Struktura cinkovega oksida (ZnO), lastnosti, uporabe, tveganja

On cinkov oksid Gre za anorgansko spojino, katere kemijska formula je ZnO. Sestavljen je samo iz ionov Zn²⁺ jaz^2- v razmerju 1: 1; Vendar lahko njegovo kristalno omrežje predstavlja prosto delovno mesto ali^2-, ki daje mesto strukturne napake, ki lahko spreminjajo barve njegovih sintetičnih kristalov.

Komercialno je pridobljeno kot prašna bela trdna snov (spodnja slika), ki se s francoskim postopkom pojavi neposredno iz oksidacije kovinskega cinka; ali pod pogojem karbotermičnega zmanjšanja cinkove rude, tako da se njihovi hlapi nato oksidirajo in končajo.

Ura steklo z cinkovim oksidom. Vir: Adam Rędzikowski [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

Druge metode priprave ZnO so sestavljene iz oborine njihovega hidroksida, Zn (OH)₂, Iz vodnih raztopin cinkovih soli. Prav tako lahko fine filme ali morfološko raznolike nanodelce sintetiziramo z bolj izpopolnjenimi tehnikami, kot je kemično nalaganje njihovih hlapov.

Ta kovinski oksid se v naravi najde kot mineral Zinite, katerega kristali so običajno rumeni ali oranžni zaradi nečistoč kovin. Za kristale ZnO je značilno, da so piezoelektrični, termokromatski, svetilni, polarni in imajo tudi zelo širok energijski pas v svojih polprevodniških lastnostih.

Strukturno je izomorfno do cinkovega sulfida, Zn -. V teh je določen kovalenten značaj v interakcijah med Zn²⁺ jaz^2-, kar je raznolike porazdelitve obremenitev v kristalu ZnO.

Študije lastnosti in uporabe ZnO segajo na področja fizike, elektronike in biomedicine. Njegova najpreprostejša in večina vsakodnevnih uporabe ostanejo neopažene v sestavi obraznih krem ​​in osebnih higienskih izdelkov, pa tudi pri sončnih kremah.

[TOC]

Struktura

Polimorfi

ZnO kristalizira v normalnih in temperaturnih pogojih v šesterokotni strukturi wurzita. V tej strukturi ioni Zn²⁺ jaz^2- Urejeni so v nadomestnih plasteh, tako da se vsaka konča obkrožena s tetraedrom, ki ima ZnO₄ ali Ozn₄, oziroma.

Tudi z uporabo "predloge" ali kubične podpore lahko ZnO kristaliziramo v kubični strukturi cinkove mešanice; ki tako kot Wurzita ustreza izomorfnim strukturam (enake v prostoru, vendar z različnimi ioni) cinkovega sulfida, ZNS.

Poleg teh dveh struktur (Wurzita in Blenda) se ZnO pod visokimi pritiski (približno 10 GPA) kristalizira v strukturi gema Sal, enako kot pri NACL.

Vam lahko služi: referenčna elektroda: značilnosti, funkcija, primeri

Interakcije

Interakcije med Zn²⁺ jaz^2- Predstavljajo določen značaj kovalentnosti, tako da je delno kovalentna vez Zn-O (oba atoma s hibridizacijo SP³), in zaradi izkrivljanja tetraedre kažejo dipolski trenutek, ki dodaja ionske znamenitosti kristalov ZnO.

Blenda Struktura (levo) in Wurzita (desno) ZnO. Vir: Gabriel Bolívar.

Imate zgornjo sliko za vizualizacijo že omenjene tetraedre za strukture ZnO.

Razlika med strukturami Blenda in Wurzita je tudi v tem, kar lahko vidite od zgoraj, ioni ne najdejo zasenčenih. Na primer, v Wurziti je razvidno, da bele sfere (Zn²⁺) so tik nad rdečimi sferami (ali^2-). Po drugi strani pa se v kubični strukturi mešanice ne zgodi, ker obstajajo trije sloji: a, b in c namesto samo dveh.

Morfologija nanodelcev

Kristali ZnO, čeprav imajo ponavadi šesterokotne strukture wurzita, glede morfologije njihovih nanodelcev je še ena zgodba. Glede na parametre in metode sinteze lahko med drugim sprejmejo oblike, ki so raznolike kot palice, plošče, listi, kroglice, cvetovi, pasovi, pasovi, igle.

Lastnosti

Fizični videz

Trdno belo, stranišče in grenki okus trdno. V naravi ga je mogoče kristalizirati s kovinskimi nečistočami kot mineral cincite. Če so takšni kristali beli, imajo termokromizem, kar pomeni, da ko spreminjajo obarvanost: od bele do rumene.

Prav tako lahko njihovi sintetični kristali predstavljajo rdečkaste ali zelenke, odvisno od njihove stehiometrične sestave kisika; torej luknje ali prosta delovna mesta, ki jih povzroča pomanjkanje anionov oz^2- neposredno vpliva na način, kako svetloba deluje z ionskimi omrežji.

Molarna masa

81.406 g/mol

Tališče

1974 ° C. Pri tej temperaturi toplotna razgradnja trpi s sproščanjem cinka in molekularnega kisika ali plinastega kisika.

Gostota

5.1 g/cm³

Topnost vode

ZnO je praktično netopen v vodi, komaj povzroča raztopine s koncentracijo od 0,0004% do 18 ° C.

Anfoterizem

ZnO lahko reagira tako s kislinami kot bazami. Ko reagira s kislino v vodni raztopini, se njegova topnost poveča, ko nastane topna sol, kjer je Zn²⁺ konča kompleks z molekulami vode: [Zn (OH₂)₆]²⁺. Na primer, reagira z žveplovo kislino, da nastane cinkov sulfat:

ZnO + H₂SW₄ → Znso₄ + H₂Tudi

Podobno reagira z maščobnimi kislinami, da tvori ustrezne soli, kot sta stearat in cink palmitat.

Vam lahko služi: nepopravljiva reakcija: značilnosti in primeri

In ko reagira z osnovo, se v prisotnosti vode tvorijo kolesalne soli:

ZnO + 2naOH + H₂O → na₂[Zn (OH)₄]

Toplotna zmogljivost

40,3 j/k · mol

Neposredna energijska vrzel

3.3 ev. To vrednost izdeluje širokopasovni polprevodnik, ki lahko deluje pod intenzivnimi električnimi polji. Predstavlja tudi značilnosti, da je tip polprevodnika tipa n, ki ni mogel razložiti razlogov, da v svoji strukturi obstaja dodaten prispevek elektronov.

Ta oksid odlikuje njegove optične, akustične in elektronske lastnosti, zahvaljujoč temu, da se šteje za kandidata za potencialne aplikacije, povezane z razvojem optoelektronskih naprav (senzorjev, laserjev, fotovoltaičnih celic). Razlog za takšne lastnosti se izogne ​​področju fizike.

Prijave

Zdravilno

Pet oksida je bilo uporabljenih kot dodatek v številnih belih kremah za zdravljenje draženja, akne, dermatitisa, odrgnine in razpok v koži. Na tem področju je priljubljena njegova uporaba za lajšanje draženja plenic v dojenčkih.

Je tudi sestavni del zaščite pred soncem, saj skupaj z nanodelci iz titanovega dioksida₂, Pomagajte blokirati ultravijolično sevanje sonca. Prav tako deluje kot debelejši agent, tako.

Po drugi strani je ZnO petnajst virov, ki se uporablja v prehranskih dodatkih in vitaminskih izdelkih, pa tudi v žitah.

Antibakterijsko

Glede na morfologijo njegovih nanodelcev se lahko ZnO aktivira pod ultravijoličnim sevanjem, da ustvari vodikove perokside ali reaktivne vrste, ki oslabijo celične membrane mikroorganizmov.

Ko se to zgodi, preostali nanodelci ZnO prečkajo citoplazmo in začnejo interakcijo z zbirko biomolekul, ki sestavljajo celico.

Zato ne moremo uporabljati vseh nanodelcev v sestavah kreme za zaščito pred soncem, ampak le tiste, ki nimajo antibakterijske aktivnosti.

Izdelki s to vrsto ZnO so dodeljeni, pokriti s topnimi polimernimi materiali, za zdravljenje okužb, ran, razjed, bakterij in celo sladkorne bolezni.

Pigmenti in premazi

Pigment, znan kot Cinco Blanco. Na primer, odvisni od premazov ZnO se uporabljajo za zaščito pocinkanega železa.

Po drugi strani so bili ti premazi uporabljeni tudi na kozarcu oken, da preprečijo, da bi toplota prodirala (če je v tujini) ali vstopi (če je v notranjosti). Prav tako ščiti nekaj polimernih in tekstilnih materialov pred njegovim poslabšanjem z delovanjem sončnega sevanja in toplote.

Vam lahko postreže: kalij (k)

Bioimaging

Preučevali smo luminiscenco nanodelcev ZnO, ki jih je treba uporabiti pri biografiranju, s čimer se preučuje skozi modre, zelene ali oranžne luči, ki sevajo, notranje strukture celic.

Dodatek

ZnO se uporablja tudi kot dodatek v gumi, cementih, denfičnih materialih, steklu in keramiki zaradi nižjega tališča in se zato obnaša kot ustanovno sredstvo.

Eliminator vodikovega sulfida

ZnO odpravlja neprijetne pline H₂S, pomaga pri zapisovanju nekaterih izmaknjenih gazov:

ZnO + H₂S → ZNS + H₂Tudi

Tveganja

Finch oksid kot tak je ne -toksična in neškodljiva spojina, zato preudarna manipulacija njegove trdne snovi ne predstavlja tveganja.

Težava pa je v njegovem dimu, saj čeprav pri visokih temperaturah razpade, rav hlapi na koncu onesnažijo pljuča in povzročijo nekakšno "kovinsko vročino". Za to bolezen so značilni simptomi kašlja, vročina, občutek zatiranja v prsih in stalen kovinski okus v ustih.

Prav tako ni raka in kreme, ki ga vsebujejo, niso pokazale, da povečajo absorpcijo cinka v koži, tako da se sonci, ki temeljijo na ZnO, štejejo za varne; Razen če obstajajo alergijske reakcije, ki morajo v tem primeru ustaviti njegovo uporabo.

Kar zadeva nekatere nanodelce, namenjene boju proti bakterijam.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Cinkov oksid. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Hadis Morkoç in ümit Özgur. (2009). Cinkov oksid: temeljni, materiali in tehnologija naprav. [PDF]. Obnovljeno od: aplikacija.Wiley-VCH.od
4. Parihar, m. Raja in r. Paulose. (2018). Kratek pregled strukturnih, električnih in elektrokemijskih lastnosti nanodelcev cinkovega oksida. [PDF]. Okrevano od: ipme.Ru
5. Do. Rodnyi in jaz. V. Khodyuk. (2011). Optične in luminiscenčne lastnosti cinkovega oksida. Okreval od: arxiv.org
6. Siddiqi, k. S., Ur rahman,., Tajuddin, in Husen, a. (2018). Lastnosti cinkovih oksida nanapartik in aktivnost ES proti mikrobom. NanoScale Research Letters, 13 (1), 141. Doi: 10.1186/S11671-018-2532-3
7. ChemicalSafetyFacts. (2019). Cinkov oksid. Okrevano od: ChemicalSafetyFacts.org
8. Jinhuan Jiang, Jiang Pi in Jiye Cai. (2018). Napredek nanodelcev cinkovega oksida za biomedicinske aplikacije. Bioinorganska kemija in aplikacije, Vol. 2018, ID članka 1062562, 18 strani. doi.org/10.1155/2018/1062562