Структура, свойства, номенклатура, употреби на цинков сулфид (ZnS)

на цинков сулфид е неорганично съединение с формула Z_пS, образуван от Zn катиони²⁺ и аниони S^2-. Той се среща в природата главно като два минерала: wurtzite и сфалерит (или цинкова смес), като последната е основната му форма.

Сфалеритът се появява в природата на черния цвят, поради примесите, които той представя. В чиста форма тя има бели кристали, а wurtzite има сиво-бели кристали.

Цинковият сулфид е неразтворим във вода. Той може да причини увреждане на околната среда, тъй като прониква в земята и замърсява подпочвените води и неговите течения.

Цинков сулфид може да се произведе, наред с други реакции, чрез корозия и неутрализация.

Чрез корозия:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Чрез неутрализиране:

Н₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂О

Цинковият сулфид е фосфоресцираща сол, която му дава възможност за многократно използване и приложение. Освен това той е полупроводник и фотокатализатор.

индекс

• 1 Структура
  • 1.1 Бленда от цинк
  • 1.2 Wurzita
• 2 Свойства
  • 2.1 Цвят
  • 2.2 Точка на топене
  • 2.3 Разтворимост във вода
  • 2.4 Разтворимост
  • 2.5 Плътност
  • 2.6 Твърдост
  • 2.7 Стабилност
  • 2.8 Разлагане
• 3 Номенклатура
  • 3.1 Систематични и традиционни номенклатури
• 4 Използване
  • 4.1 Като пигменти или покрития
  • 4.2 Поради фосфоресценцията
  • 4.3 Полупроводник, фотокатализатор и катализатор
• 5 Препратки

структура

Цинковият сулфид приема кристални структури, управлявани от електростатични атракции между Zn катиона²⁺ и анион S^2-. Това са две: сфалерит или цинкова смес, и вюрците. И в двата йона намаляват до минимум отблъскванията между йони с равни заряди.

Цинковата смес е най-стабилна в земни налягане и температурни условия; и wurzite, който е по-малко плътен, се получава от кристалното пренареждане, дължащо се на повишаването на температурата.

Двете структури могат да съществуват едновременно в едно и също твърдо вещество от ZnS едновременно, въпреки че много бавно wurzite ще преобладава.

Zinc Blende

Горното изображение показва кубичната единична клетка, центрирана върху лицата на структурата на цинкова смес. Жълтите сфери отговарят на S анионите^2-, и сивите към Zn катиони²⁺, разположени в ъглите и в центровете на кубичните повърхности.

Обърнете внимание на тетраедричните геометрии около йони. Цинковата смес може да бъде представена и от тези тетраедри, чиито дупки в кристала имат една и съща геометрия (тетраедрични дупки).

Също така, в единичните клетки се постига съотношението ZnS; това е съотношение 1: 1. Така за всеки Zn катион²⁺ има анион S^2-. На изображението може да изглежда, че сивите сфери изобилстват, но в действителност, когато са в ъглите и центъра на лицата на куба, те се споделят от други клетки.

Например, ако вземете четирите жълти сфери, които са вътре в кутията, "парчетата" на всички сиви сфери около вас трябва да добавят същото (и те правят), четири. По този начин в кубичната единична клетка има четири Zn²⁺ и четири S^2-, изпълнение на стехиометричното съотношение на ZnS.

Също така е важно да се подчертае, че пред и зад жълтите сфери има тетраедрични отвори (пространството, което ги разделя един от друг).

wurtzite

За разлика от структурата на цинковата смес, wurzite приема хексагонална кристална система (отгоре изображение). Това е по-малко компактно, така че твърдото вещество има по-ниска плътност. Ионите в wurzite също имат тетраедрални среди и съотношение 1: 1, което съответства на формулата ZnS.

свойства

цвят

Тя може да бъде представена по три начина:

-Wurtzite, с бели и хексагонални кристали.

-Сфалеритът е с бяло-сиви кристали и кубични кристали.

-Като бял до сиво-бял или жълтеникав прах и кубични жълтеникави кристали.

Точка на топене

1700 ° С.

Разтворимост във вода

На практика неразтворим (0,00069 g / 100 ml при 18 ° C).

разтворимост

Неразтворим в основи, разтворим в разредени минерални киселини.

плътност

Сфалерит 4.04 g / cm³ и wurtzite 4.09 g / cm³.

твърдост

Тя има твърдост от 3 до 4 по скалата на Мос.

стабилност

Когато съдържа вода, тя бавно се окислява до сулфат. В суха среда е стабилна.

разлагане

При нагряване при високи температури той отделя токсични пари на цинкови и серни оксиди.

номенклатура

Електронната конфигурация на Zn е [Ar] 3d¹⁰4s². Загубата на двата електрона на 4s орбитала е като Zn катиона²⁺ с пълните си орбитали. Следователно, като се има предвид, че електронно Zn²⁺ той е много по-стабилен от Zn⁺, има само валентност от +2.

Следователно, за номенклатурата на запасите не се добавя неговата валентност, затворена в скоби и с римски цифри: цинков сулфид (II).

Систематични и традиционни номенклатури

Но има и други начини да се нарече ZnS в допълнение към вече предложеното. В систематиката броят на атомите на всеки елемент е определен с гръцките числители; с единственото изключение на елемента вдясно, когато той е само един. По този начин ZnS се нарича: маймунаЦинков сулфид (и не монозоциев моносулфид).

Що се отнася до традиционната номенклатура, цинк, имащ уникална валентност от +2, се добавя чрез добавяне на суфикс -ico. В резултат на това традиционното му наименование се оказва: цинков сулфидICO.

приложения

Като пигменти или покрития

-Sachtolith е бял пигмент, направен с цинков сулфид. Използва се в китове, китове, уплътнители, долни покрития, латексни бои и знаци.

Използването му в комбинация с пигменти, абсорбиращи ултравиолетова светлина, като микротитанови или прозрачни пигменти от железен оксид, е необходимо при устойчиви на атмосферни влияния пигменти..

-Когато ZnS се прилага в латекс или текстурирани бои, той има продължително микробицидно действие.

-Поради своята висока твърдост и устойчивост на счупване, ерозия, дъжд или прах, го прави подходящ за външни инфрачервени прозорци или рамки на самолети..

-ZnS се използва за покриване на ротори, използвани при транспортирането на съединения, за намаляване на износването. Използва се също в производството на печатарски мастила, изолационни съединения, термопластична пигментация, огнеустойчиви пластмаси и електролуминесцентни лампи.

-Цинковият сулфид може да бъде прозрачен и може да се използва като прозорец за видима оптика и инфрачервена оптика. Използва се в устройства за нощно виждане, на телевизионни екрани, радарни екрани и във флуоресцентни покрития.

-Допирането на ZnS с Cu се използва при производството на електролуминесцентни панели. В допълнение, той се използва в ракетно задвижване и гравиметрия.

Поради фосфоресценцията

-Неговата фосфоресценция се използва за боядисване на ръцете на часовника и по този начин визуализира времето в тъмното; също в бои за играчки, в аварийни знаци и предупреждения за движение.

Фосфоресценцията позволява използването на цинков сулфид в електронно-лъчевите тръби и на рентгеновите екрани за блясък на тъмни петна. Цветът на фосфоресценцията зависи от използвания активатор.

Полупроводник, фотокатализатор и катализатор

-Сфалеритът и уурците са широколентови разрязани полупроводници. Сфалеритът има ширина на линията 3,54 eV, докато wurtzite има ширина на лентата от 3,91 eV.

-ZnS се използва за получаване на фотокатализатор, съставен от CdS - ZnS / цирконий - титанов фосфат, използван за производството на водород под видимата светлина.

-Той действа като катализатор за разграждането на органични замърсители. Използва се при подготовката на цветен синхронизатор в LED лампи.

-Нейните нанокристали се използват за ултрачувствително откриване на протеини. Например, чрез излъчване на светлина от квантови точки на ZnS. Използва се за получаване на комбиниран фотокатализатор (CdS / ZnS) -TiO2 за производство на електричество чрез фотоелектрокатализ..

препратки

1. PubChem. (2018). Цинков сулфид. Взето от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 януари 2015 г.). Бял пигмент на базата на цинков сулфид. Изтеглено от: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Цинков сулфид. Взето от: en.wikipedia.org
4. II-VI Великобритания. (2015). Цинков сулфид (ZnS). Взето от: ii-vi.es
5. Роб Тореки (30 март 2015 г.). Структурата на цинкблендата (ZnS). Взето от: ilpi.com
6. Химия LibreTexts. (22 януари 2017 г.). Структура-цинкова смес (ZnS). Взето от: chem.libretexts.org
7. Рийд. (2018). Цинков сулфид / цинков сулфид (ZnS). Взети от: reade.com