Sinkoksid (ZnO) struktur, egenskaper, bruksområder, risikoer

Han sinkoksid Det er en uorganisk forbindelse hvis kjemiske formel er Zno. Den består bare av Zn -ioner²⁺ Jeg^2- i et forhold på 1: 1; Imidlertid kan det krystallinske nettverket presentere en ledig stilling av eller^2-, som gir sted strukturelle defekter som er i stand til å endre fargene på syntetiske krystaller.

Kommersielt anskaffes det som et støvete hvitt fast stoff (nedre bilde), som skjer direkte fra oksidasjonen av den metalliske sink ved den franske prosessen; eller underlagt karbotermisk reduksjon til sinkmalm, slik at damper deretter oksiderer og endte størkning.

Klokkeglass med sinkoksid. Kilde: Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Andre ZnO -preparatmetoder består av å utfelle hydroksydet deres, Zn (OH)₂, Fra de vandige oppløsningene av sinksalter. Også fine filmer eller morfologisk varierte nanopartikler kan syntetiseres ved mer sofistikerte teknikker som den kjemiske avsetningen av deres damper.

Dette metalliske oksydet finnes i naturen som et zinitt mineral, hvis krystaller vanligvis er gule eller oransje på grunn av metallforurensninger. ZnO -krystaller er preget av å være piezoelektrisk, termokromatisk, selvlysende, polar og også ha et veldig bredt energibånd i halvlederegenskapene.

Strukturelt sett er isomorf for sinksulfid, Zns, vedtak av sekskantet og kubikkkrystaller som ligner på henholdsvis Wurzita og Blenda. I disse er det en viss kovalent karakter i interaksjonene mellom Zn²⁺ Jeg^2-, Noe som gjør en heterogen fordeling av belastninger i ZnO -krystallen.

Studiene av egenskapene og bruken av ZnO strekker seg til feltene fysikk, elektronikk og biomedisin. Den enkleste og mest hverdagslige bruken går upåaktet hen i sammensetningen av ansiktskremer og personlige hygieneprodukter, så vel som i solkremer.

[TOC]

Struktur

Polymorfer

ZnO krystalliserer seg i normale trykk- og temperaturforhold i en wurzite sekskantet struktur. I denne strukturen Zn -ionene²⁺ Jeg^2- De er ordnet i alternative lag, slik at hver og en ender omgitt av en tetrahedron, med Zno₄ eller ozn₄, henholdsvis.

Ved å bruke en "mal" eller kubisk støtte, kan ZnO også krystalliseres i en kubisk struktur av sinkblenda; som, som Wurzita, tilsvarer isomorfe strukturer (identisk i rommet, men med forskjellige ioner) av sinksulfid, Zns.

I tillegg til disse to strukturene (Wurzita og Blenda), krystalliserer ZnO under høyt trykk (rundt 10 GPA) i Sal Gema -strukturen, den samme som NaCl.

Kan tjene deg: Referanseelektrode: Kjennetegn, funksjon, eksempler

Interaksjoner

Samspillet mellom Zn²⁺ Jeg^2- De presenterer en viss kovalens karakter, så det er delvis en Zn-O kovalent binding (begge atomer med SP-hybridisering³), og på grunn av forvrengningen av tetrahedra, viser de et dipolmoment som tilfører de ioniske attraksjonene i ZnO -krystaller.

Blenda Structure (til venstre) og Wurzita (til høyre) av Zno. Kilde: Gabriel Bolívar.

Du har det øvre bildet for å visualisere den nevnte tetrahedra for ZnO -strukturer.

Forskjellen mellom Blenda- og Wurzita -strukturer ligger også i det du kan se ovenfra, ionene er ikke funnet formørket. For eksempel i Wurzita kan det sees at de hvite kulene (Zn²⁺) er rett over de røde kulene (eller^2-). På den annen side, i den kubiske strukturen til Blenda, skjer det ikke fordi det er tre lag: A, B og C i stedet for bare to.

Nanopartikkel morfologi

Znos krystaller, selv om de har en tendens til å ha wurzite sekskantede strukturer, med hensyn til morfologien til nanopartiklene deres er en annen historie. Avhengig av parametrene og syntesemetodene, kan disse ta i bruk former så varierte som stenger, plater, blader, kuler, blomster, belter, nåler, blant andre.

Egenskaper

Fysisk utseende

Solid hvitt, toalett og bitter smak solid. I naturen kan det krystalliseres, med metallforurensninger, som et Zincita -mineral. Hvis slike krystaller er hvite, har de termokromisme, noe som betyr at når de endrer farge: fra hvitt til gult.

På samme måte kan deres syntetiske krystaller presentere rødlige eller grønnaktige fargestoffer avhengig av deres støkiometriske oksygensammensetning; det vil si at hullene eller ledige stillinger forårsaket av mangelen på anioner eller^2- direkte påvirker veien i hvordan lys samhandler med ionenettverk.

Molmasse

81.406 g/mol

Smeltepunkt

1974 ºC. Ved denne temperaturen lider termisk nedbrytning ved å frigjøre sink og molekylært oksygen eller gassformig oksygen.

Tetthet

5.1 g/cm³

Vannløselighet

ZnO er praktisk talt uoppløselig i vannet, og gir knapt opphav til løsninger med en konsentrasjon på 0,0004% til 18 ° C.

Anfoterisme

ZnO kan reagere både med syrer og baser. Når den reagerer med en syre i vandig løsning, øker løseligheten når et oppløselig salt dannes der Zn²⁺ ender opp med å komplisere seg med vannmolekyler: [Zn (OH₂)₆]²⁺. For eksempel reagerer den med svovelsyre for å produsere sinksulfat:

ZnO + H₂SW₄ → ZnSO₄ + H₂ENTEN

På samme måte reagerer med fettsyrer for former deres respektive salter, for eksempel Stearate og sinkpalmitat.

Kan tjene deg: irreversibel reaksjon: Kjennetegn og eksempler

Og når den reagerer med en base, i nærvær av vann, dannes chisalsalter:

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn (OH)₄]

Varmekapasitet

40,3 J/k · mol

Direkte energigap

3.3 EV. Denne verdien er laget av en bredbånd halvleder, i stand til å operere under intense elektriske felt. Det presenterer også kjennetegn ved å være en type halvleder n, Noe som ikke har vært i stand til å forklare årsakene til at det er et ekstra bidrag fra elektronene i strukturen.

Dette oksydet kjennetegnes ved dets optiske, akustiske og elektroniske egenskaper, takket være at det regnes som en kandidat for potensielle applikasjoner relatert til utvikling av optoelektroniske enheter (sensorer, lasere, solcelleceller). Årsaken til at slike egenskaper slipper unna fysikkfeltet.

applikasjoner

Medisin

Fem oksid har blitt brukt som tilsetningsstoff i mange hvite kremer for behandling av irritasjoner, akne, dermatitt, skrubbsår og sprekker i huden. I dette området er bruken for å lindre irritasjonene forårsaket av bleier i babyskinn er populært.

Det er også en komponent av solkrem, for sammen med titandioksid nanopartikler₂, Hjelp med å blokkere ultrafiolett stråling av solen. På samme måte fungerer det som et tykkere middel, så det er i en viss klar sminke, kremer, emaljer, talkos og såper.

På den annen side er ZnO en femten kilde som brukes i kosttilskudd og vitaminprodukter, så vel som i kornblandinger.

Antibakteriell

I henhold til morfologien til dens nanopartikler, kan ZnO aktiveres under ultrafiolett stråling for å generere hydrogenperoksider eller reaktive arter som svekker cellemembranene til mikroorganismer.

Når dette skjer, krysser de gjenværende nanopartiklene av ZnO cytoplasma og begynner å samhandle med kompendiet av biomolekyler som utgjør cellen, noe som resulterer som en konsekvens av dens apoptose.

Det er grunnen til at ikke alle nanopartikler kan brukes i solkremsammensetninger, men bare de som mangler antibakteriell aktivitet.

Produkter med denne typen ZnO er tildelt, dekket med oppløselige polymermaterialer, for å behandle infeksjoner, sår, magesår, bakterier og til og med diabetes.

Pigmenter og belegg

Pigmentet kjent som Cinco Blanco er ZnO, som tilsettes flere malerier og belegg for å beskytte metalloverflatene mot korrosjon der de blir påført. For eksempel brukes avhengige ZnO -belegg for å beskytte galvanisert jern.

På den annen side har disse beleggene også blitt brukt på glasset i vinduene for å forhindre at varme trenger inn (hvis det er i utlandet) eller kommer inn (hvis inne). Det beskytter også noen polymer- og tekstilmaterialer fra dens forverring ved handling av solstråling og varme.

Kan tjene deg: kalium (k)

Bioimaging

Luminescensen av ZnO -nanopartikler har blitt studert for å brukes i bioimaging, og dermed studere gjennom de blå, grønne eller oransje lysene som stråler, de indre strukturene i cellene.

Tilsetningsstoff

ZnO finner også bruk som tilsetningsstoff i gummi, sement, dentifriske materialer, glass og keramikk, på grunn av dets lavere smeltepunkt og derfor oppfører seg som et grunnleggende middel.

Hydrogensulfideliminator

ZnO eliminerer de ubehagelige gassene til H₂S, hjelper til med å avsvette noen gassutslipp:

ZnO + H₂S → Zns + H₂ENTEN

Risiko

Finch oksid som sådan er en ikke -toksisk og ufarlig forbindelse, så den forsiktige manipulasjonen av dets faste stoffer representerer ingen risiko.

Problemet ligger imidlertid i den. Denne sykdommen er preget av symptomene på hoste, feber, følelse av undertrykkelse i brystet og en konstant metallisk smak i munnen.

Cancerigen, og kremerene som inneholder den har heller ikke vist at de øker absorpsjonen av sink i huden, slik at ZnO -baserte soler anses som trygge; Med mindre det er allergiske reaksjoner, som i så fall må stoppe bruken.

Når det gjelder visse nanopartikler som er bestemt til å bekjempe bakterier, kan disse utøve negative effekter hvis de ikke blir transportert på riktig måte til deres handlingssted.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Sinkoksid. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Hadis Morkoç og ümit Özgur. (2009). Sinkoksid: grunnleggende, materialer og enhetsteknologi. [PDF]. Gjenopprettet fra: Søknad.Wiley-VCH.av
4. Parihar, m. Raja og r. Paulose. (2018). En kort gjennomgang av strukturelle, elektriske og elektrokjemiske egenskaper ved sinkoksid -nanopartikler. [PDF]. Gjenopprettet fra: IPME.Ru
5. TIL. Rodnyi og jeg. V. Khodyuk. (2011). Optiske og luminescensegenskaper ved sinkoksid. Gjenopprettet fra: arxiv.org
6. Siddiqi, k. S., Ur Rahman, til., Tajuddin, & Husen, a. (2018). Egenskaper ved sinkoksid nanapartikler og ES -aktivitet mot mikrober. Nanoskala forskningsbrev, 13 (1), 141. Doi: 10.1186/S11671-018-2532-3
7. ChemicalSafetyFacts. (2019). Sinkoksid. Gjenopprettet fra: ChemicalSafetyFacts.org
8. Jinhuan Jiang, Jiang Pi og Jiye Cai. (2018). Fremme av sinkoksid -nanopartikler for biomedisinske anvendelser. Bioinorganisk kjemi og applikasjoner, Vol. 2018, artikkel ID 1062562, 18 sider. gjør jeg.org/10.1155/2018/1062562