Zinkborate

Zinkborate sind chemische Verbindungen des Zinks aus der Gruppe der Borate (Salze der Borsäure). Sie liegen gewöhnlich als Hydrate vor.

Zinkborate können durch Reaktion von Zinkoxid und Borsäure gewonnen werden.^[1][2]

Als kristalline Phasen im System ZnO·B₂O₃·H₂O bei 20 °C werden bestätigt 2ZnO·3B₂O₃·7H₂O und 2ZnO·3B₂O₃·7,5H₂O. Beide Hydrate sind gezielt darstellbar, unterscheiden sich aber weder röntgenographisch noch IR-spektroskopisch. Daneben wurden aus Zinkoxid und Borsäure mit und ohne Wasserzusatz gewonnen: 2ZnO·3B₂O₃·3H₂O, ZnO·5B₂O₃·4,5H₂O und 6ZnO·5B₂O₃·3H₂O. Letztere Verbindung ist röntgenographisch nicht, wohl aber IR-spektroskopisch von 4ZnO·3B₂O₃ zu unterscheiden.^[3]

Ebenfalls bekannt sind die Verbindungen Zn₂B₆O₁₁·7H₂O und Zn₃B₁₀O₁₈·14H₂O.^[2]

Daneben sind mehrere wasserfreie Verbindungen (zum Beispiel ZnB₄O₇ und Zn₄O(B₆O₁₂)) bekannt.^[4]

Verschiedene Hydrate von Zinkborat sind aus Zinkoxid und Borsäure zugänglich. Sie bilden wasserunlösliche, weiße Pulver, beispielsweise:^[5]

• ZnO·B₂O₃·2H₂O (Dichte 3,64 g/cm³, bis 190 °C gegen Wasserverlust stabil)
• 2ZnO₃·B₂O₃·3,5H₂O (Dichte 2,69 g/cm³, verliert ab 290–300 °C Kristallwasser).^[5]
• 2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O (Zn[B₃O₄(OH)₃]), monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P2₁/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2 und den Gitterparametern a = 6,845(2) Å, b = 9,798(2) Å, c = 7,697(2) Å, β = 106,966(4)°, V = 493,8 (2) Å3 und Z = 4.^[6]

Zinkborate finden Verwendung als Flammschutzmittel für Kunststoffe wie PVC, halogenierte Polyester und Nylon, als Flussmittel für keramische Erzeugnisse, Fungizide.^[5][7]

1. ↑ Deniz Gürhan, Gaye Ö. Çakal, İnci Eroğlu, Saim Özkar: Improved synthesis of fine zinc borate particles using seed crystals, Journal of Crystal Growth, Volume 311, Issue 6, 2009, S. 1545–1552, doi:10.1016/j.jcrysgro.2009.01.111.
2. ↑ ^{a b} Yi-Hong Gao, Zhi-Hong Liu: Synthesis and thermochemistry of two zinc borates, Zn₂B₆O₁₁-7H₂O and Zn₃B₁₀O₁₈-14H₂O. In: Thermochimica Acta. 484, 2009, S. 27, doi:10.1016/j.tca.2008.11.013.
3. ↑ Lehmann, H.‐A & Sperschneider, K. & Kessler, Gideon. (1967). Zur Chemie und Konstitution borsaurer Salze. XVIII. Über wasserhaltige Zinkborate. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 354. 37–43. doi:10.1002/zaac.19673540109.
4. ↑ Azmi Seyhun Kipcak, Nil Acarali u. a.: Synthesis of dehydrated zinc borates using the solid-state method: Characterization and investigation of the physical properties. In: Main Group Chemistry. 15, 2016, S. 301, doi:10.3233/MGC-160210.
5. ↑ ^{a b c} Eintrag zu Zinkborate. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 30. April 2020.
6. ↑ David M. Schubert, Fazlul Alam u. a.: Structural Characterization and Chemistry of the Industrially Important Zinc Borate, Zn[B₃O₄(OH)₃]. In: Chemistry of Materials. 15, 2003, S. 866, doi:10.1021/cm020791z.
7. ↑ Yao Cui, Xiaoli Liu, Yumei Tian, Na Ding, Zichen Wang: Controllable synthesis of three kinds of zinc borates and flame retardant properties in polyurethane foam. In: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. Band 414, 2012, S. 274–280, doi:10.1016/j.colsurfa.2012.08.028.