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L'oxalate de zinc (ZnC₂O₄, n° CAS 547-68-2), également connu sous le nom d'éthanedioate de zinc, est un composé de coordination métallo-organique avec des applications importantes dans la science des matériaux, la catalyse et les produits pharmaceutiques.
Cette revue complète explore diverses méthodes de synthèse, caractéristiques structurelles, propriétés physico-chimiques et diverses applications de l'oxalate de zinc.
Un accent particulier est mis sur son rôle de précurseur des nanoparticules d’oxyde de zinc, ses propriétés catalytiques et ses utilisations biomédicales émergentes.
Le comportement de décomposition thermique, la chimie de coordination et l’impact environnemental de l’oxalate de zinc sont également discutés en détail.
N° CAS 547-68-2
Oxalate de zinc, ZnC₂O₄, éthanedioate de zinc, structures organométalliques, décomposition thermique, nanomatériaux, catalyse, applications biomédicales.
L'oxalate de zinc (ZnC₂O₄, n° CAS 547-68-2), également appelé éthanedioate de zinc ou oxalate de zinc(II), est un composé de coordination formé par la réaction d'ions zinc (Zn²⁺) avec l'acide oxalique (H₂C₂O₄).
Il s'agit d'un membre de la famille des oxalates métalliques, qui comprend des composés tels que l'oxalate de fer (FeC₂O₄) et l'oxalate de cuivre (CuC₂O₄).
L'oxalate de zinc présente un intérêt particulier en raison de sa capacité à se décomposer en oxyde de zinc (ZnO) dans des conditions thermiques contrôlées, ce qui en fait un précurseur précieux pour la synthèse de nanoparticules de ZnO, qui ont de nombreuses applications en électronique, photonique et biomédecine.
Le composé présente une structure en couches avec des ions zinc coordonnés par des ligands oxalate, formant une structure poreuse qui peut être exploitée pour le stockage de gaz et la catalyse.
De plus, sa faible solubilité dans l’eau et sa stabilité dans les conditions ambiantes le rendent adapté à diverses applications industrielles et environnementales.
Cette revue fournit une analyse approfondie de la synthèse, des propriétés structurelles et des applications de l’oxalate de zinc, en mettant l’accent sur les avancées récentes et les perspectives d’avenir dans le domaine.
Synthèse de l'oxalate de zinc
Méthode de précipitation
La méthode de précipitation est la technique la plus simple et la plus utilisée pour synthétiser l’oxalate de zinc.
Il s'agit de la réaction d'un sel de zinc soluble (par exemple, le sulfate de zinc, ZnSO₄, ou le chlorure de zinc, ZnCl₂) avec l'acide oxalique (H₂C₂O₄) dans un milieu aqueux.
La réaction chimique peut être représentée comme suit :
Le précipité blanc d’oxalate de zinc est filtré, lavé à l’eau distillée pour éliminer les impuretés et séché à 60–80°C.
La taille et la morphologie des particules peuvent être contrôlées en ajustant des paramètres tels que le pH, la température et la concentration du réactif.
Avantages :
Simple et économique
Rendement et pureté élevés
Inconvénients :
Contrôle limité sur la distribution granulométrique
Potentiel d'incorporation d'impuretés
Synthèse hydrothermale
La synthèse hydrothermale implique la réaction de précurseurs de zinc avec de l'acide oxalique dans un autoclave scellé à des températures (120–200 °C) et des pressions élevées.
Cette méthode permet la croissance de cristaux bien définis avec une morphologie contrôlée.
Procédure:
Dissoudre le nitrate de zinc (Zn(NO₃)₂) et l’acide oxalique dans de l’eau déionisée.
Transférer la solution dans un autoclave revêtu de Téflon.
Chauffer à 150°C pendant 12 à 24 heures.
Laisser refroidir naturellement, recueillir le précipité et sécher.
Avantages :
Haute cristallinité
Morphologie accordable (nanorodés, microplaques)
Inconvénients :
Énergivore
Nécessite un équipement spécialisé
Méthode Sol-Gel
La méthode sol-gel implique la formation d’une suspension colloïdale (sol) qui se transforme en gel, qui est ensuite calciné pour produire de l’oxalate de zinc.
Mesures:
Mélanger l'acétate de zinc (Zn(CH₃COO)₂) avec l'acide oxalique dans l'éthanol.
Remuer pour former un sol homogène.
Faire vieillir le sol pour former un gel.
Sécher et calciner à 200–300°C.
Avantages :
Haute pureté
Taille uniforme des particules
Inconvénients :
Temps de traitement long
Rétrécissement lors du séchage
Synthèse mécanochimique
La synthèse mécanochimique est une méthode sans solvant où l'oxyde de zinc (ZnO) et l'acide oxalique sont broyés dans un broyeur à boulets.
L'énergie mécanique induit une réaction à l'état solide :
Avantages :
Écologique (sans solvants)
Évolutif
Inconvénients :
Large distribution granulométrique
Contamination par les milieux de broyage
Synthèse électrochimique
La synthèse électrochimique implique la dissolution anodique du zinc métallique dans un électrolyte contenant de l'oxalate.
Procédure:
Utiliser une anode en zinc et une cathode inerte dans une solution de Na₂C₂O₄.
Appliquer un courant constant (10–50 mA/cm²).
Recueillir l’oxalate de zinc déposé.
Avantages :
Haute pureté
Épaisseur de film contrôlée
Inconvénients :
Limité aux films minces
Nécessite un contrôle précis
Approches de synthèse biologique et verte
Des études récentes ont exploré l’utilisation d’extraits de plantes ou de cultures microbiennes pour synthétiser l’oxalate de zinc dans des conditions douces.
Exemple:
Synthèse à médiation fongique utilisant Aspergillus niger.
Avantages :
Sans danger pour l'environnement
Faible consommation d'énergie
Inconvénients :
Faible rendement
Temps de réaction long
Structure cristalline et caractérisation
Analyse par diffraction des rayons X (DRX)
L'oxalate de zinc cristallise généralement dans un système monoclinique (groupe d'espace *P2₁/c*) avec des paramètres de réseau *a* = 5,98 Å, *b* = 5,42 Å, *c* = 9,82 Å et β = 114,5°. Les diagrammes de DRX montrent des pics caractéristiques à 2θ = 18,5°, 24,3° et 30,1°.
Spectroscopie infrarouge (IR) et Raman
Pics IR :
1620 cm⁻¹ (étirement C=O)
1320 cm⁻¹ (étirement CO)
500 cm⁻¹ (vibrations Zn-O)
Bandes Raman :
1460 cm⁻¹ (étirement symétrique de l'oxalate)
Analyse thermique (ATG/DSC)
TGA : Perte de poids en deux étapes :
Déshydratation (50–150 °C)
Décomposition en ZnO (300–400 °C)
DSC : Pic endothermique à 350°C (décomposition de l'oxalate).
Études morphologiques (MEB/MET/AFM)
MEB : Révèle des structures en forme de plaques ou de tiges.
MET : Confirme la nature nanocristalline.
AFM : Mesure la rugosité de surface.
Spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN)
La RMN du ¹³C montre un pic à 160 ppm (carbone carbonyle).
Spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS)
Pic de Zn 2p₃/₂ à 1021,5 eV.
Le pic d'O 1 est de 531,2 eV.
Propriétés physicochimiques
Solubilité et stabilité
Solubilité : 0,004 g/100 mL (eau, 25°C).
Stabilité : Stable à l'air mais se décompose dans les acides.
Propriétés optiques
Bande interdite : ~3,8 eV (UV-actif).
Propriétés magnétiques
Diamagnétique (pas d'électrons non appariés).
Conductivité électrique
Isolant (σ ~ 10⁻¹⁰ S/cm).
Applications de l'oxalate de zinc
Précurseur des nanoparticules d'oxyde de zinc
La calcination à 400°C produit du ZnO pur pour les capteurs et les LED.
Catalyse et réactions chimiques
Utilisé dans les réactions d'estérification et d'oxydation.
Applications biomédicales
Revêtements antibactériens pour implants.
Assainissement de l'environnement
Adsorbant pour métaux lourds (Pb²⁺, Cd²⁺).
Stockage et conversion d'énergie
Matériau d'anode pour batteries Li-ion.
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT L'OXALATE DE ZINC
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé
