Formuła tlenku cynku (ZnO), właściwości i zastosowania



The tlenek cynku to związek chemiczny o wzorze ZnO. Jest to nieorganiczny związek chemiczny stosowany jako składnik leków dostępnych bez recepty. Jest również stosowany głównie jako dodatek do pigmentów i półprzewodników w różnych gałęziach przemysłu.

Tlenek cynku występuje w naturze w cynku, minerale występującym głównie w New Jersey, USA. Zincite ma heksagonalną strukturę krystaliczną (mindat.org i Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Istnieje kilka procesów syntezy tlenku cynku, główne metody to metoda francuska i amerykańska.

W procesie francuskim metaliczny cynk odparowuje, a para jest utleniana za pomocą podgrzanego powietrza. Amerykański proces wykorzystuje różne surowe związki cynku, które są redukowane przez węgiel, wytwarzając opary cynku. Następnie opary cynku są utleniane tlenem obecnym w powietrzu, podobnie jak proces francuski.

Innym sposobem syntezy tlenku cynku jest proces mokry, który polega na oczyszczaniu siarczanu lub chlorku cynku przez strącanie węglanem. Osad jest następnie kalcynowany w celu uzyskania tlenku cynku (formuła tlenku cynku, S.F.).

ZnSO4 + NaCO3 → ZnCO3 + NaSO4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
  • 2 Reaktywność i zagrożenia
  • 3 nanocząsteczki
  • 4 zastosowania
    • 4.1 1- Medycyna
    • 4.2 2- Przemysł gumowy
    • 4.3 3- Pigmenty i farby
    • 4.4 4- Ogniwa słoneczne
    • 4.5 5- Piezoelektryczny
    • 4.6 6- Inne zastosowania
  • 5 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Tlenek cynku jest białym ciałem stałym bez aromatu i gorzkiego smaku (National Center for Biotechnology Information., 2017). Jego wygląd pokazano na rysunku 2.

Tlenek cynku ma dwie możliwe struktury: sześciokątną i sześcienną, ale najczęściej występują sześciokątne kryształy. Związek ma masę cząsteczkową 81,38 g / mol i gęstość 5,606 g / ml. Jego temperatura topnienia wynosi 1975 ° C, gdzie zaczyna się rozkładać (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO jest tlenkiem amfoterycznym, który może rozpuszczać się w kwasach lub alkaliach w wyniku reakcji:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Tlenek cynku jest nierozpuszczalny w wodzie (0,0004 g na 100 ml wody o temperaturze 17 ° C). Niska rozpuszczalność, którą wytwarza, daje roztwory wodne o obojętnym pH. Gwałtownie (W) wchodzi w reakcję z pyłem glinu i magnezu powodując zagrożenie pożarem i wybuchem.

Intymne mieszaniny tlenku cynku i chlorowanej gumy z węglowodorami lub bez lub z rozpuszczalnikami chlorowanymi reagują gwałtownie, nawet wybuchowo po podgrzaniu.

Powolne dodawanie tlenku cynku w celu pokrycia powierzchni lakieru olejem lnianym powoduje wytwarzanie ciepła i zapłon (CAMEO, 2016).

Reaktywność i zagrożenia

Tlenek cynku jest stabilnym związkiem, który nie jest palny i nie wykazuje niezgodności z innymi związkami chemicznymi, ale po podgrzaniu wydziela toksyczne opary. Związek nie jest toksyczny lub niebezpieczny po spożyciu lub w kontakcie ze skórą lub oczami, jednakże związek stanowi zagrożenie przez inhalację.

Szkodliwe stężenie cząstek w powietrzu można szybko osiągnąć, zwłaszcza w przypadku cząstek tlenku cynku. Wdychanie oparów może powodować gorączkę oparów metali z następującymi objawami:

  • ból gardła
  • ból głowy
  • gorączka lub wysoka temperatura ciała
  • nudności
  • wymiotować
  • Słabość
  • zimno
  • ból mięśni.

Substancja, taka jak dym, działa drażniąco na drogi oddechowe. Efekty mogą być opóźnione. Objawy metalicznej gorączki dymnej pojawiają się dopiero po kilku godzinach (NIOSH, 2015).

W przypadku wdychania ofiara powinna mieć możliwość odpoczynku w dobrze wentylowanym miejscu. Jeśli inhalacja jest poważna, ofiara powinna zostać jak najszybciej ewakuowana do bezpiecznego obszaru.

Poluzuj ciasne ubranie, takie jak kołnierzyk koszuli, paski lub krawat. Jeśli ofiara ma trudności z oddychaniem, należy podać tlen.

Jeśli ofiara nie oddycha, przeprowadza się resuscytację metodą usta-usta. Zawsze biorąc pod uwagę, że udzielanie pomocy metodą usta-usta może być niebezpieczne dla osoby, gdy wdychany materiał jest toksyczny, zakaźny lub żrący (karta charakterystyki tlenku cynku, 2013).

Pomimo stosowania tlenku cynku jako leku, jest on bardzo toksyczny dla środowiska, zwłaszcza dla organizmów wodnych. Należy podjąć natychmiastowe działania w celu ograniczenia ich rozprzestrzeniania się do środowiska zgodnie z ustalonymi przepisami.

Nanocząstki

Dzisiaj nanotechnologia działa w różnych dziedzinach nauki poprzez swoje działania na materiałach i urządzeniach wykorzystujących różne techniki w skali nanometrów (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Nanocząstki są częścią nanomateriałów, które są zdefiniowane jako pojedyncze cząstki o średnicy 1-100 nm.

Od ostatnich lat nanocząstki są powszechnym materiałem do opracowywania nowych, najnowocześniejszych zastosowań w dziedzinie komunikacji, magazynowania energii, wykrywania, przechowywania danych, optyki, transmisji, ochrony środowiska, kosmetyków, biologii i medycyny dzięki ich ważne właściwości optyczne, elektryczne i magnetyczne.

W szczególności unikalne właściwości i użyteczność nanocząstek wynikają również z różnych atrybutów, w tym podobnej wielkości nanocząstek i biocząsteczek, takich jak białka i kwasy polinukleotydowe. Ponadto nanocząstki można wytwarzać z szerokiej gamy metali.

Nanocząstki tlenku metalu, w tym tlenek cynku, są wszechstronnymi platformami do zastosowań biomedycznych i interwencji terapeutycznych.

Istnieje pilna potrzeba opracowania nowych klas środków przeciwnowotworowych, a ostatnie badania pokazują, że nanomateriały ZnO są bardzo obiecujące (John W. Rasmussen, 2010).

Te nanocząstki mają właściwości antybakteryjne, przeciwkorozyjne, przeciwgrzybiczne i UV. Niektóre z synonimów nanocząstek tlenku cynku to oksydatum, cinci oxicum, permanent white, ketocinc i oxocinc (AZoNano, 2013).

Używa

1- Medycyna

Tlenek cynku jest produktem szeroko stosowanym miejscowo w dermatologii do pielęgnacji skóry. W Stanach Zjednoczonych jest głównym składnikiem filtrów przeciwsłonecznych ze względu na swoje właściwości odblaskowe.

Tlenek cynku jest jednym z najbezpieczniejszych składników chroniących skórę przed szkodliwym działaniem promieni ultrafioletowych (UV). Promienie UV wnikają w skórę i uszkadzają tkankę, przyspieszając proces starzenia i wysuszając skórę.

Promienie te zwiększają również ryzyko raka skóry. Filtry przeciwsłoneczne zawierające tlenek cynku filtrują promienie UV, zapobiegając ich przenikaniu przez skórę i powodując uszkodzenia komórek.

Tlenek cynku jest również skuteczny w gojeniu skóry. Może być stosowany do leczenia ran, zmniejszania wrażliwości związanej z oparzeniami słonecznymi i zmiękczania popękanej skóry.

Osoby z niedoborem cynku mają tendencję do powolnego gojenia się ran. Kiedy tlenek cynku jest nakładany na obszar rany, zapewnia organizmowi dodatkowy cynk potrzebny do naprawy komórek skóry. Tlenek cynku pomaga utrzymać obszar rany wilgotny i czysty.

Płyny i kremy zawierające tlenek cynku są skutecznymi ściągaczami skóry. Można stosować tlenek cynku, aby zapobiec tworzeniu się nadmiaru oleju na powierzchni.

Czasami jest stosowany jako leczenie trądziku - uważa się, że zmniejsza to pojawienie się skaz i zmniejsza podrażnienia skóry i stany zapalne, zmniejszając liczbę i nasilenie wyprysków trądzikowych.

National Institutes of Health informuje, że miejscowy i doustny cynk wydaje się bezpiecznym i skutecznym sposobem leczenia trądziku (PEARSON, 2015).

Maść cynkowa może działać najlepiej w przypadku tego powszechnego stanu skóry, gdy jest stosowana w połączeniu z miejscowym antybiotykiem erytromycyną.

Ze względu na właściwości antybakteryjne i dezodorujące lekarze zazwyczaj leczą wysypkę pieluszkową maścią z tlenku cynku. Zwykle stosuje się go przy każdej zmianie pieluchy dla optymalnej skuteczności.

Utrzymywanie obszaru pieluchy w czystości i całkowite wyschnięcie skóry przed zastosowaniem maści z tlenkiem cynku może pomóc zminimalizować nasilenie wysypki pieluchy.

Według Amerykańskiej Akademii Dermatologii maść z tlenkiem cynku może złagodzić objawy melazmy. Melazma jest częstym stanem skóry, który powoduje brązowe plamy na twarzy, zwłaszcza na nosie, policzkach, wargach i czole podbródka..

Około 90 procent przypadków melanozy występuje u kobiet. Najczęściej występuje u osób o ciemniejszej skórze.

Małe podrażnienia skóry, takie jak skaleczenia, oparzenia, zadrapania i trujący bluszcz często korzystają z właściwości przeciwzapalnych zawartych w maści tlenku cynku. Możesz nanieść cienką warstwę tlenku cynku na dotkniętą skórę tak często, jak jest to konieczne, aby złagodzić podrażnienia i promować gojenie.

Ochronne działanie maści tlenku cynku na skórę sprawia, że ​​jest to jeden z najlepszych dostępnych bez recepty zabiegów na hemoroidy

Hemoroidy są obrzękniętymi żyłami w kanale odbytu, które są spowodowane nadmiernym ciśnieniem w obszarach miednicy i odbytnicy. Hemoroidy zwykle nie są poważne, ale mogą powodować znaczny dyskomfort (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Przemysł gumowy

Ponad 50% tlenku cynku jest stosowane w przemyśle gumowym. Dzięki procesowi wulkanizacji wykończenie ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na pęcznienie i ścieranie oraz jest elastyczne w szerszym zakresie temperatur.

W najprostszej postaci wulkanizacja jest wytwarzana przez ogrzewanie gumy siarką (Encyclopædia Britannica, 2018).

Dwa składniki, które odgrywają ważną rolę w chemii wulkanizacji, znane są jako „aktywatory”, zwykle tlenek cynku i kwas stearynowy.

Związki te reagują razem iz przyspieszaczami tworząc związek siarczku cynku, który z kolei jest kluczowym półproduktem w dodawaniu siarki do elastomeru dienowego i tworzeniu wiązań siarkowych w celu wytworzenia takich elementów, jak opony, podeszwy obuwie, a nawet krążki hokejowe (Gent, 2016).

3- Pigmenty i farby

Wraz z olejem lnianym (olejem suszącym przydatnym jako pojazd), tlenek cynku jest używany jako pigment od XVIII wieku, co przyniosło szybki rozwój europejskiego przemysłu farbiarskiego. Podstawowe białe pigmenty obejmują tlenek cynku, siarczek cynku, litopon i dwutlenek tytanu (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Ogniwa słoneczne

Bardzo ważnym zastosowaniem jest to, że tlenek cynku jest szeroko stosowany jako warstwa buforowa w ogniwach słonecznych CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Niektóre obecne eksperymenty skupiają się na wpływie grubości ZnO na maksymalną moc wyjściową ogniw.

5- Piezoelektryczny

Tlenek cynku (ZnO) jest interesującym materiałem pod względem przewodności. Krystalizuje w strukturze wurtzytu, a jego połączenie jest mieszaniną jonów i kowalencji. Monokryształy o wysokiej czystości są izolatorami.

Tlenek cynku jest najbardziej piezoelektrycznym materiałem i jest powszechnie stosowany jako przetwornik w urządzeniach elektronicznych. (Piezoelektryczność jest właściwością kryształu do polaryzacji pod wpływem ciśnienia).

Tlenek cynku jest dobrym półprzewodnikiem, gdy zanieczyszczenia aluminiowe są zawarte w krysztale. Polikrystaliczne ceramiki z półprzewodnikowego tlenku cynku dobrze się zachowują i przestrzegają prawa Ohma.

Dodatek niewielkich ilości innych tlenków, takich jak bar i chrom, sprawia, że ​​ceramika tlenku cynku ma bardzo nie omowe właściwości elektryczne

6- Inne zastosowania

Dodatek tlenku cynku pomaga przetwarzać beton, a także poprawia odporność na wodę.

Tlenek cynku jest stosowany w filtrach papierosowych i jako dodatek do zbóż. Jest również używany w kserografii jako fotoprzewodzący arkusz i jako antykorozyjny.

Przyszłość wysokiej jakości tlenku cynku będzie niewątpliwie fascynująca. Potencjalne postępy w zastosowaniach nieleczniczych przewyższają nawet obecne zastosowania lecznicze.

Nanorodne czujniki tlenku cynku, spintroniczne i piezoelektryczne są bardzo obiecującymi dziedzinami i muszą brać pod uwagę w niezbyt odległej przyszłości.

Referencje

  1. (2013, 10 lipca). Nanocząstki tlenku cynku (ZnO) - właściwości, zastosowania. Odzyskane z azonano: azonano.com.
  2. (2016). TLENEK CYNKU, SUROWY. Źródło: cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI (2017, 22 lutego). tlenek cynku. Odzyskane z ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 7 lipca). Farba. Odzyskany z britannica.com.
  5. Encyclopædia Britannica. (2018, 15 września). Wulkanizacja RUBBER MANUFACTURING. Odzyskany z Britannica.com.
  6. Gent, A. N. (2016, 21 kwietnia). Guma Odzyskany z britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16 sierpnia). Zastosowanie maści tlenku cynku. Źródło z livestrong.com.
  8. John W. Rasmussen, E. M. (2010). Nanocząstki tlenku cynku do selektywnego niszczenia komórek nowotworowych i możliwości zastosowania leków. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9):, 1063-1077.
  9. Karta charakterystyki materiału Tlenek cynku. (2013, 21 maja). Odzyskany z sciencelab.com.
  10. org i Hudson Institute of Mineralogy. (2017, 29 marca). Zincite Pobrane z mindat.org.
  11. National Center for Biotechnology Information ... (2017, 30 kwietnia). PubChem Compound Database; CID = 14806. Pobrane z PubChem.
  12. (2015, 22 lipca). TLENEK CYNKU. Odzyskany z cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18 lutego). Zalety tlenku cynku dla skóry. Źródło z livestrong.com
  14. Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (2015). Tlenek cynku. Pobrane z chemspidera. 
  15. Vaseem Mohammad (Ph.D.), A. U.-B. (2010). Nanocząstki ZnO: wzrost, właściwości i zastosowania. W nanostrukturach tlenków metali i ich zastosowaniach (str. 1-36). Amerykańskie wydawnictwa naukowe.
  16. Formuła tlenku cynku. (S.F.). Źródło z softschools.com.