Zinksulfid (ZnS) struktur, egenskaper, nomenklatur, användningsområden



den zinksulfid är en oorganisk förening med formel ZnS, bildad av Zn-katjoner2+ och anjoner S2-. Det finns främst i naturen som två mineraler: wurtziten och sphaleriten (eller zinkblende), den senare är dess huvudform.

Sphaleriten framträder i naturen av svart färg på grund av de föroreningar den presenterar. I ren form har den vita kristaller, medan wurtzit har grå-vita kristaller.

Zinksulfid är olöslig i vatten. Det kan orsaka miljöskador, eftersom det tränger in i marken och förorenar grundvattnet och dess strömmar.

Zinksulfid kan framställas, bland andra reaktioner, genom korrosion och genom neutralisering.

Genom korrosion:

Zn + H2S => ZnS + H2

Genom neutralisering:

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

Zinksulfid är ett fosforescerande salt vilket ger den kapacitet för flera användningar och applikationer. Dessutom är det en halvledare och en fotokatalysator.

index

  • 1 struktur
    • 1.1 Blandning av zink
    • 1,2 Wurzita
  • 2 egenskaper
    • 2,1 färg
    • 2.2 Smältpunkt
    • 2.3 Löslighet i vatten
    • 2.4 Löslighet
    • 2,5 Densitet
    • 2,6 Hårdhet
    • 2,7 Stabilitet
    • 2,8 nedbrytning
  • 3 nomenklaturen
    • 3.1 Systematiska och traditionella nomenklaturer
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Som pigment eller beläggningar
    • 4.2 På grund av dess fosforescens
    • 4.3 Halvledare, fotokatalysator och katalysator
  • 5 referenser

struktur

Zinksulfid antar kristallina strukturer som regleras av elektrostatiska attraktioner mellan Zn-katjonen2+ och anjonen S2-. Dessa är två: Sphalerite eller Zinc Blende, och Wurzite. I båda jonerna reduceras i det minsta avstängningarna mellan joner med samma laddningar.

Zinkblandningen är den mest stabila vid marktryck och temperaturförhållanden; och wurziten, som är mindre tät, resulterar från den kristallina omlagringen på grund av temperaturökningen.

De två strukturerna kan samexistera i samma fasta ZnS samtidigt även om mycket långsamt, den wurtzit änden dominerar.

Zink Blende

Den övre bilden visar den kubiska enhetens cell centrerade på zinkblende-strukturen. De gula kulorna motsvarar S anjonerna2-, och grays till Zn-katjoner2+, belägen vid hörnen och vid kubens ytor.

Notera de tetraedriska geometrier runt jonerna. Zinkblandningen kan också representeras av dessa tetraedroner, vars hål inuti kristallen har samma geometri (tetrahedralhål).

Också i enhetscellerna uppfylls ZnS-förhållandet; det vill säga ett 1: 1-förhållande. Således för varje Zn-katjon2+ det finns en anjon S2-. På bilden kan det tyckas att de grå kulorna är överflödiga, men i själva verket när de ligger i hörnen och i mitten av kubens ansikten delas de av andra celler.

Till exempel, om fyra gula sfärer som är inuti lådan görs bör "bitar" av alla gråzoner lägga runt densamma (och gör) fyra. På detta sätt i den kubiska enhetens cell finns det fyra Zn2+ och fyra s2-, uppfyller det stökiometriska ZnS-förhållandet.

Det är också viktigt att betona att det finns tetrahedrala hål framför och bakom de gula kulorna (det utrymme som skiljer dem från varandra).

wurtzite

Till skillnad från zinkblendens struktur antar wurziten ett hexagonalt kristallint system (toppbild). Detta är mindre kompakt, så det fasta materialet har lägre densitet. Jonerna i wurziten har också tetrahedrala miljöer och ett förhållande 1: 1 som matchar ZnS-formeln.

egenskaper

färg

Den kan presenteras på tre sätt:

-Wurtzite, med vita och sexkantiga kristaller.

-Sphaleriten, med vitgrå kristaller och kubiska kristaller.

-Som ett vitt till gråaktigt vitt eller gulaktigt pulver och kubikgula kristaller.

Smältpunkt

1700 ° C.

Löslighet i vatten

Praktiskt taget olöslig (0,00069 g / 100 ml vid 18 ° C).

löslighet

Olöslig i alkalier, lösliga i utspädda mineralsyror.

densitet

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

hårdhet

Den har en hårdhet på 3 till 4 på Mohs-skalan.

stabilitet

När den innehåller vatten, oxiderar den långsamt till sulfat. I en torr miljö är den stabil.

sönderdelning

Vid uppvärmning vid höga temperaturer avger det giftiga ångor av zink och svaveloxider.

nomenklatur

Den elektroniska konfigurationen av Zn är [Ar] 3d104s2. Att förlora de två elektronerna i 4s-banan är som Zn-katjonen2+ med sina fulla orbitaler. Därför, med tanke på att den elektroniska Zn2+ det är mycket stabilare än Zn+, den har bara en valens av +2.

Därför lägger du bort valens som bifogas inom parentes och med romerska siffror: zinksulfid (II).

Systematiska och traditionella nomenklaturer

Men det finns andra sätt att ringa ZnS utöver den som redan föreslagits. I systematik specificeras antalet atomer av varje element med grekiska täljare; med det enda undantaget från elementet till höger när det bara är en. Sålunda heter ZnS som: apaZinksulfid (och inte monozinkmonosulfid).

När det gäller den traditionella nomenklaturen, läggs zink med en unik valens av +2, genom att addera suffixet -ico. Som ett resultat visar sig sitt traditionella namn vara: Zinksulfidico.

tillämpningar

Som pigment eller beläggningar

-Sachtolith är ett vitt pigment gjord med zinksulfid. Den används i putties, mastics, sealers, lower covers, latexfärger och skyltar.

Dess användning kombinerat med pigment som absorberar ultraviolett ljus, såsom mikro titan eller transparenta järnoxidpigment, är nödvändigt i väderbeständiga pigment.

-När ZnS appliceras i latex eller texturerad färg har den en långvarig mikrobicidverkan.

-På grund av sin höga hårdhet och motståndskraft mot brott, erosion, regn eller damm gör den den lämplig för yttre infraröda fönster eller ramar.

-ZnS används i beläggningen av rotorer som används vid transport av föreningar för att minska slitage. Det används också vid produktion av tryckfärger, isolerande föreningar, termoplastisk pigmentering, flambeständig plast och elektroluminiserande lampor.

-Zinksulfid kan vara transparent och kan användas som fönster för synlig optik och infraröd optik. Den används i nattvisningsenheter, på tv-skärmar, radarskärmar och i fluorescerande beläggningar.

-Dopningen av ZnS med Cu används vid framställning av elektroluminescenspaneler. Dessutom används den i raket framdrivning och gravimetri.

På grund av dess fosforescens

-Dess fosforescens används för att färga klockans händer och därmed visualisera tiden i mörkret; även i färger för leksaker, i nödsituationer och trafikvarningar.

Fosforescens möjliggör användning av zinksulfid i katodstrålerör och på röntgenskärmar för att lysa i mörka fläckar. Färgen på fosforescensen beror på vilken aktivator som används.

Halvledare, fotokatalysator och katalysator

-Sphalerite och wurtzite är bredbandslits halvledare. Sphaleriten har ett bandgap på 3,54 eV, medan wurtziten har ett bandgap på 3,91 eV.

-ZnS används vid framställning av en fotokatalysator bestående av CdS-ZnS / zirkonium-titanfosfat som används för framställning av väte under synligt ljus.

-Det fungerar som en katalysator för nedbrytning av organiska föroreningar. Den används vid framställning av en färgsynkroniserare i LED-lampor.

-Dess nanokristaller används för ultrasensitiv detektering av proteiner. Till exempel, genom att emittera ljus från kvanta punkter av ZnS. Den används vid framställning av en kombinerad fotokatalysator (CdS / ZnS) -TiO2 för elektrisk produktion via fotoelektrokatalys.

referenser

  1. PubChem. (2018). Zinksulfid. Hämtad från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (16 januari 2015). Vit pigment baserad på zinksulfid. Hämtad från: quiminet.com
  3. Wikipedia. (2018). Zinksulfid. Hämtad från: en.wikipedia.org
  4. II-VI UK. (2015). Zinksulfid (ZnS). Hämtad från: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (30 mars 2015). Zinkblende-strukturen (ZnS). Hämtad från: ilpi.com
  6. Kemi LibreTexts. (22 januari 2017). Struktur-Zink Blende (ZnS). Hämtad från: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018). Zinksulfid / zinksulfid (ZnS). Hämtad från: reade.com