El cloruro de cinc hidróxido monohidratado o, más exactamente, el dicloruro de pentazinc octahidróxido monohidratado es un compuesto hidroxilado de cinc con la fórmula química Zn 5 ( O H ) 8 Cl 2 · H 2 O . A menudo se lo denomina cloruro de cinc tetrabásico (TBZC), cloruro de cinc básico, hidroxicloruro de cinc u oxicloruro de cinc. Es un sólido cristalino incoloro insoluble en agua. Se ha demostrado que su forma natural, la simonkolleíta, es un complemento nutricional deseable para los animales.
La forma mineral natural, simonkolleíta, fue descrita como un nuevo mineral en 1985 para muestras recolectadas en Richelsdorf, Alemania. Es un mineral secundario raro formado por la erosión de escoria que contiene zinc , y está asociado con zinc nativo, hidrocerusita , diaboleíta , zincita e hidrocincita . Recibe su nombre en honor a Werner Simon y Kurt Kolle, recolectores de minerales de Cornberg, cerca de Michelsdorf, quienes enviaron las muestras para su investigación. La simonkolleíta se encuentra con frecuencia como un producto de corrosión de metales que contienen zinc. [1] [2] [3] [4]
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 que comparte aristas similar a la observada en las micas dioctaédricas. En cada sitio del octaedro vacante, un tetraedro [Zn(OH) 3 Cl] está unido a tres aniones de la lámina y apunta lejos de la lámina. Intercalados entre láminas adyacentes hay grupos de agua ( H 2 O ) intersticiales. Las láminas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno entre los grupos OH de una lámina y los aniones Cl de las láminas adyacentes, y a los grupos H 2 O 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 el resultado de los requisitos de valencia de enlace de los grupos OH coordinantes y 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 el Zn(1) tiene seis coordinaciones y el Zn(2) tiene cuatro coordinaciones, los requisitos de valencia de enlace local requieren que los enlaces Zn(1)-O(1) sean considerablemente más largos que los enlaces Zn(1)-O(2). El tetraedro [Zn(OH) 3 Cl] tiene tres enlaces cortos Zn(2)-O(1) (a 1,950 Å) y un enlace largo Zn(2)-Cl (2,312 Å) (Figura 1). [1] [2] [3]
La simonkolleíta es incolora, forma cristales hexagonales tabulares de hasta 1 mm de diámetro y tiene una escisión perfecta paralela a (001). [3]
Los estudios de estabilidad térmica han demostrado que la simonkolleíta se descompone en ZnO en varias etapas tras el calentamiento ( ecuaciones 1-3 ). [5] [6] [7] [8] La descomposición comienza con la pérdida de un solo mol de agua reticular. Una mayor deshidratación 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 nuevamente en simonkolleíta al exponerse al aire húmedo y frío ( ecuación 4 ). [5] [6] [7]
La simonkolleíta es prácticamente insoluble en agua y disolventes orgánicos, soluble en ácidos minerales produciendo las sales de cinc correspondientes ( ecuación 5 ), soluble en soluciones de amoniaco, amina y EDTA bajo formación de complejos. Se puede convertir fácilmente en hidróxido de cinc al reaccionar con hidróxido de sodio ( ecuación 6 ). Su pH en agua es 6,9 medido por el método SW846-9045 de la EPA. [9]
El cloruro de zinc básico se puede preparar mediante hidrólisis de una solución de ZnCl 2 en presencia de una base como hidróxido de sodio o amoníaco ( ecuaciones 7-8 ). [5] [10]
Se han sintetizado con éxito nanodiscos de simonkolleíta con un ancho de 40 nm mediante un método hidrotermal utilizando cloruro de zinc y amoníaco como materiales de partida. [10]
El cloruro de zinc básico se puede sintetizar a partir de la reacción de una solución de ZnCl 2 con ZnO ( ecuación 9 ). [11] [12] [13]
Se puede sintetizar a partir de partículas de ZnO de tamaño nanométrico envejecidas en una solución acuosa de ZnCl2 a una temperatura de 6 a 140 °C durante 48 h . Al elevar la temperatura de envejecimiento se incrementa la cristalinidad del cloruro de zinc básico. [13]
El zinc es un oligoelemento esencial para todos los animales. Se encuentra en todos los órganos y tejidos del cuerpo, y los huesos, los músculos, el hígado, los riñones y la piel representan la mayor parte del zinc corporal. El zinc se añade habitualmente a las dietas de los animales en forma de suplemento, normalmente como óxido de zinc inorgánico de calidad alimentaria o hidrato de sulfato de zinc, o como uno de los quelatos y complejos de zinc orgánicos. En varios experimentos, se ha demostrado que el óxido de zinc es menos biodisponible para las aves de corral y los cerdos que el sulfato de zinc de calidad reactiva o de calidad alimentaria; sin embargo, las formas de sulfato son muy solubles en agua y, por tanto, también higroscópicas en condiciones de humedad. [14] [15]
El cloruro de zinc tetrabásico (Simonkolleite), un mineral hidroxilado de zinc, es una nueva forma de suplemento nutricional de zinc para animales. Cuando el TBZC se elabora 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 con la precipitación. El resultado es un sólido cristalino que es esencialmente 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, tiene una palatabilidad excelente y muy pocas interacciones con otros ingredientes en una mezcla de alimentos en comparación con el cloruro de zinc, el sulfato de zinc o las formas queladas del metal. También evita los problemas de apelmazamiento. [14]
Se ha demostrado que la biodisponibilidad relativa de zinc para los polluelos en TBZC es 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 alimentos balanceados han indicado que el TBZC tiene una biodisponibilidad más alta en relación con el sulfato de zinc, con valores que van del 102 al 111%. [15] [16] Cuatro estudios que comparan el TBZC con el óxido de zinc como promotor de crecimiento indican una mejor ganancia de peso y conversión alimenticia en niveles más bajos usando 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]
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]
El cloruro de zinc tetrabásico se ha utilizado como suplemento de Zn para aumentar la respuesta a las metaloproteasas terapéuticas, incluido el aumento y/o maximización de la respuesta y la prevención de la resistencia a las toxinas botulínicas y tetánicas debido a una deficiencia funcional de zinc. [24]
El cloruro de zinc básico se ha utilizado como agente terapéuticamente activo en composiciones orales para el cuidado de los dientes. [25]
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 silicato, para prevenir o minimizar la infestación de algas que imparten una apariencia oscura y antiestética. [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]
El cloruro de zinc básico es uno de los tres componentes para preparar materiales de desarrollo de color utilizados para papeles de copia sensibles a la presión y papeles de registro termosensibles . [28] [ aclaración necesaria ]