SULFID ZINOČNATÝ (ZN): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A POUŽITIE - CHÉMIA - 2025

Sírnik zinočnatý je anorganická zlúčenina je vzorca Z _n S tvorená katióny Zn ²⁺ a anióny S ^2- . V prírode sa vyskytuje hlavne ako dva minerály: wurtzit a sfalerit (alebo zmes zinku), pričom druhá z nich je jej hlavnou formou.

Sfalerit je kvôli svojim nečistotám prirodzene čierny. V čistej forme predstavuje biele kryštály, zatiaľ čo wurtzit má šedavo biele kryštály.

Zdroj: Autor: Killerlimpet, z Wikimedia Commons

Sulfid zinočnatý je nerozpustný vo vode. Môže spôsobiť poškodenie životného prostredia, pretože preniká do zeme a kontaminuje podzemnú vodu a jej prúdy.

Sulfid zinočnatý sa môže vyrábať okrem iných reakcií koróziou a neutralizáciou.

Koróziou:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Neutralizáciou:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

Sulfid zinočnatý je fosforeskujúca soľ, ktorá mu dáva kapacitu na viacnásobné použitie a použitie. Je to tiež polovodič a fotokatalyzátor.

štruktúra

Sulfid zinočnatý prijíma kryštalické štruktúry riadené elektrostatickými atrakciami medzi katiónom Zn2 ⁺ a S2 ^- aniónom . Sú to dve: sfalerit alebo zmes zinku a wurzit. V oboch ióny minimalizujú odpor medzi iónmi rovnakých nábojov.

Zmes zinku je najstabilnejšia v terestriálnych podmienkach tlaku a teploty; a wurzit, ktorý je menej hustý, je výsledkom kryštalického prešmyku v dôsledku zvýšenej teploty.

Tieto dve štruktúry môžu súčasne existovať v rovnakom ZnS pevnom materiáli, aj keď veľmi pomaly nakoniec dominuje wurzit.

Zmes zinku

Zdroj: Solid State z Wikimedia Commons

Horný obrázok ukazuje kubickú jednotkovú bunku vycentrovanú na plochách štruktúry zinkovej zmesi. Žlté gule zodpovedajú S ^2- anióny a šedej gule na Zn ²⁺ katióny , ktoré sa nachádzajú v rohoch a v centrách kocky tvárou.

Všimnite si štvorstennej geometrie okolo iónov. Zinkovú zmes môžu predstavovať aj tieto štvorsteny, ktorých diery vo vnútri kryštálu majú rovnakú geometriu (štvorstranné otvory).

Podobne je v jednotkových bunkách pomer ZnS splnený; to znamená pomer 1: 1. Pre každý katión Zn2 ⁺ je teda S ^- anión . Na obrázku sa môže zdať, že sivé gule sú hojné, ale v skutočnosti, keďže sú v rohoch a stredu tváre kocky, zdieľajú ich ďalšie bunky.

Napríklad, ak vezmete štyri žlté gule, ktoré sú vo vnútri škatule, „kúsky“ všetkých sivých guľôčok okolo seba by sa mali rovnať (a robiť) štyri. Tak, v kubické jednotkovej bunky sú k dispozícii štyri Zn ²⁺ a štyri S ^2- , stechiometrický pomer ZnS naplňovaný.

Je tiež dôležité zdôrazniť, že pred a za žltými guľami (priestor, ktorý ich oddeľuje) sú štvorstenné otvory.

Wurzita

Zdroj: Solid State z Wikimedia Commons

Na rozdiel od štruktúry zinkovej zmesi si wurzit osvojuje hexagonálny kryštalický systém (horný obrázok). To je menej kompaktné, takže tuhá látka má nižšiu hustotu. Ióny vo wurzite majú tiež tetraedrické prostredie a pomer 1: 1, ktorý súhlasí so vzorcom ZnS.

vlastnosti

farba

Môže byť prezentovaná tromi spôsobmi:

- Wurtzite, s bielymi a šesťuholníkovými kryštálmi.

- Sfalerit s sivobielymi kryštálmi a kubickými kryštálmi.

- je to biely až šedobiely alebo žltkastý prášok a kubické žltkasté kryštály.

Bod topenia

1700 ° C

Rozpustnosť vo vode

Prakticky nerozpustný (0,00069 g / 100 ml pri 18 ° C).

rozpustnosť

Nerozpustný v zásadách, rozpustný v zriedených minerálnych kyselinách.

Hustota

Sfaleritu 4,04 g / cm ³ a wurtzite 4,09 g / cm ³ .

tvrdosť

Tvrdosť podľa Mohsovej stupnice je 3 až 4.

stabilita

Ak obsahuje vodu, pomaly oxiduje na sírany. V suchom prostredí je stabilný.

rozklad

Pri zahrievaní na vysoké teploty emituje toxické výpary oxidov zinku a síry.

názvoslovie

Elektrónovú konfiguráciu Zn 3d ¹⁰ 4S ² . Stratou dvoch elektrónov zo 4-orbitálnej dráhy zostáva katión Zn ²⁺ s vyplnenými orbitálmi. Preto, pretože Zn ²⁺ je elektronicky oveľa stabilnejší ako Zn ⁺ , má len valenciu +2.

Preto sa pre názvoslovie zásob pridáva jeho valencia uzavretá v zátvorkách as rímskymi číslicami: sulfid zinočnatý.

Systematické a tradičné nomenklatúry

Existujú však aj iné spôsoby, ako nazvať ZnS okrem už spomenutého. V systematike je počet atómov každého prvku špecifikovaný gréckymi čitateľmi; s jedinou výnimkou prvku vpravo, keď je iba jeden. To znamená, že ZnS je menovaný ako: zinok mono sulfid (a nie monozinc monosulfide).

Pokiaľ ide o tradičnú nomenklatúru, pridáva sa prípona –ico zinok s jednoduchou valenciou +2. V dôsledku toho je jeho tradičný názov: sulfid zinočnatý ico .

aplikácia

Ako pigmenty alebo nátery

-Sachtolit je biely pigment vyrobený zo sulfidu zinočnatého. Používa sa ako tmel, tmel, tmely, podsady, latexové farby a značenie.

Jeho použitie v kombinácii s pigmentmi absorbujúcimi ultrafialové svetlo, ako sú mikro titán alebo pigmenty z priehľadného oxidu železa, je potrebné v pigmentoch odolných voči poveternostným vplyvom.

- Ak sa ZnS nanáša na latexové alebo textúrované farby, má predĺžený mikrobicídny účinok.

- Vďaka svojej vysokej tvrdosti a odolnosti voči rozbitiu, erózii, dažďu alebo prachu je vhodný pre vonkajšie infračervené okná alebo na rámy lietadiel.

-ZnS sa používa na poťahovanie rotorov používaných na prepravu zlúčenín na zníženie opotrebenia. Používa sa tiež pri výrobe tlačiarenských farieb, izolačných látok, termoplastickej pigmentácie, plameňom odolných plastov a elektroluminiscenčných žiaroviek.

-Sulfid zinočnatý môže byť priehľadný a môže sa použiť ako okno pre viditeľnú optiku a infračervenú optiku. Používa sa v zariadeniach pre nočné videnie, televíznych obrazovkách, radarových obrazovkách a žiarivkách.

- Dotovanie ZnS Cu sa používa pri výrobe elektroluminiscenčných panelov. Používa sa tiež pri raketovom pohone a gravimetrii.

Pre svoju fosforescenciu

-Jeho fosforescencia sa používa na zafarbenie hodín hodín, a teda na zobrazenie času v tme; tiež vo farbe na hračky, v núdzových značkách a dopravných výstrahách.

Fosforescencia umožňuje použitie sulfidu zinočnatého v katódových trubiciach a röntgenových obrazovkách na žiarenie v tmavých škvrnách. Farba fosforescencie závisí od použitého aktivátora.

Polovodič, fotokatalyzátor a katalyzátor

-Sulfalit a wurtzit sú širokopásmové štrbinové polovodiče. Sfalerit má medzeru v pásme 3,54 eV, zatiaľ čo wurtzit má medzeru v pásme 3,91 eV.

-ZnS sa používa na prípravu fotokatalyzátora zloženého z CdS - ZnS / zirkónia - fosforečnanu titánu, ktorý sa používa na výrobu vodíka vo viditeľnom svetle.

- Zasahuje ako katalyzátor degradácie organických znečisťujúcich látok. Používa sa pri príprave synchronizátora farieb v LED lampách.

-Jeho nanokryštály sa používajú na ultracitlivú detekciu proteínov. Napríklad vyžarovaním svetla z kvantových bodov ZnS. Používa sa pri príprave kombinovaného fotokatalyzátora (CdS / ZnS) -TiO2 pre elektrickú výrobu prostredníctvom fotoelektrokatalýzy.

Referencie

1. PubChem. (2018). Sulfid zinočnatý. Prevzaté z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015, 16. januára). Biely pigment na báze sulfidu zinočnatého. Získané z: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Sulfid zinočnatý. Prevzaté z: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Sulfid zinočnatý (ZnS). Prevzaté z: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30. marca 2015). Štruktúra Zincblende (ZnS). Prevzaté z: ilpi.com
6. Chémia LibreTexts. (22. januára 2017). Štruktúrna zmes zinku (ZnS). Prevzaté z: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Sulfid zinočnatý / sulfid zinočnatý (ZnS). Prevzaté z: reade.com