fluidisé utilisant du carbonate de sodium pour précipiter le ZnCO 3.
Lorsque Zn 2+ est précipité sous forme de carbonate, sa concentration diminue, le solide obtenu est filtré et les eaux peuvent être éliminées en toute sécurité. Le ZnCO 3 précipité est de haute pureté.
Autres applications
Il permet de préparer d'autres composés de zinc. Il est utilisé dans les cosmétiques. Il sert de pigment et est utilisé dans la fabrication de porcelaines, de céramiques et de poteries.
Des risques
L'inhalation de poussière de ZnCO 3 peut provoquer une gorge sèche, une toux, une gêne thoracique, de la fièvre et des sueurs. Son ingestion provoque des nausées et des vomissements.
Effets sur l'environnement
Le risque principal est son effet sur l'environnement, il faut donc éviter qu'il s'y propage. Il est très toxique pour la vie aquatique avec des conséquences qui persistent dans les organismes vivants.
Références
- Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis. (2019). Carbonate de zinc. Récupéré de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Lide, DR (éditeur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 e CRC Press.
- Cotton, F. Albert et Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie inorganique avancée. Quatrième édition. John Wiley et fils.
- Sharma, V. et coll. (2018). Synthèse de nanoneedles en carbonate de zinc, potentiel retardateur de flamme pour les textiles en coton. Cellulose 25, 6191-6205 (2018). Récupéré de link.springer.com.
- Guan, Y. et coll. (2020). ZnCO3 colloïdal comme un puissant dépresseur de l'arsénopyrite dans la pâte faiblement alcaline et le mécanisme d'interaction. Minerals 2020, 10, 315. Récupéré de mdpi.com.
- Maladies de la peau, des yeux, de la conjonctive et de l'oreille externe. (2017). En médecine vétérinaire (onzième édition). Récupéré de sciencedirect.com.
- Hannig, M. et Hannig, C. (2013). Nanobiomatériaux en dentisterie préventive. Dans Nanobiomatériaux en dentisterie clinique. Chapitre 8. Récupéré de sciencedirect.com.
- Tugrul, N. et coll. (2015). Synthèse de nanostructures hydrophobes borate de zinc à partir de carbonate de zinc et caractérisation du produit. Res Chem Intermed (2015) 41: 4395-4403. Récupéré de link.springer.com.
- de Luna, MDG et al. (2020). Récupération de granules de zinc à partir d'eaux usées de galvanoplastie synthétiques à l'aide d'un procédé de cristallisation homogène en lit fluidisé. Int. J. Environ. Sci. Technol. 17, 129-142 (2020). Récupéré de link.springer.com.