كبريتات الزنك مركب كيميائي له الصيغة ZnSO4. يستخدم عادة كمكمل غذائي لعلاج نقص الزنك وكسماد للمحاصيل.
| اسم الأيوباك | كبريتات الزنك |
| الصيغة الجزيئية | ZnSO4 |
| CAS رقم | 7733-02-0 |
| المرادفات | الزاج الأبيض، زاج الزنك، كبريتات الزنك (II)، كبريتات الزنك (2+)، أحادي كبريتات الزنك، كبريتات الزنك سباعي هيدرات، كبريتات الزنك أحادي الهيدرات |
| إنتشي | InChI=1S/2O.H2S.Zn/h2*1H;1H2;/q;;;+2/p-2 |
صيغة كبريتات الزنك
الصيغة الكيميائية لكبريتات الزنك هي ZnSO4. ويتكون من أيون الزنك (Zn2+) وأيون الكبريتات (SO42-). توضح الصيغة أن كبريتات الزنك تحتوي على ذرة زنك واحدة، وذرة كبريت واحدة، وأربع ذرات أكسجين.
الكتلة المولية لكبريتات الزنك
الكتلة المولية لكبريتات الزنك (ZnSO4) هي 161.44 جم/مول. وهو مجموع الكتل الذرية لجميع الذرات الموجودة في مول واحد من المركب. تتكون كبريتات الزنك من ذرة زنك واحدة (Zn)، وذرة كبريت واحدة (S)، وأربع ذرات أكسجين (O). الكتلة المولية هي معلمة أساسية تستخدم في حسابات قياس العناصر الكيميائية لتحديد كمية المواد المتفاعلة والمنتجات في التفاعل الكيميائي.
درجة غليان كبريتات الزنك
ليس لكبريتات الزنك نقطة غليان محددة لأنها تتحلل قبل أن تصل إلى نقطة الغليان. يخضع المركب للتحلل الحراري عند حوالي 680 درجة مئوية، مكونًا غازات أكسيد الزنك (ZnO)، وثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وغازات الأكسجين (O2). وتتأثر درجة حرارة التحلل بوجود الشوائب والضغط ومعدل التسخين. كبريتات الزنك مستقرة عند درجات حرارة منخفضة وقابلة للذوبان في الماء والميثانول والإيثانول.
نقطة انصهار كبريتات الزنك
تعتمد نقطة انصهار كبريتات الزنك على مستوى الماء في المركب. كبريتات الزنك سباعي هيدرات (ZnSO4.7H2O) لديها نقطة انصهار تبلغ 100 درجة مئوية، في حين أن مونوهيدرات كبريتات الزنك (ZnSO4.H2O) تذوب عند 70 درجة مئوية. تتحلل كبريتات الزنك اللامائية (ZnSO4) قبل الذوبان. تتأثر نقطة الانصهار بعوامل مثل الضغط والنقاء ومعدل التسخين.
كثافة كبريتات الزنك جم/مل
تختلف كثافة كبريتات الزنك تبعا لحالتها المائية. تبلغ كثافة سباعي هيدرات كبريتات الزنك 1.957 جم / سم 3، وتبلغ كثافة مونوهيدرات كبريتات الزنك 3.08 جم / سم 3 وكثافة كبريتات الزنك اللامائية 3.54 جم / سم 3. الكثافة هي خاصية فيزيائية تحدد كمية الكتلة لكل وحدة حجم من المادة. تتأثر كثافة كبريتات الزنك أيضًا بدرجة الحرارة والضغط.
الوزن الجزيئي لكبريتات الزنك
الوزن الجزيئي لكبريتات الزنك هو 161.44 جم / مول. ويتم حسابه عن طريق إضافة الأوزان الذرية للزنك والكبريت والأكسجين، وهي 65.38 جم/مول، 32.06 جم/مول و63.998 جم/مول، على التوالي. ويستخدم الوزن الجزيئي في حسابات مختلفة مثل تحديد تركيز محاليل كبريتات الزنك في تجارب الكيمياء والأحياء.
هيكل كبريتات الزنك
تمتلك كبريتات الزنك بنية بلورية في شكلها اللامائي، حيث يتم ترتيب كاتيونات الزنك (Zn2+) وأنيونات الكبريتات (SO42-) بالتناوب. يتم تنسيق كاتيون الزنك بواسطة ست ذرات أكسجين من ستة أنيونات كبريتات، مما يشكل هندسة ثماني السطوح مشوهة. في الشكل المائي، تشكل سباعي هيدرات كبريتات الزنك بلورات أحادية الميل، في حين تشكل مونوهيدرات كبريتات الزنك بلورات عظمية معينية. ترتبط جزيئات الماء الموجودة في الهيدرات بشكل ضعيف بشبكة كبريتات الزنك عن طريق الرابطة الهيدروجينية.
| مظهر | مادة صلبة بلورية بيضاء |
| جاذبية معينة | 3.54 جم/سم3 (لا مائي) |
| لون | أبيض |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 161.44 جرام/مول |
| كثافة | 1.957 جم/سم3 (سباتي هيدرات)، 3.08 جم/سم3 (أحادي الهيدرات)، 3.54 جم/سم3 (لا مائي) |
| نقطة الانصهار | 70 درجة مئوية (مونوهيدرات)، 100 درجة مئوية (سباعي هيدرات) |
| نقطة الغليان | ينهار قبل الغليان |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | قابل للذوبان للغاية |
| الذوبان | قابل للذوبان في الماء والميثانول والإيثانول |
| ضغط البخار | غير قابل للتطبيق |
| كثافة بخار | غير قابل للتطبيق |
| pKa | pKa1=1.9، pKa2=3.1، pKa3=9.8 |
| الرقم الهيدروجيني | الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.1 م هو 4.2 |
سلامة ومخاطر كبريتات الزنك
تعتبر كبريتات الزنك آمنة بشكل عام عند استخدامها وفقًا للتعليمات. ومع ذلك، فإنه قد يسبب تهيجًا للعينين والجلد والجهاز التنفسي عند ملامسته. تناول كميات كبيرة قد يسبب الغثيان والقيء والإسهال. التعرض طويل الأمد لغبار كبريتات الزنك قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي أو حمى الأبخرة المعدنية. من المهم ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) مثل القفازات والنظارات الواقية عند التعامل مع كبريتات الزنك. في حالة التعرض العرضي، المناطق المتضررة مع الكثير من الماء وشطفها استشارة الطبيب إذا لزم الأمر. قم بتخزين كبريتات الزنك في حاوية مغلقة بإحكام وبعيدًا عن المواد غير المتوافقة.
| رموز الخطر | الحادي عشر |
| وصف الأمان | يحفظ بعيدا عن متناول الأطفال. ارتداء القفازات الواقية / الملابس الواقية / حماية العين / حماية الوجه. إذا كان في العينين: اشطفيه بحذر بالماء لعدة دقائق. إزالة العدسات اللاصقة، إذا كانت موجودة وسهلة للقيام. استمر في الشطف. إذا ابتلع: اشطف الفم. لا تقم بتحريض القيء. احصل على المشورة/الرعاية الطبية إذا شعرت بتوعك. تخلص من المحتويات/الحاوية وفقًا للوائح المحلية/الإقليمية/الوطنية/الدولية. |
| معرفات | غير منتظم |
| رمز النظام المنسق | 2833.29.90 |
| فئة الخطر | 9- البضائع الخطرة المتنوعة |
| مجموعة التعبئة | ثالثا |
| تسمم | تعتبر كبريتات الزنك بشكل عام ذات سمية منخفضة. ومع ذلك، فإن تناول كميات كبيرة منه قد يسبب تهيج الجهاز الهضمي ويؤدي إلى القيء والإسهال والجفاف. استنشاق الغبار أو الضباب قد يؤدي إلى تهيج الجهاز التنفسي. قد تسبب كبريتات الزنك تهيج العين والجلد عند ملامستها. التعرض لفترات طويلة لمستويات عالية من غبار كبريتات الزنك يمكن أن يؤدي إلى حمى الأبخرة المعدنية. |
طرق تصنيع كبريتات الزنك
هناك عدة طرق لتصنيع كبريتات الزنك، اعتمادًا على النقاء المطلوب وحجم الجسيمات ومستوى الماء للمنتج النهائي. تتضمن الطريقة الشائعة تفاعل الزنك المعدني أو أكسيد الزنك مع حمض الكبريتيك:
1. معدن الزنك + حمض الكبريتيك ← كبريتات الزنك + غاز الهيدروجين
2. أكسيد الزنك + حمض الكبريتيك ← كبريتات الزنك + ماء
لتحسين إنتاج ونقاء كبريتات الزنك، يجب أن يتم التفاعل تحت ظروف خاضعة للتحكم من حيث درجة الحرارة والإثارة وتركيز الحمض. بعد ذلك، قم بتطبيق خطوات معالجة إضافية مثل التبلور والتجفيف والغربلة على محلول كبريتات الزنك الناتج لتحقيق حجم الجسيمات ومستوى الترطيب المطلوب.
هناك طريقة أخرى لإنتاج كبريتات الزنك تتضمن تفاعل خام الزنك أو مركزه مع حمض الكبريتيك:
3. خام/مركز الزنك + حمض الكبريتيك ← كبريتات الزنك + كبريتات الحديد + الماء
يمكن فصل كبريتات الزنك عن كبريتات الحديد والشوائب الأخرى باستخدام تقنيات مثل الترشيح أو الترسيب أو الاستخلاص بالمذيبات.
لإنتاج كبريتات الزنك، يمكن تفاعل كربونات الزنك أو هيدروكسيد الزنك مع حمض الكبريتيك، أو يمكن أكسدة رماد الزنك مع حمض الكبريتيك.
يعتمد اختيار الطريقة على عوامل مثل توفر المواد الخام والتكلفة ومواصفات المنتج.
استخدامات كبريتات الزنك
تتمتع كبريتات الزنك بمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والزراعية والطبية بسبب خصائصها الفريدة. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة لكبريتات الزنك:
- الأسمدة: يستخدم كسماد من المغذيات الدقيقة التي توفر الزنك الضروري للنباتات من أجل النمو والتطور الصحي.
- علف الحيوان: يضاف إلى علف الحيوان كمكمل غذائي للوقاية من نقص الزنك وتحسين الصحة العامة.
- معالجة المياه: تستخدم في محطات معالجة المياه لإزالة الشوائب وتقليل العكارة.
- الجلفنة: تستخدم في عملية الجلفنة، والتي تتضمن طلاء الحديد والصلب بطبقة من الزنك لمنع التآكل.
- الطب: يستخدم طبياً كمكمل غذائي لعلاج نقص الزنك، وكذلك في المراهم الموضعية لعلاج الأمراض الجلدية مثل الأكزيما وحب الشباب.
- الصباغة: تستخدم في صباغة المنسوجات والطباعة لتحسين ثبات اللون وسطوع الأصباغ.
- الطلاء الكهربائي: يستخدم في الطلاء الكهربائي لترسيب طبقة من الزنك على الأسطح المعدنية للحماية من التآكل ولأغراض الديكور.
- مثبطات اللهب: تستخدم كمثبطات للهب في البلاستيك والمطاط وغيرها من المواد لتقليل مخاطر الحريق.
- استخدامات أخرى: يستخدم في إنتاج الأصباغ والورق والصابون والمنظفات.
أسئلة:
س: ماذا تلاحظ عند إضافة الزنك إلى محلول كبريتات الحديد؟
ج: عند إضافة الزنك إلى محلول كبريتات الحديد يحدث تفاعل الإزاحة. يؤدي الزنك الأكثر تفاعلًا إلى إزاحة الحديد الأقل تفاعلًا من محلول الكبريتات، مما يؤدي إلى تكوين كبريتات الزنك والحديد المعدني. يمكن ملاحظة التفاعل على أنه تكوين مادة صلبة ذات لون بني محمر وإطلاق غاز الهيدروجين.
س: ماذا يحدث عند إضافة قطعة من الزنك إلى محلول كبريتات النحاس؟
ج: عند إضافة قطعة من معدن الزنك إلى محلول كبريتات النحاس يحدث تفاعل الإزاحة. الزنك أكثر تفاعلاً من النحاس، لذا فهو يزيح النحاس من محلول الكبريتات، ويشكل كبريتات الزنك والمادة الصلبة ذات اللون البني المحمر من النحاس المعدني. يمكن ملاحظة التفاعل عندما يتحول المحلول إلى اللون الأزرق حيث يتم إطلاق أيونات النحاس في المحلول وتكوين رواسب نحاس صلبة على سطح معدن الزنك.
س: هل كبريتات الزنك ملح؟
ج: نعم، كبريتات الزنك عبارة عن ملح يتكون من أيونات الزنك (Zn2+) وأيونات الكبريتات (SO42-). وهو مركب بلوري أبيض له الصيغة ZnSO4 ويستخدم بشكل شائع في تطبيقات مختلفة مثل الأسمدة والأعلاف الحيوانية والأدوية.
س: أين يمكن شراء مسحوق كبريتات الزنك؟
ج: يمكن شراء مسحوق كبريتات الزنك من موردي المواد الكيميائية وتجار التجزئة عبر الإنترنت ومتاجر مستلزمات المزارع. من المهم التأكد من أن المنتج عالي الجودة ومناسب للاستخدام المقصود.
س: هل كبريتات الزنك قابلة للذوبان؟
ج: نعم، كبريتات الزنك قابلة للذوبان في الماء والجلسرين. تختلف قابلية ذوبان كبريتات الزنك باختلاف درجة الحرارة، مع قابلية ذوبان أعلى عند درجات حرارة أعلى. يمكن أن تتأثر قابلية الذوبان أيضًا بوجود أيونات أخرى في المحلول.
س: ما هو استخدام كبريتات الزنك؟
ج: لكبريتات الزنك تطبيقات مختلفة، بما في ذلك استخدامها كسماد ومكملات علفية للحيوانات وعامل لمعالجة المياه وفي الطب وفي إنتاج الأصباغ والورق والمنسوجات. كما أنه يستخدم في الطلاء الكهربائي، وفي مثبطات اللهب، وكمكمل غذائي لعلاج نقص الزنك ودعم الصحة العامة.