Struktura, właściwości, nazewnictwo, zastosowanie siarczku cynku (ZnS)

The siarczek cynku jest związkiem nieorganicznym o wzorze Z_nS, utworzone przez kationy Zn²⁺ i aniony S^2-. Występuje w naturze głównie jako dwa minerały: wurtzyt i sfaleryt (lub mieszanka cynku), przy czym ta ostatnia jest jego główną formą.

Sfaleryt pojawia się w postaci czarnego koloru ze względu na zanieczyszczenia, które prezentuje. W czystej postaci ma białe kryształy, podczas gdy wurtzite ma szaro-białe kryształy.

Siarczek cynku jest nierozpuszczalny w wodzie. Może powodować szkody w środowisku, ponieważ wnika w ziemię i zanieczyszcza wody gruntowe i ich prądy.

Siarczek cynku może być wytwarzany, między innymi, przez korozję i neutralizację.

Na skutek korozji:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Przez neutralizację:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Siarczek cynku jest fosforyzującą solą, która nadaje mu wiele zastosowań i zastosowań. Ponadto jest to półprzewodnik i fotokatalizator.

Indeks

• 1 Struktura
  • 1.1 Blenda cynku
  • 1.2 Wurzita
• 2 Właściwości
  • 2.1 Kolor
  • 2.2 Temperatura topnienia
  • 2.3 Rozpuszczalność w wodzie
  • 2.4 Rozpuszczalność
  • 2.5 Gęstość
  • 2.6 Twardość
  • 2.7 Stabilność
  • 2.8 Dekompozycja
• 3 Nazewnictwo
  • 3.1 Systematyczne i tradycyjne nomenklatury
• 4 zastosowania
  • 4.1 Jako pigmenty lub powłoki
  • 4.2 Z powodu jego fosforescencji
  • 4.3 Półprzewodnik, fotokatalizator i katalizator
• 5 referencji

Struktura

Siarczek cynku przyjmuje krystaliczne struktury regulowane przez elektrostatyczne atrakcje między kationem Zn²⁺ i anion S^2-. Są to dwie: sfaleryt lub mieszanka cynku i wurzite. W obu jonach zmniejsza się do minimum odpychanie między jonami o równych ładunkach.

Mieszanka cynku jest najbardziej stabilna w warunkach ziemskiego ciśnienia i temperatury; a wurzyt, który jest mniej gęsty, wynika z krystalicznego przegrupowania spowodowanego wzrostem temperatury.

Te dwie struktury mogą współistnieć w tym samym ciele ZnS w tym samym czasie, chociaż bardzo powoli wurzite będzie dominować.

Zinc Blende

Górny obraz przedstawia komórkę sześcienną wyśrodkowaną na powierzchniach struktury blendy cynkowej. Żółte kule odpowiadają anionom S^2-, a szarości do kationów Zn²⁺, znajduje się w rogach i środkach ścian sześcianu.

Zwróć uwagę na geometrie czworościenne wokół jonów. Mieszanka cynku może być również reprezentowana przez te czworościany, których otwory wewnątrz kryształu mają tę samą geometrię (otwory czworościenne).

Również w komórkach jednostkowych stosunek ZnS jest spełniony; czyli stosunek 1: 1. Zatem dla każdego kationu Zn²⁺ jest anion S^2-. Na obrazie może się wydawać, że szare kule są obfite, ale w rzeczywistości, gdy znajdują się w rogach i środku ścian sześcianu, są dzielone przez inne komórki.

Na przykład, jeśli weźmiesz cztery żółte kule, które znajdują się w pudełku, „kawałki” wszystkich szarych kulek wokół ciebie muszą dodać to samo (i robią to), cztery. W ten sposób w sześciennej komórce jednostkowej występują cztery Zn²⁺ i cztery S^2-, spełniający stechiometryczny stosunek ZnS.

Ważne jest również podkreślenie, że przed i za żółtymi kulami znajdują się czworościenne otwory (przestrzeń, która oddziela je od siebie).

Wurzita

W przeciwieństwie do struktury blendy cynkowej, wurzite przyjmuje sześciokątny układ krystaliczny (górny obraz). To jest mniej zwarte, więc ciało stałe ma mniejszą gęstość. Jony w wurzycie mają również tetraedryczne środowisko i stosunek 1: 1, który odpowiada formule ZnS.

Właściwości

Kolor

Może być przedstawiony na trzy sposoby:

-Wurtzite z białymi i sześciokątnymi kryształami.

-Sfaleryt z biało-szarawymi kryształami i sześciennymi kryształami.

-Jako biały do ​​szaro-białego lub żółtawego proszku i sześciennych żółtawych kryształów.

Temperatura topnienia

1700º C.

Rozpuszczalność w wodzie

Praktycznie nierozpuszczalny (0,00069 g / 100 ml w 18 ° C).

Rozpuszczalność

Nierozpuszczalny w alkaliach, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych.

Gęstość

Sfaleryt 4,04 g / cm³ i wurtzite 4,09 g / cm³.

Twardość

Ma twardość od 3 do 4 w skali Mohsa.

Stabilność

Gdy zawiera wodę, powoli utlenia się do siarczanu. W suchym środowisku jest stabilny.

Rozkład

Po podgrzaniu w wysokich temperaturach wydziela toksyczne opary tlenków cynku i siarki.

Nomenklatura

Elektroniczna konfiguracja Zn wynosi [Ar] 3d¹⁰4s². Utrata dwóch elektronów orbitalu 4s jest podobna do kationu Zn²⁺ z pełnymi orbitali. Dlatego, biorąc pod uwagę elektronicznie Zn²⁺ jest znacznie bardziej stabilny niż Zn⁺, ma tylko wartość +2.

Stąd, pomiń dla nazewnictwa zapasów, dodaj jego wartościowość zawartą w nawiasach i cyframi rzymskimi: siarczek cynku (II).

Systematyczne i tradycyjne nomenklatury

Ale istnieją inne sposoby na wywołanie ZnS oprócz tego, który już zaproponowano. W systematyce liczba atomów każdego elementu jest określona za pomocą greckich liczników; z jedynym wyjątkiem po prawej stronie, gdy jest tylko jeden. Tak więc ZnS nosi nazwę: małpaSiarczek cynku (a nie monosulfid monozynowy).

Jeśli chodzi o tradycyjną nomenklaturę, dodaje się cynk o unikalnej wartościowości +2, dodając przyrostek -ico. W rezultacie jego tradycyjna nazwa okazuje się być: siarczek cynkuico.

Używa

Jako pigmenty lub powłoki

-Sachtolith to biały pigment wykonany z siarczku cynku. Jest stosowany w kitach, kitach, uszczelniaczach, dolnych pokrywach, farbach lateksowych i oznakowaniach.

Jego zastosowanie w połączeniu z pigmentami absorbującymi światło ultrafioletowe, takimi jak mikro-tytan lub przezroczyste pigmenty tlenku żelaza, jest konieczne w pigmentach odpornych na warunki atmosferyczne.

-Gdy ZnS stosuje się w farbach lateksowych lub teksturowanych, ma przedłużone działanie bakteriobójcze.

-Ze względu na wysoką twardość i odporność na pękanie, erozję, deszcz lub kurz, nadaje się do zewnętrznych okien podczerwieni lub ram samolotów.

-ZnS stosuje się do powlekania wirników stosowanych w transporcie związków, w celu zmniejszenia zużycia. Znajduje także zastosowanie w produkcji farb drukarskich, związków izolacyjnych, pigmentacji termoplastycznych, ognioodpornych tworzyw sztucznych i lamp elektroluminescencyjnych.

-Siarczek cynku może być przezroczysty i może być używany jako okno dla widocznej optyki i optyki podczerwieni. Jest stosowany w noktowizorach, ekranach telewizyjnych, ekranach radarowych i powłokach fluorescencyjnych.

-Domieszkowanie ZnS Cu jest stosowane w produkcji paneli elektroluminescencyjnych. Ponadto jest stosowany w napędzie rakietowym i grawimetrii.

Z powodu jego fosforescencji

-Jego fosforescencja jest używana do farbowania rąk zegara, a tym samym wizualizowania czasu w ciemności; także w farbach do zabawek, znakach ostrzegawczych i ostrzeżeniach drogowych.

Fosforescencja pozwala na zastosowanie siarczku cynku w lampach katodowych i na ekranach rentgenowskich, aby świecić w ciemnych plamach. Kolor fosforescencji zależy od użytego aktywatora.

Półprzewodnik, fotokatalizator i katalizator

-Sfaleryt i wurtzyt to szerokopasmowe półprzewodniki szczelinowe. Sfaleryt ma pasmo wzbronione 3,54 eV, podczas gdy wurtzyt ma pasmo wzbronione 3,91 eV.

-ZnS stosuje się do wytwarzania fotokatalizatora składającego się z CdS - ZnS / cyrkonu - fosforanu tytanu stosowanego do produkcji wodoru w świetle widzialnym.

-Działa jako katalizator degradacji zanieczyszczeń organicznych. Służy do przygotowania synchronizatora kolorów w lampach LED.

-Jego nanokryształy są wykorzystywane do ultraczułego wykrywania białek. Na przykład emitując światło z kropek kwantowych ZnS. Jest on stosowany do przygotowania połączonego fotokatalizatora (CdS / ZnS) -TiO2 do produkcji elektrycznej poprzez fotoelektrokatalizę.

Referencje

1. PubChem. (2018). Siarczek cynku. Zaczerpnięte z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 stycznia 2015 r.). Biały pigment na bazie siarczku cynku. Źródło: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Siarczek cynku. Zrobiono z: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Siarczek cynku (ZnS). Zaczerpnięto z: ii-vi.es
5. Rob Toreki (30 marca 2015). Struktura Zincblende (ZnS). Zrobiono z: ilpi.com
6. Chemia LibreTexts. (22 stycznia 2017 r.). Struktura-Cynk Blende (ZnS). Zrobiono z: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Siarczek cynku / siarczek cynku (ZnS). Zrobiono z: reade.com