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Articulo de referencia

Hidróxido de cloruro de zinc monohidrato

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El cloruro de zinc monohidratado o, más precisamente, el dicloruro de pentazíndoco monohidratado, es un compuesto de zinc con la fórmula química Zn₅ ( OH ) ₈Cl₂ · H₂O . Se le conoce comúnmente como cloruro de zinc tetrabásico (TBZC), cloruro de zinc básico, hidroxicloruro de zinc u oxicloruro de zinc. Es un sólido cristalino incoloro e insoluble en agua. Su forma natural, la simonkolleíta, ha demostrado ser un suplemento nutricional beneficioso para los animales.

fenómeno natural

La forma mineral natural, la simonkolleíta, fue descrita como un nuevo mineral en 1985 a partir de muestras recolectadas en Richelsdorf, Alemania. Es un mineral secundario raro formado por la meteorización de escoria que contiene zinc y se asocia con zinc nativo, hidrocerusita , diaboleíta , cincita e hidrocincita . Recibe su nombre de Werner Simon y Kurt Kolle, coleccionistas de minerales de Cornberg, cerca de Michelsdorf, quienes enviaron las muestras para su investigación. La simonkolleíta se encuentra frecuentemente como producto de corrosión de metales que contienen zinc. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Estructura

La simonkolleíta es romboédrica, grupo espacial R 3 m . Hay dos sitios de zinc cristalográficamente distintos en la simonkolleíta, ambos completamente ocupados por zinc. El sitio Zn(1) está coordinado por seis grupos hidroxilo (OH) en una geometría octaédrica [ Zn(OH) 6 ] . El sitio Zn(2) está coordinado por tres grupos OH y un átomo de Cl en una geometría tetraédrica [ Zn(OH) 3 Cl] . Los octaedros [ Zn(OH) 6 ] forman una lámina dioctaédrica compartiendo aristas, similar a la observada en las micas dioctaédricas. En cada sitio del octaedro vacante, un tetraedro [ Zn(OH) 3 Cl] se une a tres aniones de la lámina y apunta hacia afuera de la misma. Entre láminas adyacentes se intercalan grupos de agua intersticial ( H 2 O ). Las láminas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno entre los grupos OH de una lámina y los aniones Cl de las láminas adyacentes, así como con los grupos H₂O intersticiales . Los octaedros [ Zn (OH) ₆ ] tienen cuatro enlaces ecuatoriales largos (a 2,157 Å) y dos enlaces apicales cortos (a 2,066 Å). Este acortamiento apical es resultado de los requisitos de valencia de enlace de los grupos OH coordinantes y de la conectividad de los poliedros en la estructura. Los grupos OH ecuatoriales [O(1)H] están coordinados por dos cationes Zn(1) y un catión Zn(2), mientras que los grupos OH apicales [O(2)H] están coordinados por tres cationes Zn(1). Como Zn(1) tiene seis coordinaciones y Zn(2) cuatro, los requisitos de valencia de enlace local exigen que los enlaces Zn(1)-O(1) sean considerablemente más largos que los enlaces Zn(1)-O(2). El tetraedro [ Zn(OH) ₃Cl ] tiene tres enlaces Zn(2)-O(1) cortos (a 1,950 Å) y un enlace Zn(2)-Cl largo (2,312 Å) (Figura 1). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]    

Figura 1. Coordinación y enlace del Zn en la simonkolleíta.

Propiedades

La simonkolleíta es incolora, forma cristales hexagonales tabulares de hasta 1  mm de diámetro y tiene una exfoliación perfecta paralela a (001). [ 3 ]

Los estudios de estabilidad térmica han demostrado que la simonkolleita se descompone en ZnO en varias etapas al calentarse ( ecuaciones 1-3 ). [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] La descomposición comienza con la pérdida de un solo mol de agua reticular. La deshidratación posterior a 165−210  °C produce una mezcla de ZnO y un intermedio Zn(OH)Cl. A 210−300  °C, el intermedio Zn(OH)Cl se descompone en ZnO y ZnCl 2 . A mayor temperatura, se produce la volatilización del cloruro de zinc, dejando un residuo final de óxido de zinc.

La mezcla deshidratada (Zn(OH)Cl y ZnO) se rehidrata fácilmente y se convierte de nuevo en simonkolleíta al exponerse al aire frío y húmedo ( ecuación 4 ). [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

La simonkolleíta es prácticamente insoluble en agua y disolventes orgánicos, soluble en ácidos minerales produciendo las sales de zinc correspondientes ( ecuación 5 ), y soluble en soluciones de amoníaco, amina y EDTA formando complejos. Se puede convertir fácilmente en hidróxido de zinc reaccionando con hidróxido de sodio ( ecuación 6 ). Su pH en agua es de 6,9, medido mediante el método SW846-9045 de la EPA. [ 9 ]

Preparación

A partir de la hidrólisis de ZnCl 2

El cloruro de zinc básico se puede preparar mediante hidrólisis de una solución de ZnCl₂ en presencia de una base como el hidróxido de sodio o el amoníaco ( ecuaciones 7-8 ). [ 5 ] [ 10 ]

Se han sintetizado con éxito nanodiscos de simonkolleita con un ancho de 40 nm mediante un método hidrotermal utilizando cloruro de zinc y amoníaco como materiales de partida. [ 10 ] 

A partir de la reacción de ZnCl 2 con ZnO

El cloruro de zinc básico se puede sintetizar a partir de la reacción de una solución de ZnCl₂ con ZnO ( ecuación 9 ) . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Se puede sintetizar a partir de nanopartículas de ZnO envejecidas en una solución acuosa de ZnCl₂ a 6–140 ° C durante 48 h . El aumento de la temperatura de envejecimiento incrementa la cristalinidad del cloruro de zinc básico. [ 13 ]  

Aplicaciones

Como aditivo para piensos y suplemento nutricional para animales.

El zinc es un oligoelemento esencial para todos los animales. Se encuentra en todos los órganos y tejidos del cuerpo, siendo los huesos, los músculos, el hígado, los riñones y la piel los que contienen la mayor parte del zinc corporal. El zinc se suele añadir a la dieta de los animales como suplemento, generalmente como óxido de zinc inorgánico de grado alimenticio o sulfato de zinc hidratado, o como quelato o complejo de zinc orgánico. En varios experimentos, se ha demostrado que el óxido de zinc tiene menor biodisponibilidad para las aves de corral y los cerdos que el sulfato de zinc de grado reactivo o alimenticio; sin embargo, las formas de sulfato son altamente solubles en agua y, por lo tanto, también higroscópicas en condiciones de humedad. [ 14 ] [ 15 ]

El cloruro de zinc tetrabásico (simonkolleíta), un mineral de zinc hidróxido, es una nueva forma de suplemento nutricional de zinc para animales. Cuando el TBZC se produce mediante un proceso de cristalización (Micronutrientes TBZC), excluye los iones contaminantes, lo que proporciona un producto con mayor pureza y menos partículas de polvo que el que se obtiene con la precipitación. El resultado es un sólido cristalino prácticamente insoluble en agua, no higroscópico, no reactivo en la mayoría de los alimentos o piensos y, sin embargo, altamente biodisponible. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

Dado que el TBZC es neutro e insoluble en agua, presenta una excelente palatabilidad y muy pocas interacciones con otros ingredientes en una mezcla alimentaria en comparación con el cloruro de zinc, el sulfato de zinc o las formas queladas del metal. Además, evita los problemas de apelmazamiento. [ 14 ]

Se ha demostrado que la biodisponibilidad relativa de zinc para pollos en TBZC es de dos a tres veces mayor que la del ZnO procesado con Waselz. [ 14 ] [ 15 ]

Estudios de investigación realizados en universidades y en la industria de piensos han indicado que el TBZC tiene una mayor biodisponibilidad en relación con el sulfato de zinc, con valores que oscilan entre el 102 y el 111 %. [ 15 ] [ 16 ] Cuatro estudios que comparan el TBZC con el óxido de zinc como promotor del crecimiento indican una mejora en la ganancia de peso y la conversión alimenticia a niveles más bajos utilizando TBZC. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] Las pruebas in vitro han demostrado una mejor actividad antimicrobiana con TBZC que con el sulfato de zinc y el óxido de zinc. [ 17 ] [ 21 ] [ 22 ] La investigación sobre el rendimiento del crecimiento y algunos parámetros fisiológicos en el tracto digestivo de lechones destetados ha demostrado que el TBZC estimula la síntesis y secreción de quimotripsina pancreática y puede promover la salud intestinal. [ 22 ]

Como agente estabilizador en composiciones nutricionales y fungicidas.

El cloruro de zinc básico se ha utilizado como agente estabilizador en composiciones nutricionales y fungicidas para su aplicación al follaje de plantas en crecimiento. [ 23 ]

Como suplemento de Zn para la terapia con metaloproteasas

El cloruro de zinc tetrabásico se ha utilizado como suplemento de Zn para aumentar la respuesta a las metaloproteasas terapéuticas, incluyendo el aumento y/o la maximización de la respuesta y la prevención de la resistencia a las toxinas botulínica y tetánica debido a una deficiencia funcional de zinc. [ 24 ]

En composiciones orales

El cloruro de zinc básico se ha utilizado como agente terapéuticamente activo en composiciones orales para el cuidado de los dientes. [ 25 ]

En composiciones de recubrimiento

El cloruro de zinc básico, en combinación con silicato de metal alcalino soluble en agua , se utiliza para recubrir sustratos normalmente infestados por algas , como tejas de hormigón y otros materiales de construcción que contienen silicatos, para prevenir o minimizar la infestación de algas que les confiere un aspecto oscuro y antiestético. [ 26 ]

Se ha demostrado que una capa de recubrimiento a base de zinc formada por cloruro de zinc básico y magnesio presenta una excelente resistencia a la corrosión . [ 27 ]

En materiales de desarrollo del color

El cloruro de zinc básico es uno de los tres componentes para preparar materiales de revelado de color utilizados para papeles de copia sensibles a la presión y papeles de grabación termosensibles . [ 28 ]

Referencias

  1. 1 2 "Simonkolleite" (PDF) . Consultado el 21 de agosto de 2023 .
  2. 1 2 "Lista de la A a la Z" .
  3. 1 2 3 Hawthorne, FC; Sokolova, E. "Simonkolleíta, Zn 5 (OH) 8 Cl 2 ·H 2 O, una estructura de lámina interrumpida decorada de la forma [Mφ2]4". The Canadian Mineralogist , 2002, 40, 939.
  4. ↑ Zheng, L.; et al. "Comportamiento de corrosión del zinc puro y su aleación bajo una capa delgada de electrolito". Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.), 2010, 23(6), 416.
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  6. 1 2 García-Martínez, O. et al. "Sobre la descomposición térmica de los cloruros de hidróxido de zinc(II) Zn 5 (OH)8Cl 2 •(H 2 O) y beta-Zn(OH)Cl". J. Mat. Sci. 1994, 29, 5429
  7. 1 2 Hoffman, JW; Lauder, I. "Cloruro de zinc básico". Aust. J. Chem. 1968, 21, 1439
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  9. ↑ http://www.micro.net/pdf/MicroNutrients%20TBZC%20MSDS%208-22-01.pdf
  10. 1 2 Li, Y. et al. "Síntesis y caracterización de nanodiscos de simonkolleíta y su conversión en nanoestructuras de ZnO". Cryst. Res. Technol. 2011, 1
  11. ↑ Ostwald, recursos humanos; Feitknecht, W. Helv. Chim. Acta. , 1961, 44, 847
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  22. 1 2 Zhang, B.; Guo, Y. "Influencia del cloruro de zinc tetrabásico y el sulfato de cobre en el rendimiento del crecimiento y algunos parámetros fisiológicos en el tracto digestivo de lechones destetados". J. Animal and Feed Sciences , 2009, 18, 465–477
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  26. ↑ Lodge, JR US3998644, 1976
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  28. ^ Osamu, F.; et al. JP55069494A