Struktura, lastnosti, nomenklatura, uporaba cinkovih sulfidov (ZnS)



The cinkov sulfid je anorganska spojina s formulo ZnS, ki ga tvorijo Zn kationi2+ in anioni S2-. V naravi ga najdemo predvsem kot dva minerala: wurtzite in sfalerit (ali cinkovo ​​blendo), pri čemer je slednja njegova glavna oblika..

Spalerit se zaradi nečistoč, ki jih predstavlja, pojavlja v črni barvi. V čisti obliki ima bele kristale, wurtzite pa sivkasto-bele kristale.

Cinkov sulfid je netopen v vodi. Lahko povzroči okoljsko škodo, saj prodre v zemljo in onesnaži podtalnico in njene tokove.

Cinkov sulfid se lahko med drugimi reakcijami proizvaja tudi s korozijo in nevtralizacijo.

Z korozijo:

Zn + H2S => ZnS + H2

Z nevtralizacijo:

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

Cinkov sulfid je fosforescentna sol, ki mu daje večkratno uporabo in uporabo. Poleg tega je polprevodnik in fotokatalizator.

Indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Blende cinka
    • 1.2 Wurzita
  • 2 Lastnosti
    • 2.1 Barva
    • 2.2 Tališče
    • 2.3 Topnost v vodi
    • 2.4 Topnost
    • 2.5 Gostota
    • 2.6 Trdota
    • 2.7 Stabilnost
    • 2.8 Razgradnja
  • 3 Nomenklatura
    • 3.1 Sistematične in tradicionalne nomenklature
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Kot pigmenti ali premazi
    • 4.2 Zaradi fosforescence
    • 4.3 Polprevodnik, fotokatalizator in katalizator
  • 5 Reference

Struktura

Cink sulfid sprejema kristalne strukture, ki jih vodijo elektrostatične privlačnosti med Zn kationom2+ in anion S2-. To sta dva: sfaleritna ali cinkova mešanica in wurzite. V obeh ionih se na najnižjo možno raven zmanjšajo odbojnosti med ionoma enakih nabojev.

Cinkova zmes je najbolj stabilna v zemeljskih tlakih in temperaturnih pogojih; in wurzit, ki je manj gost, nastane zaradi kristalne prerazporeditve zaradi povišanja temperature.

Obe strukturi lahko istočasno obstajata v isti trdni snovi ZnS, čeprav se bo wurzite zelo počasi končal..

Cink Blende

Na zgornji sliki je prikazana kubična enota celice s središčem na straneh strukture cinkove blende. Rumene krogle ustrezajo S anionom2-, in sivi do kationi Zn2+, ki se nahajajo na vogalih in na središčih ploskev kocke.

Zabeležite tetraedrske geometrije okoli ionov. Cinkove blende lahko predstavljajo tudi ti tetraedri, katerih luknje v kristalu imajo isto geometrijo (tetraedrske luknje).

Prav tako je v celičnih enotah doseženo razmerje ZnS; to je razmerje 1: 1. Tako za vsak Zn kation2+ obstaja anion S2-. Na sliki se lahko zdi, da sive krogle obilujejo, v resnici pa, ko so v vogalih in središče obrazov kocke, jih delijo druge celice..

Na primer, če vzamete štiri rumene krogle, ki so v škatli, morate "kose" vseh sivih kroglic okrog vas dodati enake (in to storijo), štiri. Na ta način v kubični celici obstaja štiri Zn2+ in štiri S2-, izpolnjujejo stehiometrično razmerje ZnS.

Pomembno je tudi poudariti, da so pred in za rumenimi kroglami tetraedarne luknje (prostor, ki jih ločuje drug od drugega)..

Wurzita

Za razliko od strukture cinkove blende, wurzite uporablja šesterokotni kristalni sistem (zgornja slika). To je manj kompaktno, zato ima trdna snov manjšo gostoto. Ioni v wurzitu imajo tudi tetraedrsko okolje in razmerje 1: 1, ki ustreza formuli ZnS.

Lastnosti

Barva

Predstavi se lahko na tri načine:

-Wurtzite z belimi in šesterokotnimi kristali.

-Sfalerit, z belimi sivkastimi kristali in kubičnimi kristali.

-Kot bel do sivkasto bel ali rumenkast prah in kubične rumenkaste kristale.

Tališče

1700 ° C.

Topnost v vodi

Skoraj netopen (0,00069 g / 100 ml pri 18 ° C).

Topnost

Netopen v alkalijah, topen v razredčenih mineralnih kislinah.

Gostota

Sfalerit 4.04 g / cm3 in wurtzite 4,09 g / cm3.

Trdota

Ima trdoto od 3 do 4 po Mohsovi lestvici.

Stabilnost

Ko vsebuje vodo, se počasi oksidira v sulfat. V suhem okolju je stabilen.

Razgradnja

Pri segrevanju pri visokih temperaturah oddaja toksične pare cinka in žveplovih oksidov.

Nomenklatura

Elektronska konfiguracija Zn je [Ar] 3d104s2. Izguba dveh elektronov iz orbite 4s je kot Zn kation2+ s polnimi orbitali. Zato, glede na to, da je elektronsko Zn2+ je veliko bolj stabilen kot Zn+, ima samo valenco +2.

Zato se za nomenklaturo staleža ne doda valenca v oklepajih in rimske številke: cinkov sulfid (II).

Sistematične in tradicionalne nomenklature

Obstajajo pa tudi drugi načini za klicanje ZnS poleg že predlaganega. V sistematiki je število atomov vsakega elementa določeno z grškimi števci; z edino izjemo elementa na desni, ko je le en. ZnS je tako imenovan kot: opicaCinkov sulfid (in ne monozink monosulfid).

V zvezi s tradicionalno nomenklaturo se cink, ki ima edinstveno valenco +2, doda z dodajanjem pripone -ico. Zato se izkaže, da je tradicionalno ime: cinkov sulfidico.

Uporabe

Kot pigmenti ali premazi

-Sachtolith je beli pigment, narejen iz cinkovega sulfida. Uporablja se v kitih, kitih, tesnilih, spodnjih prevlekah, lateksnih barvah in napisih.

Njegova uporaba v kombinaciji s pigmenti, ki absorbirajo ultravijolično svetlobo, kot so mikro titan ali transparentni železov oksidni pigmenti, je potrebna pri odpornih na vremenske vplive.

-Pri nanosu ZnS v lateksnih ali teksturiranih barvah ima podaljšano mikrobicidno delovanje.

-Zaradi visoke trdote in odpornosti proti lomu, eroziji, dežju ali prahu je primerna za zunanja infrardeča okna ali okvirje za zrakoplove.

-ZnS se uporablja pri premazovanju rotorjev, ki se uporabljajo pri transportu spojin, da se zmanjša obraba. Uporablja se tudi v proizvodnji tiskarskih barv, izolacijskih spojin, termoplastičnih pigmentov, plamena in elektroluminiscenčnih sijalk.

-Cinkov sulfid je lahko transparenten in se lahko uporablja kot okno za vidno optiko in infrardečo optiko. Uporablja se v napravah za nočno opazovanje, televizijskih zaslonih, radarskih zaslonih in fluorescenčnih premazih.

-Doping ZnS s Cu se uporablja pri proizvodnji elektroluminiscenčnih plošč. Poleg tega se uporablja pri raketnem pogonu in gravimetriji.

Zaradi fosforescence

-Njegova fosforescenca se uporablja za barvanje rok in tako vizualizira čas v temi; tudi v barvah za igrače, v znakih za nevarnost in prometnih opozorilih.

Fosforescenca omogoča uporabo cinkovega sulfida v katodnih ceveh in rentgenskih zaslonih, da zasijejo v temnih mestih. Barva fosforescence je odvisna od uporabljenega aktivatorja.

Polprevodnik, fotokatalizator in katalizator

-Sfalerit in wurtzite sta širokopasovni razrezani polprevodniki. Sphaler ima pasovno zaznavo 3,54 eV, medtem ko ima wurtzite pasno režo 3,91 eV.

-ZnS se uporablja pri pripravi fotokatalizatorja, sestavljenega iz CdS - ZnS / cirkonij - titanov fosfat, ki se uporablja za proizvodnjo vodika pod vidno svetlobo..

-Deluje kot katalizator za razgradnjo organskih onesnaževal. Uporablja se pri pripravi barvnega sinhronizatorja v LED sijalkah.

-Njeni nanokristali se uporabljajo za ultrazvočno detekcijo beljakovin. Na primer, z oddajanjem svetlobe iz kvantnih pik ZnS. Uporablja se za pripravo kombiniranega fotokatalizatorja (CdS / ZnS) -TiO2 za proizvodnjo električne energije s pomočjo fotoelektrokatalize..

Reference

  1. PubChem. (2018). Cinkov sulfid. Vzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (16. januar 2015). Beli pigment na osnovi cinkovega sulfida. Vzpostavljeno iz: quiminet.com
  3. Wikipedija. (2018). Cinkov sulfid. Vzeto iz: en.wikipedia.org
  4. II-VI UK. (2015). Cinkov sulfid (ZnS). Vzeto iz: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (30. marec 2015). Zinkblende (ZnS) struktura. Vzeto iz: ilpi.com
  6. Kemija LibreTexts. (22. januar 2017). Strukturno-cinkova mešanica (ZnS). Vzeto iz: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018). Cinkov sulfid / cinkov sulfid (ZnS). Vzeto iz: reade.com