- Structure
- Propriétés du phosphate de zinc
- Apparence physique
- Masse molaire
- Point de fusion
- Point d'ébullition
- Densité
- Indice de réfraction
- Solubilité dans l'eau
- point de rupture
- Applications
- Produits de beauté
- Agent antibactérien
- Ciment dentaire
- Revêtement anticorrosion
- Références
Le phosphate de zinc est un composé inorganique de formule chimique Zn 3 (PO 4) 2, mais il se présente dans la nature sous sa forme tétrahydratée, Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O dans l’espérite minérale et la parahopeíta. De même, une variété basique de celui-ci se trouve dans la tarbutite minérale, Zn 2 (PO 4) (OH). Ces minéraux sont formés par l'oxydation de la sphalérite dans les eaux riches en phosphate.
Toutes les utilisations connues de ce composé sont à base de Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, car ses molécules d'eau lui confèrent la propriété d'être un bon fixateur. Par conséquent, sa forme anhydre en tant que telle n'a pas les utilisations d'une grande demande économique.
Fragments de phosphate de zinc. Source: Intérêt chimique
Comme on peut le voir sur l'image ci-dessus, le phosphate de zinc est un solide blanc, présent sous forme de poudre ou aggloméré en petits morceaux. Sa couleur blanche a été utilisée dans la formulation de produits cosmétiques, ainsi que dans la préparation de ciments dentaires et de ciments pouzzolaniques phosphatés.
Le phosphate de zinc est un agent anticorrosion qui a été utilisé dans les procédés d'électrodéposition de minéraux de zinc (espéite et phosphophyllite) à la surface des aciers.
Structure
La formule Zn 3 (PO 4) 2 indique que les ions Zn 2+ et PO 4 3- constituent le sel dans un rapport 3: 2, ce qui signifie que pour trois cations Zn 2+, il y a deux anions PO 4 3-. Ces ions interagissent les uns avec les autres de manière électrostatique, établissant ainsi une forte liaison ionique en raison de l'ampleur de leurs charges. Les deux ions sont polyvalents.
Ainsi, Zn 2+ et PO 4 3- finissent par s'orienter dans l'espace jusqu'à définir une structure ordonnée et répétitive: un cristal de phosphate de zinc. Ce cristal adopte une structure monoclinique, α-Zn 3 (PO 4) 2. Il apparaît capable de subir des transitions de phase vers d'autres formes polymorphes: β-Zn 3 (PO 4) 2 et γ-Zn 3 (PO 4) 2, toutes dépendantes de la température.
Les trois polymorphes sont isostructuraux, ne différant que par l'orientation spatiale de leurs ions; c'est-à-dire qu'ils ont différents groupes spatiaux.
Par contre, le phosphate de zinc a tendance à apparaître principalement sous forme d'hydrate: Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, dont la structure cristalline est également monoclinique. Cette fois, les ions sont accompagnés de quatre molécules d'eau, qui interagissent avec eux par des forces dipolaires et des liaisons hydrogène.
Propriétés du phosphate de zinc
Phosphate de zinc. Ondřej Mangl
Apparence physique
Solide blanc poussiéreux.
Masse molaire
454,11 g / mol
Point de fusion
900 ºC
Point d'ébullition
Aucune information. Cela pourrait être dû à une décomposition thermique possible, ou à l'indisponibilité des conditions de pression pour que le liquide salin bout.
Densité
3 998 g / cm 3
Indice de réfraction
1,595.
Solubilité dans l'eau
Insoluble. Cela est dû en partie à la liaison ionique entre les ions Zn 2+ et PO 4 3-, qui augmente l'énergie du réseau cristallin lorsque le sel se dissout dans l'eau.
point de rupture
Le phosphate de zinc est une substance ininflammable.
Applications
Les utilisations du phosphate de zinc correspondent à celles de son tétrahydrate, Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O, car il est sa forme prédominante et se retrouve même dans les minéraux de l'espéite et du parahopéite. Par conséquent, on ne sait pas si sa forme anhydre, Zn 3 (PO 4) 2, a une utilisation spécifique.
Produits de beauté
Le phosphate de zinc a été utilisé comme pigment blanc, remplaçant les oxydes de zinc et de titane dans les produits cosmétiques et de beauté. La matière, douce au toucher, de petites particules rondes pour recouvrir la surface de la peau sans s'infiltrer à travers ses pores, est synthétisée à partir d'un mélange d'acide phosphorique, H 3 PO 4, et de nitrate de zinc, Zn (NO 3) 2.
Ainsi, les pigments blancs de phosphate de zinc sont préparés en faisant varier les rapports Zn / P. Pour cela, lors du mélange des réactifs, des quantités variables de H 3 PO 4 et Zn (NO 3) 2 sont ajoutées, jusqu'à l'obtention du produit présentant les meilleures propriétés cosmétiques.
Dans une étude réalisée par l'Université préfectorale de Kyoto, ils ont constaté que les pigments préparés avec un rapport Zn / P égal à 2/1, 1/1 et 3/2 présentaient les meilleures réflectances; par conséquent, ils ont éclairci les visages de ceux qui ont appliqué le produit cosmétique par rapport à la luminosité d'autres formulations.
Agent antibactérien
Les nanoparticules de phosphate de zinc sont dans l'arsenal destiné à lutter contre les microbes et, ainsi, être une alternative à l'utilisation d'antibiotiques. De cette manière, la résistance constante et progressive que les bactéries développent aux antibiotiques est réduite, tout en cherchant en même temps à réduire les dépenses de traitement des maladies infectieuses.
Ces nanoparticules ont montré une grande activité antibactérienne contre les bactéries coliformes, une étude qui a été vérifiée chez le rat sans provoquer de stress oxydatif.
Ciment dentaire
Le phosphate de zinc est utilisé pour préparer le ciment phosphate, qui est utilisé dans les restaurations de nombreux matériaux; parmi eux, nos propres dents, se comportant comme un ciment dentaire très populaire en dentisterie depuis longtemps. Ce ciment phosphaté est utilisé pour fixer et joindre plusieurs solides en même temps.
Le phosphate de zinc est utilisé pour la fabrication de ciments dentaires.
Il est préparé en dissolvant des oxydes de zinc et de magnésium dans l'acide phosphorique, c'est pourquoi les ions Zn 2+ et Mg 2+ sont présents, formant des structures complexes. Ce ciment dentaire est essentiel pour la cimentation finale des dents. Cependant, en raison de son acidité, le ciment polycarboxylate est utilisé à la place pour les patients qui y sont trop sensibles.
Revêtement anticorrosion
Semblable au ciment, la surface des aciers peut également être phosphatée.
Pour cela, les pièces d'acier sont introduites dans un bain d'acide phosphorique alcalinisé, et après avoir fourni un courant électrique, un film protecteur composé d'espéite (Zn 3 (PO 4) 2 4H 2 O) et de phosphophyllite se forme à leur surface. (Zn 2 Fe (PO 4) 2 · 4H 2 O), ce dernier composé étant le plus résistant aux milieux fortement alcalins.
Les réactions chimiques impliquées sont les suivantes:
3Zn 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 3 (PO 4) 2 · 4H 2 O + 4H +
2Zn 2+ + Fe 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 2 Fe (PO 4) 2 · 4H 2 O + 4H +
Le problème avec ces revêtements réside dans leur degré de porosité, car il laisse des flancs exposés où l'acier peut subir une corrosion.
D'autre part, le ciment pouzzolanique contenant du phosphate de zinc a été utilisé pour le développement de bétons plus résistants à la corrosion.
En général, la propriété anticorrosion du phosphate de zinc a été destinée à servir de revêtements pour les murs avant l'application des couches de peinture, afin qu'elles durent plus longtemps et présentent de meilleures couleurs.
Références
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
- Wikipédia. (2020). Phosphate de zinc. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Phosphate de zinc. ScienceDirect. Récupéré de: sciencedirect.com
- Centre national d'information sur la biotechnologie. (2020). Phosphate de zinc. Base de données PubChem., CID = 24519. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Aref M. al-Swaidani. (2018). Effet inhibiteur des bains naturels de pouzzolane et de phosphate de zinc sur la corrosion de l'acier d'armature. doi.org/10.1155/2018/9078253
- Onoda, H., et Haruki, M. (2014). Rapport de mélange de nitrate de zinc et d'acide phosphorique pour la préparation de pigments blancs de phosphate de zinc. Céramiques, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
- Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanoparticules à base de phosphate de zinc comme nouvel agent antibactérien: étude in vivo sur des rats après exposition alimentaire. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8