Seng fosfat (Zn3(PO4)2) – struktur, sifat, aplikasi

Seng fosfat adalah senyawa anorganik dengan rumus kimia Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ , tetapi terdapat secara alami dalam bentuk tetrahidratnya, Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ ·4H ₂ O, dalam mineral hopeite dan parahopeite.. Demikian pula, variasi dasarnya ditemukan dalam mineral tarbutit, Zn ₂ (PO ₄ )(OH). Mineral-mineral ini dibentuk oleh oksidasi sfalerit di perairan yang kaya fosfat.

Semua penggunaan yang diketahui dari senyawa ini didasarkan pada Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ · 4H ₂ O, karena molekul airnya memberikannya sifat sebagai bahan pengikat yang baik. Oleh karena itu, bentuk anhidratnya tidak banyak menggunakan permintaan ekonomi yang besar.

Fragmen seng fosfat Sumber: Kepentingan kimia [Domain publik]

Seperti yang terlihat pada gambar di atas, seng fosfat adalah padatan putih, hadir sebagai bubuk atau berlapis dalam fragmen kecil. Warna putihnya telah digunakan dalam formulasi produk kosmetik, serta dalam pembuatan semen gigi dan semen pozzolan fosfat.

Seng fosfat adalah agen anti korosi yang telah digunakan dalam proses pelapisan mineral seng (hopeite dan phosphophyllite) pada permukaan baja.

Struktur

Rumus Zn ₃ (PO ₄ ) _{2 menunjukkan bahwa} ion Zn ²⁺ dan PO ₄ ^3- membentuk garam dengan perbandingan 3:2, yang berarti bahwa untuk setiap tiga kation Zn ^{2+ terdapat dua} anion PO ₄ ^3- . Ion-ion ini berinteraksi satu sama lain secara elektrostatis, membentuk ikatan ion yang kuat karena besarnya muatannya. Kedua ion tersebut bersifat polivalen.

Dengan demikian, Zn ²⁺ dan PO ₄ ^3- akhirnya berorientasi pada ruang sampai mereka menentukan struktur yang teratur dan berulang: kristal seng fosfat. Kristal ini mengadopsi struktur monoklinik, α-Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ . Tampaknya mampu menjalani transisi fase ke bentuk polimorfik lainnya: β-Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ dan γ-Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ , yang semuanya bergantung pada suhu.

Ketiga polimorf bersifat isostruktural, hanya berbeda dalam orientasi spasial ionnya; yaitu, mereka memiliki kelompok ruang yang berbeda.

Di sisi lain, seng fosfat cenderung muncul terutama sebagai hidrat: Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ · 4H ₂ O, yang struktur kristalnya juga monoklinik. Kali ini ion disertai dengan empat molekul air, yang berinteraksi dengannya melalui gaya dipol-ion dan ikatan hidrogen.

Sifat Seng Fosfat

Penampilan fisik

Padatan putih bubuk.

masa molar

454,11 g/mol

Titik lebur

900ºC

Titik didih

Tidak ada informasi. Hal ini dapat terjadi karena kemungkinan dekomposisi termal, atau tidak tersedianya kondisi tekanan untuk cairan garam mendidih.

Kepadatan

3.998 g/ ^cm3

Indeks bias

1.595.

Kelarutan air

Tidak larut. Hal ini sebagian disebabkan oleh ikatan ionik antara ion Zn ²⁺ dan PO ₄ ^3- , yang meningkatkan energi kisi kristal ketika garam dilarutkan dalam air.

titik nyala

Seng fosfat adalah zat yang tidak mudah terbakar.

Aplikasi

Penggunaan seng fosfat sesuai dengan tetrahidratnya, Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ · 4H ₂ O, karena merupakan bentuk dominannya dan bahkan ditemukan dalam mineral hopeite dan parahopeite. Oleh karena itu, tidak diketahui apakah bentuk anhidratnya, Zn ₃ (PO ₄ ) ₂ , memiliki kegunaan khusus.

kosmetik

Seng fosfat telah digunakan sebagai pigmen warna putih, menggantikan seng dan titanium oksida dalam produk kosmetik dan kecantikan. Bahannya yang lembut saat disentuh, dengan partikel bulat kecil menutupi permukaan kulit tanpa meresap ke dalam pori-porinya, disintesis dari campuran asam fosfat, H 3 PO 4, dan seng nitrat _, Zn ₍ NO ₃ ) ₂ .

Jadi, pigmen putih seng fosfat dibuat dengan memvariasikan rasio Zn/P. Untuk ini, saat mencampur reagen, jumlah variabel H ₃ PO ₄ dan Zn(NO ₃ ) ₂ ditambahkan, hingga diperoleh produk dengan sifat kosmetik terbaik.

Dalam studi yang dilakukan oleh Kyoto Prefectural University, mereka menemukan bahwa pigmen yang disiapkan dengan rasio Zn/P sama dengan 2/1, 1/1, dan 3/2 menunjukkan pantulan terbaik; oleh karena itu, mereka lebih menyinari wajah mereka yang mengaplikasikan kosmetik daripada kecerahan formulasi lain.

agen antibakteri

Nanopartikel seng fosfat adalah bagian dari gudang senjata yang dimaksudkan untuk memerangi mikroba dan dengan demikian menjadi alternatif penggunaan antibiotik. Dengan cara ini, resistensi konstan dan progresif yang dikembangkan bakteri terhadap antibiotik berkurang, sementara pada saat yang sama berupaya mengurangi biaya dalam pengobatan penyakit menular.

Partikel nano ini telah menunjukkan aktivitas antibakteri yang hebat terhadap bakteri coliform, sebuah penelitian yang diverifikasi pada tikus tanpa menyebabkan stres oksidatif.

semen gigi

Seng fosfat digunakan untuk menyiapkan semen fosfat, yang digunakan dalam restorasi banyak bahan; di antaranya gigi kita sendiri, berperilaku seperti semen gigi yang cukup populer di kedokteran gigi sejak lama. Semen fosfat ini digunakan untuk memperbaiki dan menggabungkan beberapa padatan sekaligus.

Ini dibuat dengan melarutkan seng dan magnesium oksida dalam asam fosfat, itulah sebabnya ion Zn ²⁺ dan Mg ²⁺ hadir, membentuk struktur kompleks. Semen gigi ini sangat penting untuk sementasi akhir gigi. Namun, karena keasamannya, untuk pasien yang terlalu sensitif, semen polikarboksilat digunakan sebagai gantinya.

lapisan anti korosi

Mirip dengan yang terjadi pada semen, permukaan baja juga bisa mengandung fosfat.

Untuk melakukan ini, potongan-potongan baja dimasukkan ke dalam bak asam fosfat alkalinisasi, dan setelah memasok arus listrik, film pelindung yang terdiri dari hopeite (Zn 3 (PO 4 ) 2 · 4H 2 O) _dan fosfofilit _terbentuk di _atasnya . (Zn ₂ Fe(PO ₄ ) _{2 ·} 4H ₂ O), senyawa terakhir ini paling tahan terhadap media yang sangat basa.

Reaksi kimia yang terlibat adalah sebagai berikut:

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 ⁺

Masalah dengan lapisan ini terletak pada tingkat porositasnya, karena lapisan tersebut meninggalkan sisi yang terbuka di mana baja dapat mengalami korosi.

Di sisi lain, semen pozzolan yang mengandung seng fosfat telah digunakan untuk mengembangkan beton yang lebih tahan terhadap korosi.

Secara umum, sifat anti korosi seng fosfat telah digunakan sebagai pelapis dinding sebelum mengaplikasikan lapisan cat, sehingga lebih tahan lama dan menunjukkan warna yang lebih baik.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2020). Seng fosfat. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
3. Elsevier BV (2020). Seng Fosfat. Sains Langsung. Diperoleh dari: sciencedirect.com
4. Pusat Informasi Bioteknologi Nasional. (2020). Seng Fosfat. Basis Data PubChem., CID=24519. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Aref M. al-Swaidani. (2018). Efek Penghambatan Perendaman Pozzolan Alami dan Seng Fosfat pada Korosi Baja Tulangan. doi.org/10.1155/2018/9078253
6. Onoda, H., & Haruki, M. (2014). Rasio pencampuran seng nitrat dan asam fosfat untuk pembuatan pigmen putih seng fosfat. Keramik, 60(355), 392-396. dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300010
7. Horky, P., Skalickova, S., Urbankova, L. et al. (2019). Nanopartikel berbasis seng fosfat sebagai agen antibakteri baru: studi in vivo pada tikus setelah paparan makanan. J Animal Sci Biotechnol 10, 17. doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8