Fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2): estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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Fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2): estrutura, propriedades, usos - Ciência
Fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2): estrutura, propriedades, usos - Ciência

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o fosfato de zinco é um composto inorgânico cuja fórmula química é Zn3(PO4)2, mas ocorre na natureza em sua forma tetra-hidratada, Zn3(PO4)24h2Ou, nos minerais hopeíta e parahopeíta. Da mesma forma, uma variedade básica dele é encontrada no mineral tarbutita, Zn2(PO4) (OH). Esses minerais são formados pela oxidação da esfalerita em águas ricas em fosfato.

Todos os usos conhecidos para este composto são baseados em Zn3(PO4)24h2Ou porque suas moléculas de água lhe conferem a propriedade de ser um bom fixador. Portanto, sua forma anidra como tal carece de usos de grande demanda econômica.

Como pode ser visto na imagem acima, o fosfato de zinco é um sólido branco, presente na forma de pó ou aglomerado em pequenos fragmentos. Sua cor branca tem sido utilizada na formulação de produtos cosméticos, bem como na preparação de cimentos odontológicos e cimentos pozolânicos de fosfato.


O fosfato de zinco é um agente anticorrosivo que tem sido utilizado em processos de eletrodeposição de minerais de zinco (hopeita e fosfofilita) na superfície de aços.

Estrutura

A fórmula Zn3(PO4)2 indica que íons Zn2+ e PO43- compõem o sal em uma proporção de 3: 2, o que significa que para cada três cátions Zn2+ existem dois ânions PO43-. Esses íons interagem entre si eletrostaticamente, estabelecendo assim uma forte ligação iônica devido à magnitude de suas cargas. Ambos os íons são polivalentes.

Assim, o Zn2+ e PO43- acabam se orientando no espaço para definir uma estrutura ordenada e repetitiva: um cristal de fosfato de zinco. Este cristal adota uma estrutura monoclínica, α-Zn3(PO4)2. Parece ser capaz de sofrer transições de fase para outras formas polimórficas: β-Zn3(PO4)2 e γ- Zn3(PO4)2, tudo dependente da temperatura.


Os três polimorfos são isoestruturais, diferindo apenas na orientação espacial de seus íons; ou seja, eles têm grupos espaciais diferentes.

Por outro lado, o fosfato de zinco tende a aparecer principalmente como um hidrato: Zn3(PO4)24h2Ou, cuja estrutura cristalina também é monoclínica. Desta vez, os íons são acompanhados por quatro moléculas de água, que interagem com eles por meio de forças de íons dipolo e ligações de hidrogênio.

Propriedades do fosfato de zinco

Aparência física

Sólido branco empoeirado.

Massa molar

454,11 g / mol

Ponto de fusão

900 ºC

Ponto de ebulição

Sem informação. Isso pode ser devido à possível decomposição térmica ou à indisponibilidade de condições de pressão para o líquido salino ferver.


Densidade

3,998 g / cm3

Índice de refração

1,595.

Solubilidade em água

Insolúvel. Isso se deve em parte à ligação iônica entre os íons Zn2+ e PO43-, o que aumenta a energia da rede cristalina contra a dissolução do sal na água.

Ponto de inflamação

O fosfato de zinco é uma substância não inflamável.

Formulários

Os usos do fosfato de zinco correspondem aos de seu tetrahidrato, Zn3(PO4)24h2Ou, por ser a sua forma predominante e mesmo ser encontrada nos minerais esperelita e paraopeita. Portanto, não se sabe se sua forma anidra, Zn3(PO4)2, têm um uso específico.

Cosméticos

O fosfato de zinco tem sido usado como pigmento branco, substituindo os óxidos de zinco e titânio em produtos cosméticos e de beleza. O material, macio ao toque, de partículas pequenas e redondas para cobrir a superfície da pele sem escoar pelos poros, é sintetizado a partir de uma mistura de ácido fosfórico, H3PO4, e nitrato de zinco, Zn (NO3)2.

Assim, os pigmentos de fosfato de zinco branco são preparados variando as razões Zn / P. Para isso, ao misturar os reagentes, quantidades variáveis ​​de H são adicionadas.3PO4 e Zn (NÃO3)2, até obter o produto com as melhores propriedades cosméticas.

Em um estudo realizado pela Universidade da Prefeitura de Kyoto, eles descobriram que os pigmentos preparados com uma relação Zn / P igual a 2/1, 1/1 e 3/2 apresentaram as melhores refletâncias; portanto, iluminaram o rosto de quem aplicou o cosmético em comparação com o brilho de outras formulações.

Agente antibacteriano

Nanopartículas de fosfato de zinco fazem parte do arsenal destinado ao combate a micróbios e, portanto, ser uma alternativa ao uso de antibióticos. Desse modo, reduz-se a resistência constante e progressiva que as bactérias desenvolvem aos antibióticos, ao mesmo tempo que se busca reduzir gastos no tratamento de doenças infecciosas.

Essas nanopartículas têm apresentado grande atividade antibacteriana contra bactérias coliformes, estudo que foi verificado em ratos sem causar estresse oxidativo.

Cimento dentário

O fosfato de zinco é usado para preparar o cimento de fosfato, que é usado em restaurações de diversos materiais; entre eles, os próprios dentes, que se comportam como um cimento dentário muito popular na odontologia há muito tempo. Este cimento de fosfato serve para fixar e unir vários sólidos ao mesmo tempo.

É preparado dissolvendo os óxidos de zinco e magnésio em ácido fosfórico, razão pela qual os íons Zn estão presentes2+ e Mg2+, formando estruturas complexas. Este cimento dentário é essencial para a cimentação final dos dentes. No entanto, devido à sua acidez, o cimento de policarboxilato é usado em pacientes que são muito sensíveis a ele.

Revestimento anticorrosivo

Semelhante ao cimento, a superfície dos aços também pode ser fosfatada.

Para isso, as peças de aço são colocadas em um banho de ácido fosfórico alcalinizado e, após o fornecimento de corrente elétrica, uma película protetora composta por Hopeita (Zn3(PO4)24h2O) e fosfofilita (Zn2Faith (PO4)24h2O), sendo o último composto o mais resistente contra meios fortemente alcalinos.

As reações químicas envolvidas são as seguintes:

3Zn2+ + 2H2PO4– + 4H2O → Zn3(PO4)24h2O + 4H+

2Zn2+ + Fé2+ + 2H2PO4– + 4H2O → Zn2Faith (PO4)24h2O + 4H+

O problema desses revestimentos está no grau de porosidade, pois deixam os flancos expostos onde o aço pode sofrer corrosão.

Por outro lado, o cimento pozolânico contendo fosfato de zinco tem sido utilizado para desenvolver concretos mais resistentes à corrosão.

Em geral, a propriedade anticorrosiva do fosfato de zinco tem sido utilizada para servir de revestimento de paredes antes da aplicação das camadas de tinta, para que sejam mais duráveis ​​e apresentem melhores cores.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2020). Fosfato de zinco. Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. Elsevier B.V. (2020). Fosfato de Zinco. ScienceDirect. Recuperado de: sciencedirect.com
  4. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2020). Fosfato de Zinco. Banco de dados PubChem., CID = 24519. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Aref M. al-Swaidani. (2018). Efeito da inibição de banhos naturais de pozolana e fosfato de zinco na corrosão do aço de reforço. doi.org/10.1155/2018/9078253
  6. Onoda, H., & Haruki, M. (2014). Proporção de mistura de nitrato de zinco e ácido fosfórico para preparação de pigmentos brancos de fosfato de zinco. Ceramics, 60 (355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
  7. Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanopartículas à base de fosfato de zinco como um novo agente antibacteriano: estudo in vivo em ratos após exposição dietética. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8