CINKO SULFIDAS (ZNS): STRUKTŪRA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Cinko sulfido yra neorganinis junginys, į kurio formulė Z _n S suformuota katijonais Zn ²⁺ ir anijonų S ^2- . Gamtoje jis randamas daugiausia kaip du mineralai: wurtzite ir shalerite (arba cinko mišinys), kurių pagrindinė forma yra.

Sphaleritas yra natūraliai juodos spalvos dėl savo priemaišų. Savo gryna forma jis pateikia baltus kristalus, o wurtzite turi pilkšvai baltus kristalus.

Šaltinis: Autorius Killerlimpet, iš „Wikimedia Commons“

Cinko sulfidas netirpsta vandenyje. Tai gali pakenkti aplinkai, nes prasiskverbia į žemę ir užteršia požeminius vandenis bei jo sroves.

Cinko sulfidas, be kitų reakcijų, gali būti gaminamas korozijos ir neutralizacijos būdu.

Pagal koroziją:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Neutralizuojant:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

Cinko sulfidas yra fosforuojanti druska, kuri suteikia jai galimybę daugkartiniam naudojimui. Tai taip pat yra puslaidininkis ir fotokatalizatorius.

Struktūra

Cinko sulfidas priima kristalines struktūras, kurias reguliuoja elektrostatiniai atrakcionai tarp Zn ²⁺ katijono ir S ^2- anijono . Tai yra du: sfaleritas arba cinko mišinys ir wurzite. Abiejuose jonai sumažina atstūmimą tarp vienodų krūvių jonų.

Cinko mišinys yra stabiliausias sausumos slėgio ir temperatūros sąlygomis; ir mažiau tankus wurzitas atsiranda dėl kristalinio pertvarkymo dėl padidėjusios temperatūros.

Abi struktūros gali egzistuoti toje pačioje ZnS kietoje medžiagoje tuo pačiu metu, nors labai lėtai, wurzitas galiausiai dominuos.

Cinko mišinys

Šaltinis: „Solid State“, iš „Wikimedia Commons“

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduotas kubinis vienetas, kurio centre yra cinko mišinio struktūros paviršiai. Geltonos sferos atitinka S ² anijonus , o pilkos sferos - Zn ²⁺ katijonus , esančius kubo kampuose ir centruose.

Atkreipkite dėmesį į tetraedrų geometriją aplink jonus. Cinko mišinį taip pat gali apibūdinti šios tetraedros, kurių skylės kristalo viduje turi vienodą geometriją (tetraedrinės skylės).

Panašiai vienetinėse ląstelėse ZnS santykis yra įvykdytas; tai yra santykis 1: 1. Taigi kiekvienam Zn ²⁺ katijonui yra S ^2- anijonas . Vaizde gali atrodyti, kad pilkų sferų yra gausu, tačiau iš tikrųjų, kadangi jos yra kubo veido kampuose ir centre, jas dalija kitos ląstelės.

Pavyzdžiui, jei paimsite keturias geltonas sferas, esančias dėžutės viduje, visų aplink ją esančių pilkų rutulių „gabalėliai“ turėtų būti lygūs (ir padaryti) keturiais. Taigi kubiniame vienetų langelyje yra keturi Zn ²⁺ ir keturi S ^2- , įvykdžius stechiometrinį santykį ZnS.

Taip pat svarbu pabrėžti, kad priešais ir už geltonų sferų (erdvė, skirianti jas viena nuo kitos) yra tetraedrinės skylės.

Wurzita

Šaltinis: „Solid State“, iš „Wikimedia Commons“

Skirtingai nuo cinko mišinio struktūros, wurzitas naudoja šešiakampę kristalų sistemą (vaizdas viršuje). Tai yra mažiau kompaktiškas, todėl kietosios medžiagos tankis yra mažesnis. Jonai wurzite taip pat turi tetraedrinę aplinką ir santykiu 1: 1, kuris atitinka formulę ZnS.

Savybės

Spalva

Jį galima pateikti trimis būdais:

-Wurtzite, su baltais ir šešiakampiais kristalais.

-Sfaleritas su pilkšvai baltais kristalais ir kubiniais kristalais.

- Kaip balti arba pilkšvai balti arba gelsvi milteliai ir kubiniai gelsvi kristalai.

Lydymosi temperatūra

1700º C.

Tirpumas vandenyje

Praktiškai netirpsta (0,00069 g / 100 ml 18 ° C temperatūroje).

Tirpumas

Netirpsta šarmuose, tirpsta praskiestose mineralinėse rūgštyse.

Tankis

Sphalerite 4,04 g / cm ³ ir wurtzite 4,09 g / cm ³ .

Kietumas

Jo kietumas yra nuo 3 iki 4 pagal Moho skalę.

Stabilumas

Kai jame yra vandens, jis lėtai oksiduojasi iki sulfato. Sausoje aplinkoje jis yra stabilus.

Skilimas

Kai jis kaitinamas iki aukštos temperatūros, jis išskiria toksiškus cinko ir sieros oksidų garus.

Nomenklatūra

Zn elektronų konfigūracija yra 3d ¹⁰ 4s ² . Praradus du elektronus iš 4s orbitos, jis išlieka kaip Zn ²⁺ katijonas , kurio d orbitalės užpildytos. Taigi, kadangi Zn ²⁺ elektroniniu būdu yra daug stabilesnis nei Zn ⁺ , jo valentingumas yra tik +2.

Taigi atsargų nomenklatūroje skliausteliuose ir romėniškais skaitmenimis neįrašytas jos valentas: cinko (II) sulfidas.

Sisteminės ir tradicinės nomenklatūros

Tačiau be jau minėto, yra ir kitų būdų paskambinti ZnS. Sistemiškai kiekvieno elemento atomų skaičius nurodomas graikiškomis skaitikliais; išskyrus vienintelį elementą dešinėje, kai jis yra tik vienas. Taigi, ZnS yra įvardijama kaip: cinko mono sulfido (o ne monozinc monosulfide).

Kalbant apie tradicinę nomenklatūrą, cinkas, kurio vieningosios valentinės vertės yra +2, pridedamas pridedant priesagą –ico. Taigi tradicinis jo pavadinimas yra: cinko sulfido ico .

Programos

Kaip pigmentai ar dangos

-Sachtolith yra baltas pigmentas, pagamintas iš cinko sulfido. Jis naudojamas glaistyklėse, mastikose, hermetikuose, apatiniuose sluoksniuose, latekso dažuose ir lipdukuose.

Jį būtina naudoti kartu su ultravioletinius spindulius sugeriančiais pigmentais, tokiais kaip mikro titano arba skaidrūs geležies oksido pigmentai, esant atspariems oro sąlygoms pigmentams.

- Kai ZnS tepamas ant latekso arba tekstūruotų dažų, jis turi ilgalaikį mikrobicidinį poveikį.

Dėl didelio kietumo ir atsparumo lūžimams, erozijai, lietui ar dulkėms jis tinkamas naudoti išoriniams infraraudonųjų spindulių langams arba orlaivio rėmams.

-ZnS naudojamas dengiant rotorius, naudojamus junginiams gabenti, siekiant sumažinti nusidėvėjimą. Jis taip pat naudojamas spausdinimo rašalų, izoliacinių junginių, termoplastinės pigmentacijos, ugniai atsparių plastikų ir elektroliuminescencinių lempų gamyboje.

-Cinko sulfidas gali būti skaidrus ir gali būti naudojamas kaip matomos optikos ir infraraudonųjų spindulių optikos langas. Jis naudojamas naktinio matymo prietaisuose, televizijos ekranuose, radaro ekranuose ir fluorescencinėse dangose.

- Elektroliuminescencinių plokščių gamyboje naudojamas ZnS dopingas su Cu. Be to, jis naudojamas raketų varikliui ir gravimetrijai.

Dėl jo fosforescencijos

-Jos fosforescencija naudojama laikrodžio rankoms tonuoti ir tokiu būdu rodyti laiką tamsoje; taip pat žaislų dažuose, avariniuose ženkluose ir eismo įspėjimuose.

Fosforescencija leidžia naudoti cinko sulfidą katodinių spindulių vamzdeliuose ir rentgeno ekranuose, kad švytėtų tamsiose vietose. Fosforescencijos spalva priklauso nuo naudojamo aktyvatoriaus.

Puslaidininkiai, fotokatalizatoriai ir katalizatoriai

-Šaleritas ir wurtzite yra plačiajuosčio pjūvio puslaidininkiai. „Sphalerite“ juostos įpjova yra 3,54 eV, o wurtzite - 3,91 eV.

-ZnS naudojamas fotokatalizatoriaus, sudaryto iš CdS - ZnS / cirkonio - titano fosfato, naudojamo vandeniliui gaminti matomoje šviesoje, paruošimui.

- Tai yra organinių teršalų skilimo katalizatorius. Jis naudojamas ruošiant spalvų sinchronizatorių LED lempose.

-Tai nanokristalai naudojami ultragarsiniam baltymų aptikimui. Pavyzdžiui, skleidžiant šviesą iš kvantinių taškų ZnS. Jis naudojamas ruošiant kombinuotą fotokatalizatorių (CdS / ZnS) -TiO2, kad būtų galima gaminti elektrą naudojant fotoelektrokatalizę.

Nuorodos

1. „PubChem“. (2018 m.). Cinko sulfidas. Paimta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. „QuimiNet“. (2015 m. Sausio 16 d.). Baltasis pigmentas, kurio pagrindą sudaro cinko sulfidas. Atkurta iš: quiminet.com
3. Vikipedija. (2018 m.). Cinko sulfidas. Paimta iš: en.wikipedia.org
4. II – VI JK. (2015). Cinko sulfidas (ZnS). Paimta iš: ii-vi.es
5. Robas Toreki. (2015 m. Kovo 30 d.). Zincblende (ZnS) struktūra. Paimta iš: ilpi.com
6. Chemija „LibreTexts“. (2017 m. Sausio 22 d.). Struktūra-cinko mišinys (ZnS). Paimta iš: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018 m.). Cinko sulfidas / Cinko sulfidas (ZnS). Paimta iš: reade.com