Zinc sulfid (ZnS) struktur, egenskaber, nomenklatur, anvendelser



den zinksulfid er en uorganisk forbindelse med formel ZnS, dannet af Zn-kationer2+ og anioner S2-. Det findes hovedsagelig som to mineraler: Wurtzite og Sphalerite (eller Zink Blende), sidstnævnte er dens hovedform.

Sphaleriten fremstår som en sort farve på grund af de urenheder, den giver. I ren form har den hvide krystaller, mens wurtzit har gråhvide krystaller.

Zinksulfid er uopløseligt i vand. Det kan forårsage miljøskader, da det trænger ind i jorden og forurener grundvandet og dets strømme.

Zinksulfid kan fremstilles, blandt andre reaktioner, ved korrosion og ved neutralisering.

Ved korrosion:

Zn + H2S => ZnS + H2

Ved neutralisering:

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

Zinksulfid er et phosphorescerende salt, som giver det kapacitet til flere anvendelser og anvendelser. Derudover er det en halvleder og en fotokatalysator.

indeks

  • 1 struktur
    • 1.1 Blende af zink
    • 1,2 Wurzita
  • 2 Egenskaber
    • 2.1 farve
    • 2.2 Smeltepunkt
    • 2.3 Opløselighed i vand
    • 2.4 Opløselighed
    • 2,5 tæthed
    • 2,6 hårdhed
    • 2,7 stabilitet
    • 2,8 nedbrydning
  • 3 nomenklaturen
    • 3.1 Systematiske og traditionelle nomenklaturer
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Som pigmenter eller overtræk
    • 4.2 På grund af dets phosphorescens
    • 4.3 Semiconductor, fotokatalysator og katalysator
  • 5 referencer

struktur

Zinksulfid vedtager krystallinske strukturer styret af elektrostatiske attraktioner mellem Zn-kationen2+ og anionen S2-. Disse er to: Sphalerite eller Zinc Blende, og Wurzite. I begge ioner reducerer i det mindste afstødningerne mellem ioner af samme ladninger.

Zinkblende er den mest stabile i terrestriske tryk- og temperaturforhold; og wurziten, som er mindre tæt, stammer fra den krystallinske omlejring på grund af temperaturstigningen.

De to strukturer kan sameksistere i samme faststof af ZnS på samme tid, selvom, meget langsomt, vil wurziten ende med at dominere.

Zink Blende

Det øverste billede viser den kubiske enhedcelle centreret på overfladerne af zinkblende-strukturen. De gule kugler svarer til S anionerne2-, og grays til Zn kationer2+, placeret i hjørnerne og i kubens ansigters centre.

Bemærk de tetrahedrale geometrier omkring ionerne. Zinkblende kan også være repræsenteret ved disse tetraederer, hvis huller inde i krystallen har samme geometri (tetrahedriske huller).

Også inden for enhedscellerne er ZnS-forholdet opfyldt; det vil sige et forhold på 1: 1. Således for hver Zn-kation2+ der er en anion S2-. På billedet ser det ud til at de grå sfærer er overflødige, men i virkeligheden, når de er i hjørnerne og midten af ​​kubens ansigter, deles de af andre celler.

Hvis du f.eks. Tager de fire gule sfærer inde i kassen, skal "stykkerne" af alle de grå sfærer omkring dig tilføje det samme (og de gør), fire. På denne måde i den kubiske enhedscelle er der fire Zn2+ og fire s2-, opfylder det støkiometriske ZnS-forhold.

Det er også vigtigt at understrege, at der er tetrahedrale huller foran og bag de gule kugler (rummet der adskiller dem fra hinanden).

wurtzit

I modsætning til strukturen af ​​zinkblende antager wurzite et sekskantet krystallinsk system (topbillede). Dette er mindre kompakt, så det faste stof har lavere densitet. Ionerne i wurziten har også tetrahedrale miljøer og et 1: 1-forhold, der matcher ZnS-formlen.

egenskaber

farve

Den kan præsenteres på tre måder:

-Wurtzite, med hvide og sekskantede krystaller.

-Sphalerite med hvide-grå ​​krystaller og kubiske krystaller.

-Som et hvidt til gråagtigt hvidt eller gulligt pulver og kubiske gullige krystaller.

Smeltepunkt

1700 ° C.

Opløselighed i vand

Næsten uopløselig (0,00069 g / 100 ml ved 18º C).

opløselighed

Uopløselig i baser, opløselige i fortyndede mineralsyrer.

tæthed

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

hårdhed

Den har en hårdhed på 3 til 4 på Mohs skalaen.

stabilitet

Når den indeholder vand, oxideres den langsomt til sulfat. I et tørt miljø er det stabilt.

nedbrydning

Ved opvarmning ved høje temperaturer udsender det giftige dampe af zink og svovloxider.

nomenklatur

Den elektroniske konfiguration af Zn er [Ar] 3d104s2. At miste de to elektroner i 4'ers kredsløb er som Zn-kationen2+ med sine fulde orbitaler. Derfor gives Zn. Elektronisk2+ det er meget mere stabilt end Zn+, den har kun en valence på +2.

Derfor udelades stocknomenklaturen sin valens indeholdt i parentes og med romertal: zinksulfid (II).

Systematiske og traditionelle nomenklaturer

Men der er andre måder at kalde ZnS ud over den allerede foreslåede. I systematik er antallet af atomer af hvert element specificeret med de græske tællere; med den eneste undtagelse af elementet til højre, når det kun er en. Således er ZnS navngivet som: abeZinksulfid (og ikke monozincmonosulfid).

Hvad angår den traditionelle nomenklatur, tilsættes zink med en unik valens på +2 ved at tilføje suffikset -ico. Som følge heraf viser sit traditionelle navn sig: Zinksulfidico.

applikationer

Som pigmenter eller belægninger

-Sachtolith er et hvidt pigment lavet med zinksulfid. Den bruges i putter, mastik, tætningsmidler, underdæksler, latex maling og skiltning.

Dens anvendelse kombineret med pigmenter, der absorberer ultraviolet lys, såsom mikro titanium eller transparente jernoxidpigmenter, er nødvendig i vejrbestandige pigmenter.

-Når ZnS påføres i latex eller teksturerede maling, har den en langvarig mikrobicid virkning.

-På grund af sin høje hårdhed og modstandsdygtighed over for brud, erosion, regn eller støv gør den den velegnet til ydre infrarøde vinduer eller flyrammer.

-ZnS anvendes i belægningen af ​​rotorer, der anvendes til transport af forbindelser, for at reducere slid. Det bruges også til fremstilling af trykfarver, isoleringsforbindelser, termoplastisk pigmentering, flammefast plast og elektroluminescerende lamper.

-Zinksulfid kan være transparent og kan bruges som et vindue til synlig optik og infrarød optik. Det bruges til nattesyn, på tv-skærme, radarskærme og i fluorescerende belægninger.

-Dopningen af ​​ZnS med Cu anvendes til fremstilling af elektroluminescenspaneler. Derudover bruges den til raketfremdrivning og gravimetri.

På grund af dets phosphorescens

-Dens phosphorescens bruges til at farve klokkerne og dermed visualisere tiden i mørket; også i maling til legetøj, i nødsituationer og trafikvarsler.

Fosforescens gør det muligt at anvende zinksulfid i katodestrålerør og på røntgenbilleder til at skinne i mørke pletter. Farven af ​​phosphorescensen afhænger af den anvendte aktivator.

Halvleder, fotokatalysator og katalysator

-Sphalerite og wurtzite er bredbåndsslit halvledere. Sphalerite har et båndgab på 3,54 eV, mens wurtziten har et båndgab på 3,91 eV.

-ZnS anvendes til fremstilling af en fotokatalysator bestående af CdS-ZnS / zirconium-titaniumphosphat, der anvendes til fremstilling af hydrogen under synligt lys.

-Det virker som katalysator for nedbrydning af organiske forurenende stoffer. Det bruges til fremstilling af en farvesynkroniserer i LED-lamper.

-Dens nanokrystaller anvendes til ultrasensitiv påvisning af proteiner. For eksempel ved at udsende lys fra kvantepunkter af ZnS. Det anvendes til fremstilling af en kombineret fotokatalysator (CdS / ZnS) -TiO2 til elektrisk produktion via fotoelektrokatalyse.

referencer

  1. Pubchem. (2018). Zinksulfid. Modtaget fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (16. januar 2015). Hvidpigment baseret på zinksulfid. Hentet fra: quiminet.com
  3. Wikipedia. (2018). Zinksulfid. Hentet fra: en.wikipedia.org
  4. II-VI UK. (2015). Zinksulfid (ZnS). Modtaget fra: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (30. marts 2015). Zinkblende-strukturen (ZnS). Modtaget fra: ilpi.com
  6. Kemi LibreTexts. (22. januar 2017). Structure-Zinc Blende (ZnS). Modtaget fra: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018). Zinksulfid / Zinksulfid (ZnS). Modtaget fra: reade.com