Formula cinkovega oksida (ZnO), lastnosti in uporabe



The cinkov oksid je kemična spojina formule ZnO. Je anorganska kemična spojina, ki se uporablja kot sestavina zdravil brez recepta. Uporablja se predvsem kot dodatek v pigmentih in polprevodnikih v različnih panogah.

Cinkov oksid najdemo v naravi v cinku, mineralu, ki ga najdemo predvsem v New Jerseyju v ZDA. Zinkit ima šesterokotno kristalno strukturo (mindat.org in Hudsonov inštitut za mineralogijo, 2017)..

Obstajajo številni postopki za sintezo cinkovega oksida, glavne poti pa so francoska in ameriška metoda.

V francoskem procesu se kovinski cink upari in para se oksidira s predgretim zrakom. Ameriški proces uporablja različne surove cinkove spojine, ki jih reducira ogljik in proizvaja cinkove pare. Nato cinkove pare oksidirajo s kisikom, ki je prisoten v zraku, podobno kot v francoskem procesu.

Drugi način za sintezo cinkovega oksida je mokri postopek, ki sestoji iz čiščenja sulfata ali cinkovega klorida z obarjanjem s karbonatom. Oborino nato kalciniramo, da dobimo cinkov oksid (cinkov oksid Formula, S.F.)..

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

Indeks

  • 1 Fizikalne in kemijske lastnosti
  • 2 Reaktivnost in nevarnosti
  • 3 Nanodelci
  • 4 Uporabe
    • 4.1 1- Zdravilo
    • 4.2 2- Industrija gume
    • 4.3 3- Pigmenti in barve
    • 4.4 4- Solarne celice
    • 4.5 5 Piezoelektrični
    • 4.6 6- Druge uporabe
  • 5 Reference

Fizikalne in kemijske lastnosti

Cinkov oksid je bela trdna snov brez vonja in grenkega okusa (Nacionalni center za biotehnološke informacije., 2017). Njegov videz je prikazan na sliki 2.

Cinkov oksid ima dve možni strukturi: šesterokotne in kubične, vendar so najpogostejši šesterokotni kristali. Spojina ima molekulsko maso 81,38 g / mol in gostoto 5,606 g / ml. Tališče je 1975 ° C, kjer se začne razgraditi (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO je amfoterni oksid, ki se po reakcijah lahko raztopi v kislinah ali alkalijah:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Cinkov oksid je netopen v vodi (0,0004 g na 100 ml vode pri 17 ° C). Nizka topnost, ki jo proizvaja, proizvaja vodne raztopine, ki so nevtralne v pH. Burno reagira z aluminijevim in magnezijevim prahom, kar povzroča nevarnost požara in eksplozije.

Intimne mešanice cinkovega oksida in kloriranega kavčuka z ali brez ogljikovodikov ali kloriranih topil reagirajo burno, celo eksplozivno, če so segreti.

Počasno dodajanje cinkovega oksida, ki pokriva površino laznega olja, povzroča nastajanje toplote in vžig (CAMEO, 2016).

Reaktivnost in nevarnosti

Cinkov oksid je stabilna spojina, ki ni vnetljiva in ne kaže nezdružljivosti z drugimi kemičnimi spojinami, vendar se pri segrevanju oddaja strupene hlape. Spojina ni strupena ali nevarna pri zaužitju ali v stiku s kožo ali očmi, vendar spojina predstavlja nevarnost pri vdihavanju.

Hitro se lahko doseže škodljiva koncentracija delcev v zraku, zlasti za delce cinkovega oksida. Vdihavanje hlapov lahko povzroči vročinsko vročino kovin z naslednjimi simptomi:

  • grlo
  • glavobol
  • povišana telesna temperatura ali visoka telesna temperatura
  • slabost
  • bruhanje
  • Slabost
  • hladno
  • bolečine v mišicah.

Snov, kot je dim, draži dihala. Učinki so lahko odloženi. Simptomi kovinske dimne vročine se ne pojavijo šele po nekaj urah (NIOSH, 2015)..

V primeru vdihavanja je treba oskrbovanca počivati ​​v dobro prezračevanem prostoru. Če je vdihavanje resno, je treba žrtev čim prej evakuirati na varno območje.

Zrahljajte tesna oblačila, kot so ovratnik, pasovi ali kravato. Če je žrtev težko dihati, je treba dati kisik.

Če žrtev ne diha, se izvaja oživljanje usta na usta. Vedno upoštevajte, da je lahko nevarno za osebo, ki nudi pomoč pri oživljanju usta na usta, kadar je vdihnjen material strupen, nalezljiv ali koroziven (varnostni list materiala cinkov oksid, 2013).

Kljub uporabi cinkovega oksida kot zdravila je zelo strupen za okolje, zlasti za vodne organizme. Sprejeti je treba takojšnje ukrepe za omejitev njihovega širjenja na okolje v skladu z veljavnimi predpisi.

Nanodelci

Danes nanotehnologija deluje na različnih področjih znanosti s svojim delovanjem na materialih in napravah z različnimi nanometrskimi tehnikami (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Nanodelci so del nanomaterialov, ki so opredeljeni kot posamezni delci s premerom 1-100 nm.

Od zadnjih let so nanodelci skupni material za razvoj novih vrhunskih aplikacij v komunikacijah, shranjevanju energije, odkrivanju, shranjevanju podatkov, optiki, prenosu, varstvu okolja, kozmetiki, biologiji in medicini. pomembne optične, električne in magnetne lastnosti.

Predvsem edinstvene lastnosti in uporabnost nanodelcev izhajajo tudi iz različnih atributov, vključno s podobno velikostjo nanodelcev in biomolekul, kot so proteini in polinukleotidne kisline. Poleg tega lahko nanodelce izdelamo s široko paleto kovin.

Nanodelci kovinskih oksidov, vključno s cinkovim oksidom, so vsestranske platforme za biomedicinske aplikacije in terapevtske posege.

Nujno je treba razviti nove razrede zdravil proti raku, nedavne študije pa kažejo, da so nanomateriali ZnO zelo obetavni (John W. Rasmussen, 2010)..

Ti nanodelci imajo antibakterijsko, antikorozijsko, protiglivično in UV filtracijo. Nekateri sinonimi nanodelcev cinkovega oksida so oksidatum, cinci oksikum, trajna bela, ketocinka in oksocinka (AZoNano, 2013)..

Uporabe

1 - Medicina

Cinkov oksid je izdelek, ki se pogosto uporablja lokalno v dermatologiji za nego kože. V Združenih državah Amerike je glavna sestavina zaščite pred soncem zaradi svojih odsevnih lastnosti.

Cinkov oksid je ena najvarnejših sestavin za zaščito kože pred škodljivimi učinki ultravijoličnih (UV) žarkov. UV žarki prodrejo v kožo in poškodujejo tkivo, pospešijo proces staranja in sušenje kože.

Ti žarki povečujejo tudi tveganje za nastanek kožnega raka. Sredstva za zaščito pred soncem, ki vsebujejo UV žarke cinkovega oksida, ki preprečujejo prodiranje kože in povzročajo poškodbe celic.

Cinkov oksid je učinkovit tudi pri zdravljenju kože. Lahko se uporablja za zdravljenje ran, zmanjšanje občutljivosti, povezane s sončnimi opeklinami, in ublažitev razpokane kože.

Ljudje s pomanjkanjem cinka se počutijo počasne cikle zdravljenja ran. Ko se cinkov oksid nanese na območje rane, zagotavlja telesu dodaten cink, ki ga potrebuje za popravilo kožnih celic. Cinkov oksid pomaga ohranjati območje rane vlažen in čist.

Losjoni in kreme, ki vsebujejo cinkov oksid, so učinkoviti adstringenti kože. Cinkov oksid lahko uporabimo, da preprečimo prekomerno nastajanje olja na površini.

Včasih se uporablja za zdravljenje aken - verjetno je, da zmanjša videz madežev in zmanjša draženje in vnetje kože, zmanjša število in resnost aken.

Nacionalni inštituti za zdravje poročajo, da se topikalni in oralni cink zdi, da je varno in učinkovito zdravljenje aken (PEARSON, 2015).

Cinkovo ​​mazilo lahko najbolje deluje za to pogoste kožno stanje, kadar ga uporabljamo v kombinaciji z antibiotikom eritromicinom.

Zaradi svojih antibakterijskih in dezodorantnih lastnosti zdravniki običajno zdravijo plenični izpuščaj z cinkovim oksidnim mazilom. Običajno se uporablja za vsako spremembo plenic za optimalno učinkovitost.

Ohranjanje prostora za plenice in čiščenje kože pred nanosom mazila z cinkovim oksidom lahko zmanjša resnost izpuščajev..

Po podatkih Ameriške dermatološke akademije lahko mazilo z cinkovim oksidom olajša simptome melazme. Melasma je splošno stanje kože, ki povzroča rjave lise na obrazu, zlasti na nosu, licih, ustnicah in čelu brade..

Približno 90 odstotkov primerov melazme se pojavlja pri ženskah. Najpogostejši je pri ljudeh s temnejšo kožo.

Draženje kože, kot so odrezki, opekline, praskavice in strupeni bršljan, pogosto koristijo protivnetne lastnosti, ki jih vsebuje mazilo s cinkovim oksidom. Na prizadeto kožo lahko nanesete tanko plast cinkovega oksida, kolikor je to potrebno, da zmanjšate draženje in pospešite celjenje.

Zaščitni učinki cinkovega oksida mazila na kožo so eden izmed najboljših zdravil za hemoroide brez recepta.

Hemoroidi so otekle žile v analnem kanalu, ki jih povzroča previsok tlak v medeničnem in rektalnem področju. Hemoroidi ponavadi niso resni, vendar lahko povzročijo precejšnje nelagodje (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2. Gumarska industrija

V gumarski industriji se uporablja več kot 50% cinkovega oksida. Z vulkanizacijskim postopkom ima višja natezna trdnost in odpornost na nabrekanje in abrazijo ter je elastična pri širšem temperaturnem območju..

V najenostavnejši obliki se vulkanizira s segrevanjem gume z žveplom (Encyclopædia Britannica, 2018).

Dve sestavini, ki imata pomembno vlogo v kemiji vulkanizacije, sta znani kot "aktivatorji", ponavadi cinkov oksid in stearinska kislina.

Te spojine reagirajo skupaj in s pospeševalci, da tvorijo spojino cinkovega sulfida, ki je ključni vmesnik pri dodajanju žvepla v dienski elastomer in ustvarjanje žveplovih vezi za proizvodnjo elementov, kot so pnevmatike, podplate čevelj in celo hokejski paketi (Gent, 2016).

3- Pigmenti in barve

Poleg lanenega olja (sušilnega olja, ki je uporabno kot vozilo) se cinkov oksid uporablja kot pigment od 18. stoletja, kar je prineslo hitro širitev evropske industrije barv. Osnovni beli pigmenti vključujejo cinkov oksid, cinkov sulfid, litopon in titanov dioksid (Encyclopædia Britannica, 1998).

4. Solarne celice

Zelo pomembna je uporaba cinkovega oksida kot puferske plasti v CIGS sončnih celicah (Copio Indio Gálio Selenido). Nekateri trenutni poskusi se osredotočajo na učinek debeline ZnO na največjo izhodno moč celic.

5 - piezoelektrični

Cinkov oksid (ZnO) je zanimiv material glede na prevodnost. Kristalizira se v strukturi wurtzita, njen spoj pa je zmes ionskega in kovalentnega. Monokristali visoke čistosti so izolatorji.

Cinkov oksid je najbolj piezoelektričen iz vseh materialov in se pogosto uporablja kot pretvornik v elektronskih napravah. (Piezoelektričnost je lastnost kristala, da se polarizira, ko je izpostavljen tlaku.)

Cinkov oksid je dober polprevodnik, ko so v kristal vključene aluminijeve nečistoče. Polikristalna polprevodniška cinkova oksidna keramika dobro deluje in se drži Ohmovega zakona.

Dodatek majhnih količin drugih oksidov, kot sta barij in krom, naredi keramiko cinkovega oksida zelo nehomske električne lastnosti

6- Druge uporabe

Dodatek cinkovega oksida prispeva k obdelavi betona in izboljša vodoodpornost.

Cinkov oksid se uporablja v cigaretnih filtrih in kot dodatek v žitih. Uporablja se tudi v kserografiji kot fotoprevodna folija in kot antikorozivna.

Prihodnost visoko kakovostnega cinkovega oksida bo nedvomno fascinantna. Potencialni napredek za nezdravstvene namene celo presega trenutne medicinske uporabe.

Nanorodni cinkov oksid, spintronski in piezoelektrični senzorji so zelo obetavna polja in tista, ki jih je treba upoštevati v ne tako daljni prihodnosti.

Reference

  1. (2013, 10. julij). Nanodelci cinkovega oksida (ZnO) - lastnosti, aplikacije. Izterjano iz azonana: azonano.com.
  2. (2016). CINK OKSID, SUROV. Vzpostavljeno iz cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI (2017, 22. februar). cinkov oksid. Izterjal od ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Enciklopedija Britannica. (1998, 7. julij). Barva. Izterjal iz britannica.com.
  5. Enciklopedija Britannica. (2018, 15. september). Vulkanizacija GUMENA ​​PROIZVODNJA. Izterjal iz Britannica.com.
  6. Gent, A. N. (2016, 21. april). Guma. Izterjal iz britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16. avgust). Uporaba cinkovega oksida. Vzpostavljeno iz livestrong.com.
  8. John W. Rasmussen, E.M. (2010). Nanodelci cinkovega oksida za selektivno uničevanje tumorskih celic in potencial za aplikacije za dajanje zdravil. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9):, 1063-1077.
  9. Varnostni list materiala Cinkov oksid. (2013, 21. maj). Izterjano iz sciencelab.com.
  10. org in Ministrski inštitut Hudson. (2017, 29. marec). Zincite Vzpostavljeno iz mindat.org.
  11. Nacionalni center za biotehnološke informacije ... (2017, 30. april). PubChem Compound Database; CID = 14806. Vzpostavljeno iz PubChem.
  12. (2015, 22. julij). CINK OKSID. Izterjano iz cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18. februar). Koristi cinkovega oksida za kožo. Vzpostavljeno iz livestrong.com
  14. Royal Society of Chemistry. (2015). Cinkov oksid. Vzpostavljeno iz chemspiderja. 
  15. Vaseem Mohammad (dr.), A. U.-B. (2010). ZnO nanodelci: rast, lastnosti in aplikacije. V nanostrukturah kovinskih oksidov in njihovi uporabi (str. 1-36). American Scientific Publishers.
  16. Cinkov oksid Formula. (S.F.). Vzpostavljeno iz softschools.com.