زنك بوراتe(الصيغة الكيميائية: 2ZNO · 3B ₂ O3 · 3.5H ₂ O) هي مركب غير عضوي مهم يستخدم على نطاق واسع في مثبطات اللهب ومضاد التآكل والسيراميك وغيرها من الحقول بسبب خصائصه الكيميائية الفريدة. لا يساعد فهم خصائص التفاعل الكيميائي لبورات الزنك في تحسين أداء التطبيق ، بل يوفر أيضًا الدعم النظري لتطوير مواد وظيفية جديدة.
زنك بوراتهو مركب مركب يتكون من تفاعل أكسيد الزنك (ZNO) وحمض البوريك (H3BO3). يحتوي هيكله البلوري على أيونات الزنك (Zn ² ⁺) ، وأيونات البورات (bo₃₃） ، والمياه البلورية. هذا الهيكل يمنح زنك البورات مع الخصائص التالية:
1. الاستقرار الحراري: يمكن أن تظل بورات الزنك مستقرة في درجات حرارة عالية ، مع درجة حرارة التحلل تصل إلى 980 ℃.
2. قابلية ذوبان المياه المنخفضة: تتمتع بورات الزنك بذوبان منخفض في الماء ، ولكنها قد تتحلل في البيئات الحمضية أو القلوية.
3. تأخير اللهب: يمكن أن تطلق بورات الزنك الماء البلوري عند تسخينها ، وتمتص الحرارة والغازات القابلة للاحتراق المخففة ، وبالتالي تمريرات اللهب.
1. رد الفعل مع الحمض
يخضع Borate للزنك إلى تفاعلات التحلل في البيئات الحمضية ، وإنتاج أملاح الزنك وحمض البوريك. على سبيل المثال ، الرد مع حمض الهيدروكلوريك:
2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O + 12HCl → 2ZnCl₂ + 6H₃BO₃ + 3.5H₂O
يمكن استخدام رد الفعل هذا لاستعادة عناصر الزنك والبورون ، وكذلك لتحليل تكوين زنك بورات.
2. رد فعل مع القلويات
في بيئة قلوية قوية ، يتفاعل زنك بورات مع القلويات لتشكيل أملاح الزنك والبورات. على سبيل المثال ، الرد مع هيدروكسيد الصوديوم:
2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O + 6NaOH → 2Na₂ZnO₂ + 6NaBO₂ + 3.5H₂O
هذا التفاعل له أهمية كبيرة في الصناعات الخزفية والزجاج.
3. تفاعل التحلل الحراري
تخضع باتورة الزنك إلى التحلل الحراري في درجات حرارة عالية ، ويطلق الماء البلوري وتوليد أكسيد الزنك وأنهيدريد البوريك
2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O → 2ZnO + 3B₂O₃ + 3.5H₂O
هذا التفاعل هو واحد من الآليات الأساسية لبورات الزنك كمثبط لهب.
4. التفاعل مع أكاسيد المعادن
يمكن أن تتفاعل Borate الزنك مع بعض أكاسيد المعادن في درجات حرارة عالية لتشكيل أكاسيد مركبة. على سبيل المثال ، رد فعل مع الألومينا لإنتاج بورات الألومنيوم الزنك:
2ZNO · 3B₂O₃ + al₂o₃ → 2Znalbo₄
هذا التفاعل له تطبيقات مهمة في إعداد المواد السيرامية.
1. مواد مثبطات اللهب
تفاعل التحلل الحراري لبورات الزنك يجعله مثبطًا فعالًا للهب. في مواد البوليمر مثل البلاستيك والمطاط ، تمنع زنك باتر بشكل فعال عملية الاحتراق عن طريق امتصاص الحرارة وإطلاق الغازات الخاملة.
2. صناعة السيراميك والزجاج
يمكن استخدام التفاعل بين زنك بورات وأكاسيد المعادن القلوية لإعداد زجاج نقاط الانصهار المنخفض والزجاج الخزفي ، مما يؤدي إلى تحسين الخواص الميكانيكية والاستقرار الحراري للمواد.
3. طلاء مكافحة التآكل
تفاعلية باتر الزنك مع المواد الحمضية تجعلها مكونًا مهمًا من الطلاء المضاد للتآكل. يمكن أن يشكل فيلمًا واقعيًا على سطح المعدن لمنع التآكل من الوسائط المسببة للتآكل.
4. العلاج البيئي
يمكن استخدام التفاعل بين بورات الزنك وأيونات المعادن الثقيلة في معالجة مياه الصرف الصحي لإزالة المواد الضارة من خلال هطول الأمطار أو الامتزاز.
خصائص التفاعل الكيميائيزنك بوراتتوفير الأساس العلمي لتطبيقه في حقول متعددة. من خلال الخوض في آلية رد الفعل ، يمكن تحسين أدائها ، ويمكن تطوير سيناريوهات التطبيق الجديدة. في المستقبل ، مع تطور علوم المواد والهندسة الكيميائية ، سيتم استكشاف التطبيقات المحتملة لبورات الزنك بالكامل ، مما يجعل مساهمات أكبر في الإنتاج الصناعي وحماية البيئة.
