Zinksulfid (ZnS) struktur, egenskaper og bruksområder

2297
Jonah Lester

De sinksulfid er en uorganisk forbindelse med formel ZnS, dannet av Zn-kationerto+ og S anionerto-. Det finnes i naturen hovedsakelig som to mineraler: wurtzite og sphalerite (eller sink blende), sistnevnte er dens viktigste form.

Sphalerite er svart i naturen på grunn av urenheter den presenterer. I sin rene form har den hvite krystaller, mens wurtzitt har gråhvite krystaller..

Kilde: Av Killerlimpet [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Sinksulfid er uoppløselig i vann. Det kan forårsake miljøskader, siden det trenger inn i jorden og forurenser grunnvannet og dets strømmer.

Sinksulfid kan produseres, blant annet ved korrosjon og ved nøytralisering.

Ved korrosjon:

Zn + HtoS => ZnS + Hto

Ved nøytralisering:

HtoS + Zn (OH)to => ZnS + 2HtoELLER

Sinksulfid er et fosforescerende salt som gir det kapasitet for flere bruksområder. I tillegg er det en halvleder og en fotokatalysator.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Sinkblende
    • 1.2 Wurzita
  • 2 eiendommer
    • 2.1 Farge
    • 2.2 Smeltepunkt
    • 2.3 Løselighet i vann
    • 2.4 Løselighet
    • 2,5 Tetthet
    • 2.6 Hardhet
    • 2.7 Stabilitet
    • 2.8 Nedbrytning
  • 3 Nomenklatur
    • 3.1 Systematiske og tradisjonelle nomenklaturer
  • 4 bruksområder
    • 4.1 Som pigmenter eller belegg
    • 4.2 På grunn av fosforcens
    • 4.3 Halvleder, fotokatalysator og katalysator
  • 5 Referanser

Struktur

Sinksulfid vedtar krystallinske strukturer styrt av elektrostatiske attraksjoner mellom Zn-kationento+ og anionen Sto-. Dette er to: sphaleritt eller sinkblende og wurzitt. I begge deler minimerer ionene frastøting mellom ioner med like ladning..

Sinkblendingen er den mest stabile i de terrestriske forholdene for trykk og temperatur; og wurzitt, som er mindre tett, skyldes krystallinsk omlegging på grunn av økt temperatur.

De to strukturene kan eksistere samtidig i det samme ZnS-faste stoffet, selv om wurzitten veldig sakte vil dominere..

Sink blende

Kilde: By Solid State [Public domain], fra Wikimedia Commons

Det øvre bildet viser den kubiske enhetscellen sentrert på ansiktene til sink blende-strukturen. De gule kulene tilsvarer anionene Sto-, og de grå til Zn-kationeneto+, plassert i hjørnene og i midten av terningflatene.

Legg merke til de tetraedriske geometriene rundt ionene. Sinkblendingen kan også representeres av disse tetraedrene, hvis hull inne i krystallet har samme geometri (tetraedriske hull).

På samme måte oppnås ZnS-andelen innenfor enhetscellene; det vil si et forhold på 1: 1. Dermed for hvert Zn-kationto+ det er en anion Sto-. På bildet kan det virke som om det er mange grå kuler, men i virkeligheten deles de av andre celler siden de er i hjørnene og i midten av kubens ansikter..

Hvis du for eksempel tar de fire gule kulene som er inne i esken, skal "stykkene" av alle de grå kulene rundt den være lik (og de gjør) fire. I den kubiske enhetscellen er det således fire Znto+ og fire Sto-, oppfyller det støkiometriske forholdet ZnS.

Det er også viktig å understreke at det er tetraedriske hull foran og bak de gule kulene (rommet som skiller dem fra hverandre).

Wurzita

Kilde: By Solid State [Public domain], fra Wikimedia Commons

I motsetning til strukturen til sink blende, vedtar wurzitt et sekskantet krystallsystem (toppbilde). Dette er mindre kompakt, så det faste stoffet har lavere tetthet. Ionene i wurzitt har også tetraedrale omgivelser og et forhold 1: 1 som stemmer overens med ZnS-formelen..

Eiendommer

Farge

Det kan presenteres på tre måter:

-Wurtzite, med hvite og sekskantede krystaller.

-Sphalerite, med gråhvite krystaller og kubiske krystaller.

-Som et hvitt til gråhvit eller gulaktig pulver og kubiske gulkrystaller.

Smeltepunkt

1700 ºC.

Vannløselighet

Praktisk talt uoppløselig (0,00069 g / 100 ml ved 18 ° C).

Løselighet

Uoppløselig i baser, løselig i fortynnede mineralsyrer.

Tetthet

Sphalerite 4,04 g / cm3 og wurtzite 4,09 g / cm3.

Hardhet

Har en hardhet på 3 til 4 på Mohs-skalaen.

Stabilitet

Når den inneholder vann, oksiderer den sakte til sulfat. I et tørt miljø er det stabilt.

Nedbrytning

Ved oppvarming til høye temperaturer avgir den giftige damper av sink og svoveloksider.

Nomenklatur

Elektronkonfigurasjonen til Zn er [Ar] 3d104sto. Ved å miste de to elektronene i 4s orbital forblir den som Zn-kationto+ med fylte orbitaler. Derfor, siden elektronisk Znto+ det er mye mer stabilt enn Zn+, den har bare en valens på +2.

Derfor er den utelatt for stamnomenklaturen, og tilfører valensen i parentes og med romertall: sinksulfid (II).

Systematiske og tradisjonelle nomenklaturer

Men det er andre måter å ringe ZnS i tillegg til den som allerede er hevet. I systematikk er antall atomer for hvert element spesifisert med de greske tellerne; med det eneste unntaket av elementet til høyre når det bare er ett. Dermed blir ZnS navngitt som: apesinksulfid (og ikke monosinkmonosulfid).

Med hensyn til den tradisjonelle nomenklaturen tilsettes sink med en enkelt valens på +2 ved å legge til suffikset -ico. Følgelig resulterer dets tradisjonelle navn: sinksulfidico.

applikasjoner

Som pigmenter eller belegg

-Sachtolith er et hvitt pigment laget av sinksulfid. Brukes i caulks, mastics, tetningsmasse, undercoats, latex maling og skilting.

Dens bruk i kombinasjon med ultrafiolett lysabsorberende pigmenter, slik som mikrotitan eller gjennomsiktige jernoksidpigmenter, er nødvendig i værbestandige pigmenter.

-Når ZnS påføres på latex eller teksturmaling, har den en langvarig mikrobicid virkning.

-På grunn av sin store hardhet og motstand mot brudd, erosjon, regn eller støv, gjør den den egnet for utvendige infrarøde vinduer eller i flyrammer.

-ZnS brukes i belegg av rotorer som brukes i transport av forbindelser, for å redusere slitasje. Det brukes også til produksjon av trykkfarger, isolerende forbindelser, termoplastisk pigmentering, flammebestandig plast og elektroluminescerende lamper..

-Sinksulfid kan være gjennomsiktig og kan brukes som et vindu for synlig optikk og infrarød optikk. Brukes i nattsynsapparater, TV-skjermer, radarskjermer og fluorescerende belegg.

-ZnS med Cu-doping brukes til produksjon av elektroluminescenspaneler. Det brukes også i rakettfremdrift og gravimetri.

For fosforesens

-Dens fosforesens brukes til å fargelegge klokkene og dermed vise tiden i mørket; også i maling for leker, i nødskilt og trafikkadvarsler.

Fosforescens tillater bruk av sinksulfid i katodestrålerør og røntgenskjermer for å lyse i mørke flekker. Fargen på fosforcens avhenger av aktivatoren som brukes.

Halvleder, fotokatalysator og katalysator

-Sphalerite og wurtzite er halvledere med bredbåndsspalt. Sphalerite har en båndspalte på 3,54 eV, mens wurtzite har en båndspalte på 3,91 eV.

-ZnS brukes til fremstilling av en fotokatalysator sammensatt av CdS - ZnS / zirkonium - titanfosfat brukt til hydrogenproduksjon under synlig lys.

-Det fungerer som en katalysator for nedbrytningen av organiske forurensninger. Brukes til utarbeidelse av fargesynkronisering i LED-lamper.

-Dens nanokrystaller brukes til ultralydfølsom proteindeteksjon. For eksempel ved å sende ut lys fra kvanteprikker av ZnS. Den brukes til fremstilling av en kombinert fotokatalysator (CdS / ZnS) -TiO2 for elektrisk produksjon via fotoelektrokatalyse.

Referanser

  1. PubChem. (2018). Sinksulfid. Hentet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (2015, 16. januar). Hvitt pigment basert på sinksulfid. Gjenopprettet fra: quiminet.com
  3. Wikipedia. (2018). Sinksulfid. Hentet fra: en.wikipedia.org
  4. II-VI UK. (2015). Sinksulfid (ZnS). Hentet fra: ii-vi.es
  5. Rob Toreki. (2015, 30. mars). Zincblende (ZnS) -strukturen. Hentet fra: ilpi.com
  6. Kjemi LibreTexts. (22. januar 2017). Structure-Sink Blende (ZnS). Hentet fra: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018). Sinksulfid / Zinksulfid (ZnS). Hentet fra: reade.com

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.