Struktura, svojstva, nomenklatura, upotreba cinkovog sulfida (ZnS)



cinkov sulfid R3 je anorganski spoj formule ZnS, formiran pomoću Zn kationa2+ i anioni S2-. Nalazi se u prirodi uglavnom kao dva minerala: wurtzite i sfalerit (ili cink blende), a posljednji je njegov glavni oblik..

Spalerit se pojavljuje u prirodi crne boje zbog nečistoća koje predstavlja. U čistom obliku ima bijele kristale, dok wurtzite ima sivkasto-bijele kristale.

Cink sulfid je netopljiv u vodi. Može prouzročiti štetu za okoliš, jer prodire u tlo i zagađuje podzemne vode i njihove struje.

Cinkov sulfid može se, između ostalih reakcija, proizvesti korozijom i neutralizacijom.

Korozijom:

Zn + H2S => ZnS + H2

Po neutralizaciji:

H2S + Zn (OH)2 => ZnS + 2H2O

Cink sulfid je fosforescentna sol, koja mu daje sposobnost višestrukog korištenja i primjene. Osim toga, to je poluvodič i fotokatalizator.

indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Blende cinka
    • 1.2 Wurzita
  • 2 Svojstva
    • 2.1 Boja
    • 2.2 Točka taljenja
    • 2.3 Topljivost u vodi
    • 2.4 Topljivost
    • 2.5 Gustoća
    • 2.6 Tvrdoća
    • 2.7 Stabilnost
    • 2.8 Raspadanje
  • 3 Nomenklatura
    • 3.1. Sustavne i tradicionalne nomenklature
  • 4 Upotreba
    • 4.1 Kao pigmenti ili premazi
    • 4.2 Zbog fosforescentnosti
    • 4.3 Poluvodič, fotokatalizator i katalizator
  • 5 Reference

struktura

Cink sulfid usvaja kristalne strukture kojima upravljaju elektrostatičke atrakcije između Zn kationa2+ i anion S2-. To su dvije: sfalerit ili cink blende i wurzite. U oba iona reduciraju odbojnosti između iona jednakih naboja na minimum.

Cink blende su najstabilnije u zemaljskim tlakovima i temperaturnim uvjetima; a wurzite, koji je manje gust, rezultat je kristalnog pregrađivanja zbog porasta temperature.

Dvije strukture mogu istodobno postojati u istoj krutini ZnS, iako će vrlo sporo wurzite preovladati.

Cink Blende

Gornja slika prikazuje kubičnu jediničnu ćeliju centriranu na površinama strukture cinkove blende. Žute kuglice odgovaraju S anionima2-, i sivi u Zn katione2+, nalazi se na uglovima i na središtima lica kocke.

Zabilježite tetraedarske geometrije oko iona. Cink blende također mogu biti predstavljene ovim tetraedarima, čije rupe unutar kristala imaju istu geometriju (tetraedarne rupe).

Također, unutar jediničnih stanica zadovoljen je omjer ZnS; to jest, omjer 1: 1. Prema tome, za svaki Zn kation2+ postoji anion S2-. Na slici se može činiti da sive sfere obiluju, ali zapravo kada su u kutovima i središtu lica kocke dijele ih druge ćelije.

Primjerice, ako uzmete četiri žute kugle koje se nalaze u kutiji, "komadići" svih sivih sfera oko vas moraju dodati iste (i oni), četiri. Na taj način u kubičnoj jediničnoj ćeliji postoje četiri Zn2+ i četiri S2-, ispunjavajući stehiometrijski omjer ZnS.

Također je važno naglasiti da su ispred i iza žutih kugli postoje tetraedarne rupe (prostor koji ih dijeli jedan od drugoga)..

wurtzite

Za razliku od strukture cinkove blende, wurzite prihvaća heksagonalni kristalni sustav (gornja slika). Ovo je manje kompaktno, tako da krutina ima manju gustoću. Ioni u wurzitu također imaju tetraedarska okruženja i omjer 1: 1 koji odgovara ZnS formuli.

nekretnine

boja

Može se prikazati na tri načina:

-Wurtzite, s bijelim i šesterokutnim kristalima.

-Sfalerit, s bijelo-sivim kristalima i kubnim kristalima.

-Bijeli do sivkasto bijeli ili žućkasti prah i kubični žućkasti kristali.

Točka taljenja

1700 ° C.

Topljivost u vodi

Gotovo netopljiv (0,00069 g / 100 ml na 18 ° C).

topljivost

Netopljiv u alkalijama, topiv u razrijeđenim mineralnim kiselinama.

gustoća

Sfalerit 4.04 g / cm3 i wurtzite 4.09 g / cm3.

tvrdoća

Ima tvrdoću od 3 do 4 po Mohsovoj skali.

stabilnost

Kada sadrži vodu, polako oksidira u sulfat. U suhoj okolini stabilan je.

raspad

Kod grijanja na visokim temperaturama ispušta toksične pare oksida cinka i sumpora.

nomenklatura

Elektronska konfiguracija Zn je [Ar] 3d104s2. Gubitak dva elektrona u orbiti 4s je kao Zn kation2+ s punim orbitalima. Dakle, s obzirom da je elektronski Zn2+ mnogo je stabilniji od Zn+, ima samo valenciju od +2.

Dakle, izostaviti za nomenklaturu zaliha, dodati valenciju zatvorenu u zagrade i rimskim brojevima: cink sulfid (II).

Sustavne i tradicionalne nomenklature

Ali postoje i drugi načini da se ZnS nazove i već predloženim. U sistematici je broj atoma svakog elementa određen s grčkim brojnicima; s jedinim iznimkom elementa desno kada je samo jedan. Tako je ZnS nazvan kao: majmunCink sulfid (i ne monozink monosulfid).

Što se tiče tradicionalne nomenklature, cink koji ima jedinstvenu valenciju od +2, dodaje se dodavanjem sufiksa -ico. Kao rezultat toga, ispada da je njegovo tradicionalno ime: cinkov sulfidico.

aplikacije

Kao pigmenti ili premazi

-Sachtolith je bijeli pigment načinjen od cinkovog sulfida. Koristi se u kitovima, kitovima, brtvilima, donjim pokrovima, lateks bojama i natpisima.

Njegova uporaba u kombinaciji s pigmentima koji apsorbiraju ultraljubičasto svjetlo, kao što su mikro titan ili transparentni pigmenti željeznog oksida, neophodna je u pigmentima otpornim na vremenske uvjete.

-Kada se ZnS nanosi u lateks ili teksturirane boje, ima produljeno mikrobicidno djelovanje.

-Zbog svoje visoke tvrdoće i otpornosti na lom, eroziju, kišu ili prašinu, čini ga pogodnim za vanjske infracrvene prozore ili okvire zrakoplova.

-ZnS se koristi u premazivanju rotora koji se koriste u transportu spojeva, radi smanjenja trošenja. Također se koristi u proizvodnji tiskarskih boja, izolacijskih spojeva, termoplastične pigmentacije, plamena i elektroluminiscentnih svjetiljki.

-Cink sulfid može biti proziran i može se koristiti kao prozor za vidljivu optiku i infracrvenu optiku. Koristi se u uređajima za noćni vid, na televizijskim ekranima, radarskim zaslonima i fluorescentnim premazima.

-Doping ZnS Cu upotrebljava se u proizvodnji ploča elektroluminiscencije. Osim toga, koristi se u raketnom pogonu i gravimetriji.

Zbog njegove fosforescencije

-Njegova fosforescencija se koristi za bojanje satova i tako vizualizira vrijeme u mraku; također u bojama za igračke, u znakovima opasnosti i prometnim upozorenjima.

Fosforescencija dopušta upotrebu cinkovog sulfida u katodnim cijevima i na rendgenskim zaslonima kako bi zasjala na tamnim mjestima. Boja fosforescencije ovisi o aktivatoru koji se koristi.

Poluvodič, fotokatalizator i katalizator

-Sfalerit i wurtzite su širokopojasni razrezani poluvodiči. Spalerit ima pojasni raspon od 3,54 eV, dok wurtzite ima pojasnu propusnost od 3,91 eV.

-ZnS se koristi u pripremi fotokatalizatora sastavljenog od CdS - ZnS / cirkonij - titan fosfat koji se koristi za proizvodnju vodika pod vidljivim svjetlom.

-Djeluje kao katalizator razgradnje organskih zagađivača. Koristi se u pripremi sinkronizatora boja u LED svjetiljkama.

-Njegovi se nanokristali koriste za ultrazvucnu detekciju proteina. Na primjer, emitirajući svjetlo iz kvantnih točaka ZnS. Koristi se u pripremi kombiniranog fotokatalizatora (CdS / ZnS) -TiO2 za proizvodnju električne energije putem fotoelektrokatalize.

reference

  1. Pubchem. (2018.). Cink sulfid. Preuzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (16. siječnja 2015.) Bijeli pigment baziran na cinkovom sulfidu. Preuzeto s: quiminet.com
  3. Wikipedia. (2018.). Cink sulfid. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  4. II-VI UK. (2015). Cink sulfid (ZnS). Preuzeto iz: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (30. ožujka 2015.) Struktura cinkovog blata (ZnS). Preuzeto s: ilpi.com
  6. Kemija LibreTexts. (22. siječnja 2017.) Strukturno-cinkov blend (ZnS). Preuzeto s: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018.). Cink sulfid / cinkov sulfid (ZnS). Preuzeto s: reade.com