Cink-szulfid (ZnS) szerkezet, tulajdonságok, nómenklatúra, felhasználások

az cink-szulfid egy (Z) általános képletű szervetlen vegyület_nS, amelyet Zn kationok alkotnak²⁺ és S anionok^2-. A természetben főként két ásványi anyagként található: a wurtzit és a sphalerit (vagy a cink-blend), amely utóbbi fő formája.

A sphalerit fekete színben jelenik meg az általa okozott szennyeződések miatt. A tiszta formában fehér kristályok vannak, míg a wurtzitának szürkésfehér kristályai vannak.

A cink-szulfid vízben nem oldódik. Környezeti károsodást okozhat, mivel behatol a talajba és szennyezi a felszín alatti vizeket és áramlatait.

A cink-szulfid a reakciók között korrózióval és semlegesítéssel is előállítható.

Korrózióval:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Semlegesítéssel:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

A cink-szulfid egy foszforeszcens só, amely több felhasználási és alkalmazási képességet biztosít. Ezenkívül félvezető és fotokatalizátor.

index

• 1 Szerkezet
  • 1.1. Cink
  • 1.2 Wurzita
• 2 Tulajdonságok
  • 2.1 Szín
  • 2.2 Olvadáspont
  • 2.3 Oldhatóság vízben
  • 2.4 Oldhatóság
  • 2.5 Sűrűség
  • 2.6 Keménység
  • 2.7 Stabilitás
  • 2.8 Bomlás
• 3 Nómenklatúra
  • 3.1 Rendszeres és hagyományos nomenklatúrák
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Pigmentként vagy bevonatként
  • 4.2 Foszforeszcenciája miatt
  • 4.3 Félvezető, fotokatalizátor és katalizátor
• 5 Referenciák

struktúra

A cink-szulfid olyan kristályos szerkezeteket alkalmaz, amelyeket az elektrosztatikus látványosságok szabályoznak a Zn-kation között²⁺ és az S anion^2-. Ezek kettő: a sphalerit vagy a cink blende, és a wurzit. Mindkét esetben az ionok minimálisra csökkentik az egyenlő töltések ionjai közötti visszahúzódásokat.

A cinkkeverék a legstabilabb a földi nyomás és a hőmérséklet körülményei között; és a kevésbé sűrű wurzit a hőmérséklet emelkedése következtében a kristály átrendeződéséből származik.

A két struktúra ugyanabban a szilárd anyagban egyidejűleg létezhet egyidejűleg, bár nagyon lassan a wurzite végső soron dominál..

Cink Blende

A felső kép a cink-blendszerkezet arcán elhelyezkedő kockaegység-cellát mutatja. A sárga gömbök megfelelnek az S anionoknak^2-, és a szürkék a Zn kationokhoz²⁺, a kocka szögei és középpontjai.

Vegye figyelembe az ionok körüli tetraéderes geometriákat. A cink-blendet ezek a tetraéderek is képviselhetik, amelyeknek a kristályon belüli lyukai azonos geometriájúak (tetraéderes lyukak).

Az egységcellákon belül a ZnS arány is teljesül; azaz 1: 1 arány. Így minden egyes Zn kation esetében²⁺ van egy S anion^2-. A képen úgy tűnik, hogy a szürke gömbök bővelkednek, de valójában amikor a kocka arcának sarkaiban és középpontjában vannak, akkor azokat más cellák is megosztják.

Például, ha a dobozban lévő négy sárga gömböt vesszük, akkor a körülöttünk lévő szürke gömbök „darabjainak” hozzá kell adniuk (és ők is), négy. Ily módon a köbméteres cellában négy Zn van²⁺ és négy S^2-, a sztöchiometrikus ZnS arányt.

Fontos hangsúlyozni, hogy a sárga gömbök előtt és mögött tetraéderes lyukak vannak (a tér, amely egymástól elválasztja).

wurtzit

Ellentétben a cinkblendszer szerkezetével, a wurzit egy hexagonális kristályos rendszert alkalmaz (felső kép). Ez kevésbé kompakt, így a szilárd anyag kisebb sűrűségű. A wurzitában lévő ionoknak tetraéderes környezetei és 1: 1 aránya van, amely megfelel a ZnS képletnek.

tulajdonságok

szín

Háromféleképpen lehet bemutatni:

-A wurtzit, fehér és hatszögletű kristályokkal.

-A sphalerit fehér-szürkés kristályokkal és köbös kristályokkal.

-Fehér vagy szürkésfehér vagy sárgás por, kocka sárgás kristályok.

Olvadáspont

1700 ° C.

Oldhatóság vízben

Gyakorlatilag oldhatatlan (0,00069 g / 100 ml 18 ° C-on).

oldhatóság

Lúgban nem oldódik, híg ásványi savakban oldódik.

sűrűség

Sphalerit 4,04 g / cm³ és wurtzit 4,09 g / cm³.

keménység

A Mohs-skála keménysége 3-4.

stabilitás

Amikor vizet tartalmaz, lassan oxidálódik szulfáttá. Száraz környezetben stabil.

bomlás

Magas hőmérsékleten melegítve mérgező gőzöket bocsát ki cinkből és kén-oxidokból.

nómenklatúra

A Zn elektronikus konfigurációja [Ar] 3d¹⁰4s². A 4s orbitális két elektron elvesztése olyan, mint a Zn kation²⁺ teljes pályájával. Ezért, mivel elektronikusan a Zn²⁺ sokkal stabilabb, mint a Zn⁺, ez csak +2 értékkel rendelkezik.

Ezért hagyja ki az állománynómenklatúrát, adjon hozzá zárójelben és római számokkal csatolt értékét: cink-szulfid (II).

Szisztematikus és hagyományos nomenklatúrák

Vannak azonban más módszerek is a ZnS hívására a már javasolt megoldás mellett. A szisztematikában az egyes elemek atomjainak számát a görög számlálók határozzák meg; az egyetlen elem kivételével a jobb oldalon, ha csak egy. Így a ZnS neve: majomCink-szulfid (és nem monozink-monoszulfid).

A hagyományos nómenklatúrát illetően a + 2-es egyedi valenciájú cinket adjuk hozzá a -ico utótag hozzáadásával. Ennek eredményeként a hagyományos neve: cink-szulfidico.

alkalmazások

Mint pigmentek vagy bevonatok

-A Sachtolith fehér cink-szulfidból készült pigment. Gittek, masztiikumok, tömítőanyagok, alsó burkolatok, latex festékek és jelzések használják.

Az ultraibolya fényt elnyelő pigmentekkel, például mikro-titánnal vagy átlátszó vas-oxid pigmentekkel kombinálva az időjárásálló pigmentekhez szükséges..

-Amikor a ZnS-t latexben vagy texturált festékekben alkalmazzuk, hosszabb ideig tartó mikrobicid hatása van.

-A magas keménység és a törés, az erózió, az eső vagy a por ellenállása miatt alkalmas külső infravörös ablakokhoz vagy repülőgépkeretekhez..

-A ZnS-t a vegyületek szállítására használt rotorok bevonására használják a kopás csökkentése érdekében. A nyomdafestékek, szigetelőanyagok, hőre lágyuló pigmentek, lángálló műanyagok és elektrolumineszcens lámpák gyártására is használják..

-A cink-szulfid átlátszó lehet, és látható ablakként használható a látható optika és az infravörös optika számára. Éjszakai látómezőben, televízió képernyőn, radarképernyőkön és fluoreszkáló bevonatokban használják.

-Az elektrolumineszcencia panelek előállításához a ZnS Cu-val való doppingát használják. Ezenkívül rakéta meghajtás és gravimetria.

Foszforeszcenciája miatt

-Foszforeszcenciáját az óra kezeinek festésére használják, és ezáltal vizuálisan megjeleníti az időt a sötétben; a játékok játékaiban, sürgősségi jelzésekben és közlekedési figyelmeztetésekben is.

A foszforeszcencia lehetővé teszi a cink-szulfid használatát katódsugárcsövekben és röntgen képernyőkön a sötét foltok fényében. A foszforeszcencia színe az alkalmazott aktivátortól függ.

Félvezető, fotokatalizátor és katalizátor

-A sphalerit és a wurtzit szélessávú hasított félvezetők. A sphalerit 3,54 eV sávrésszel rendelkezik, míg a wurtzit sávszélessége 3,91 eV..

-A ZnS-t olyan fotokatalizátor előállítására használják, amely CdS-ZnS / cirkónium-titán-foszfátból áll, amelyet hidrogén előállítására használnak látható fényben..

-A szerves szennyező anyagok lebomlásának katalizátora. A LED-es lámpákban egy színes szinkronizáló készítésére szolgál.

-A nanokristályokat a fehérjék ultrahang érzékelésére használják. Például úgy, hogy a ZnS kvantumpontjaiból fényt bocsát ki. Ezt a kombinált fotokatalizátor (CdS / ZnS) -TiO2 előállítására használják a villamos termeléshez fotoelektrokatalízissel..

referenciák

1. Pubchem. (2018). Cink-szulfid. Készült: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015. január 16.). Fehér cink-szulfid alapú pigment. A lap eredeti címe: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Cink-szulfid. Készült: en.wikipedia.org
4. II-VI. (2015). Cink-szulfid (ZnS). Készült: ii-vi.es
5. Rob Toreki (2015. március 30.). A Zincblende (ZnS) szerkezete. Készült: ilpi.com
6. Kémia LibreTexts. (2017. január 22.). Struktúra-Cink Blende (ZnS). Letöltve: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Cink-szulfid / cink-szulfid (ZnS). Támogatás: reade.com