ЦИНК СУЛФИД (ЗНС): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА И УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Цинк сулфид је неорганска једињење у формуле З _н С формира катјона Зн ²⁺ и ањони С ^2- . У природи се налази углавном као два минерала: вуртзит и схалерит (или цинк мешавина), при чему је последњи његов главни облик.

Сфалерит је природно црне боје због нечистоћа. У свом чистом облику представља беле кристале, док вуртзит има сивкасто-беле кристале.

Извор: Аутор Киллерлимпет, из Викимедиа Цоммонс

Цинк сулфид је нерастворљив у води. Може да проузрокује штету у животној средини, јер продире у земљу и загађује подземне воде и њене струје.

Цинк сулфид се може добити, између осталог, корозијом и неутрализацијом.

Корозијом:

Зн + Х ₂ С => ЗнС + Х ₂

Неутрализацијом:

Х ₂ С + Зн (ОХ) ₂ => ЗнС + 2Х ₂ О

Цинк сулфид је фосфоресцентна со, што му даје способност за вишеструку употребу и примену. Такође, то је полуводич и фотокатализатор.

Структура

Цинк сулфид прихвата кристалне структуре које управљају електростатичким атракцијама између катиона Зн ²⁺ и С ^2- аниона . То су два: сфалеритна или цинкова мешавина и вурзит. У оба, јони минимизирају одбојности између јона једнаких набоја.

Цинк мешавина је најстабилнија у земаљским условима притиска и температуре; и вурзит, који је мање густ, резултат је кристалног распореда због повећане температуре.

Две структуре могу истовремено постојати у истој чврстој супстанци ЗнС иако ће, врло полако, вурзит на крају доминирати.

Цинк мешавина

Извор: Солид Стате, са Викимедиа Цоммонс

Горња слика приказује кубну ћелију која је центрирана на лицу структуре цинкове мешавине. Жута сфера одговара С ^2- анионима , а сива сионима Зн ²⁺ , смештена у угловима и на центрима лица коцке.

Обратите пажњу на тетраедарске геометрије око јона. Мешавина цинка такође може бити представљена овим тетраедрама, чије рупе унутар кристала имају исту геометрију (тетраедарске рупе).

Исто тако, унутар јединичних ћелија испуњен је удио ЗнС; то је однос 1: 1. Дакле, за сваки Зн2 ⁺ катион постоји С ^2- анион . На слици се може чинити да сиве сфере има у изобиљу, али у стварности, пошто се налазе у угловима и на средини лица, деле их друге ћелије.

На пример, ако узмете четири жуте сфере које се налазе унутар кутије, „комадићи“ свих сивих сфера око ње требало би да буду једнаке (и не) четири. Дакле, у ћелији с кубичном јединицом постоје четири Зн ²⁺ и четири С ^2- , стехиометријски однос ЗнС је испуњен.

Важно је такође нагласити да испред и иза жутих сфера постоје тетраедарске рупе (простор који их раздваја једна од друге).

Вурзита

Извор: Солид Стате, са Викимедиа Цоммонс

За разлику од структуре мешавине цинка, вурзите прихвата шестерокутни кристални систем (горња слика). Ово је мање компактно, па чврста супстанца има нижу густину. Јони у вурзиту такође имају тетраедарско окружење и омјер 1: 1 што је у складу са формулом ЗнС.

Својства

Боја

Може се представити на три начина:

-Вуртзите, са белим и шестерокутним кристалима.

-Схалерит, са сивкасто-белим кристалима и кубичним кристалима.

-Као бели до сивкасто-бели или жућкасти прах и кубни жућкасти кристали.

Тачка топљења

1700º Ц.

Растворљивост у води

Практично нерастворљив (0,00069 г / 100 мл на 18 ° Ц).

Растворљивост

Нерастворљив у алкалијама, растворљив у разблаженим минералним киселинама.

Густина

Спхалерите 4.04 г / цм ³ и вуртзите 4.09 г / цм ³ .

Тврдоћа

Тврдоћа је од 3 до 4 по Мохосовој скали.

Стабилност

Када садржи воду, полако се оксидира до сулфата. У сувом окружењу је стабилан.

Декомпозиција

Када се загрева на високе температуре, емитује отровне паре цинкових и сумпорних оксида.

Номенклатура

Конфигурација електрона Зн је 3д ¹⁰ 4с ² . Изгубивши два електрона 4б орбитала, остаје као Зн ²⁺ катион са испуњеним д орбиталама. Стога, будући да је Зн ²⁺ електронски много стабилнији од Зн ⁺ , он има само валенсу од +2.

Дакле, за номенклатуру залиха, додавање њене валенције у заградама и римским бројевима изостављено је: цинк (ИИ) сулфид.

Систематичне и традиционалне номенклатуре

Али постоје и други начини позивања ЗнС-а поред већ споменутог. У систематици, број атома сваког елемента је одређен грчким бројевима; с изузетком елемента десно, када је само један. Дакле, ЗнС је назван: моно- сулфид цинка (а не монозин-моносулфид).

У односу на традиционалну номенклатуру, цинк са једном валенцијом +2 додаје се суфиксом –ицо. Сходно томе, његов традиционални назив је: цинк сулфид ицо .

Апликације

Као пигменти или премази

-Сацхтолитх је бели пигмент направљен са цинковим сулфидом. Користи се у кућиштима, мастикама, заптивним масама, подлогама, бојама од латекса и натписима.

Његова употреба у комбинацији са пигментима који апсорбирају ултраљубичасто светло, као што су микро титанијум или прозирни пигменти гвожђе оксида, неопходна је у пигментима отпорним на временске услове.

-Када се ЗнС наноси на боје латекса или текстуре, он има дуготрајно микробицидно дејство.

-Због велике тврдоће и отпорности на лом, ерозију, кишу или прашину, чини га погодним за спољне инфрацрвене прозоре или у оквиру авиона.

-ЗнС се користи у облози ротора који се користе у транспорту једињења да би се смањило хабање. Такође се користи у производњи мастила за штампање, изолационих једињења, термопластичне пигментације, пластике отпорне на пламен и електролуминесцентне сијалице.

-Цинк сулфид може бити транспарентан и може се користити као прозор за видљиву оптику и инфрацрвену оптику. Користи се у уређајима за ноћно осматрање, телевизијским екранима, радарским екранима и флуоресцентним премазима.

- Допинг ЗнС са Цу користи се у производњи панела за електролуминесценцију. Такође се користи у ракетном погону и гравиметрији.

Због фосфоресценције

- Његова фосфоресценција се користи за тонирање руку сата и на тај начин приказивање времена у мраку; такође у боји за играчке, у знаковима за хитне случајеве и саобраћајним упозорењима.

Фосфоресценција омогућава употребу цинковог сулфида у катодним епруветама и рендгенским екранима за светлост у тамним мрљама. Боја фосфоресценције зависи од кориштеног активатора.

Полупроводник, фотокатализатор и катализатор

-Сфалерит и вуртзите су широкопојасни полупроводници са прорезом. Сфалерит има прорез од 3,54 еВ, док вуртзите има прорез од 3,91 еВ.

-ЗнС се користи у припреми фотокатализатора састављеног од ЦдС - ЗнС / цирконијум - титанијум фосфата који се користи за производњу водоника под видљивом светлошћу.

-Интервенише као катализатор разградње органских загађивача. Користи се у припреми синхронизатора боја у ЛЕД лампама.

-Нови нанокристали се користе за ултрасензитивну детекцију протеина. На пример, емитирањем светлости из квантних тачака ЗнС. Користи се у припреми комбинованог фотокатализатора (ЦдС / ЗнС) -ТиО2 за производњу електричне енергије путем фотоелектрокатализе.

Референце

1. ПубЦхем. (2018). Цинк сулфид. Преузето са: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
2. КуимиНет. (2015., 16. јануара). Бели пигмент на бази цинковог сулфида. Опоравак од: куиминет.цом
3. Википедиа. (2018). Цинк сулфид. Преузето са: ен.википедиа.орг
4. ИИ-ВИ УК. (2015). Цинк сулфид (ЗнС). Преузето са: ии-ви.ес
5. Роб Тореки. (30. марта 2015.). Структура Зинцбленде (ЗнС). Преузето са: илпи.цом
6. Цхемистри ЛибреТектс. (22. јануара 2017.). Структура-Цинк Бленде (ЗнС). Преузето са: цхем.либретектс.орг
7. Прочитајте. (2018). Цинк сулфид / Цинк сулфид (ЗнС). Преузето са: реаде.цом