SULFID ZINEČNATÝ (ZN): STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Sirník zinečnatý je anorganická sloučenina je vzorce Z _n S tvořena kationty Zn ²⁺ a anionty S ^2-. V přírodě se vyskytuje hlavně jako dva minerály: wurtzit a sfalerit (nebo směs zinku), přičemž druhá z nich je jeho hlavní formou.

Sfalerit je díky svým nečistotám přirozeně černý. Ve své čisté formě představuje bílé krystaly, zatímco wurtzit má šedavě bílé krystaly.

Zdroj: Killerlimpet, z Wikimedia Commons

Sulfid zinečnatý je nerozpustný ve vodě. Může způsobit poškození životního prostředí, protože proniká do země a kontaminuje podzemní vodu a její proudy.

Sulfid zinečnatý může být vyráběn mimo jiné reakcí korozí a neutralizací.

Korozí:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Neutralizací:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

Sulfid zinečnatý je fosforescenční sůl, která mu dává kapacitu pro více použití a aplikace. Je to také polovodič a fotokatalyzátor.

Struktura

Sulfid zinečnatý přijímá krystalické struktury řízené elektrostatickými přitažlivostmi mezi kationtem Zn ²⁺ a S ^2- aniontem. Jsou to dva: sfalerit nebo směs zinku a wurzit. V obou ionty minimalizují odpuzování mezi ionty stejných nábojů.

Směs zinku je nejstabilnější v terestrických podmínkách tlaku a teploty; a wurzit, který je méně hustý, je výsledkem krystalického přesmyku v důsledku zvýšené teploty.

Obě struktury mohou koexistovat ve stejné ZnS pevné látce současně, i když velmi pomalu wurzit skončí.

Směs zinku

Zdroj: Solid State z Wikimedia Commons

Horní obrázek ukazuje buňku krychlové jednotky vystředěnou na plochách struktury zinkové směsi. Žluté koule odpovídají S ^2- anionty a šedé koule na Zn ²⁺ kationty, které se nacházejí v rozích a v centrech krychle tváří.

Všimněte si tetrahedrální geometrie kolem iontů. Zinkovou směs lze také představovat těmito čtyřstěnami, jejichž otvory uvnitř krystalu mají stejnou geometrii (čtyřstěnné otvory).

Podobně je v jednotkových buňkách splněn podíl ZnS; to znamená poměr 1: 1. Tedy, pro každé Zn ²⁺ kation je zde S ^2- anion. Na obrázku se může zdát, že šedé koule jsou hojné, ale ve skutečnosti, protože jsou v rozích a středu tváří krychle, sdílejí je jiné buňky.

Pokud například vezmete čtyři žluté koule, které jsou uvnitř krabičky, „kusy“ všech šedých koulí kolem ní by se měly rovnat (a činit) čtyři. Tak, v kubické jednotkové buňky jsou k dispozici čtyři Zn ²⁺ a čtyři S ^2-, stechiometrický poměr ZnS naplňován.

Je také důležité zdůraznit, že před a za žlutou koulí (prostor, který je od sebe odděluje) jsou tetrahedrální díry.

Wurzita

Zdroj: Solid State z Wikimedia Commons

Na rozdíl od struktury směsí zinku si wurzit osvojuje hexagonální krystalový systém (horní obrázek). To je méně kompaktní, takže pevná látka má nižší hustotu. Ionty ve wurzitu mají také tetraedrické okolí a poměr 1: 1, který odpovídá vzorci ZnS.

Vlastnosti

Barva

Lze ji prezentovat třemi způsoby:

-Wurtzite, s bílými a hexagonálními krystaly.

- Sfalerit s šedavě bílými krystaly a krychlovými krystaly.

-Je bílý až šedobílý nebo nažloutlý prášek a krychlové nažloutlé krystaly.

Bod tání

1700 ° C

Rozpustnost ve vodě

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

Rozpustnost

Nerozpustný v zásadách, rozpustný ve zředěných minerálních kyselinách.

Hustota

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

Tvrdost

Na Mohsově stupnici má tvrdost 3 až 4.

Stabilita

Když obsahuje vodu, pomalu oxiduje na sírany. V suchém prostředí je stabilní.

Rozklad

Při zahřátí na vysoké teploty uvolňuje toxické páry oxidů zinku a síry.

Nomenklatura

Elektronovou konfiguraci Zn 3d ¹⁰ 4S ². Ztráta dvou elektronů 4s orbitalu zůstává jako kation Zn ²⁺ s vyplněnými orbitaly. Proto, protože Zn ²⁺ je elektronicky mnohem stabilnější než Zn ⁺, má pouze valenci +2.

Proto se pro nomenklaturu zásob nepřidává přidání valence uzavřené v závorkách as římskými číslicemi: sulfid zinečnatý.

Systematické a tradiční nomenklatury

Existují však i jiné způsoby, jak zavolat ZnS kromě již zmíněného. V systematice je počet atomů každého prvku specifikován řeckými čitateli; s jedinou výjimkou prvku vpravo, když je pouze jedním. To znamená, že ZnS je jmenován jako: zinek mono sulfid (a ne monozinc monosulfide).

S ohledem na tradiční nomenklaturu se přidá zinek s jedinou valencí +2 přidáním přípony –ico. Jeho tradiční název je proto: sulfid zinečnatý ico.

Aplikace

Jako pigmenty nebo povlaky

-Sachtolit je bílý pigment vyrobený ze sulfidu zinečnatého. Používá se v tmelích, tmelech, tmelech, podsadách, latexových barvách a značení.

Jeho použití v kombinaci s pigmenty absorbujícími ultrafialové světlo, jako jsou mikro titan nebo transparentní pigmenty oxidu železa, je nezbytné u pigmentů odolných vůči povětrnostním vlivům.

- Když se ZnS aplikuje na latexové nebo texturované barvy, má prodloužený mikrobicidní účinek.

- Díky své velké tvrdosti a odolnosti proti rozbití, erozi, dešti nebo prachu je vhodný pro venkovní infračervená okna nebo v rámech letadel.

-ZnS se používá při povlékání rotorů používaných při přepravě sloučenin, aby se snížilo opotřebení. Používá se také při výrobě tiskařských barev, izolačních látek, termoplastické pigmentace, plamenovzdorných plastů a elektroluminiscenčních lamp.

-Sulfid zinečnatý může být průhledný a může být použit jako okno pro viditelnou optiku a infračervenou optiku. Používá se v zařízeních pro noční vidění, televizních obrazovkách, radarových obrazovkách a zářivkách.

- Doping ZnS s Cu se používá při výrobě elektroluminiscenčních panelů. Také se používá při raketovém pohonu a gravimetrii.

Za jeho fosforescenci

-Jeho fosforescence se používá k zabarvení hodinových hodin a tím k zobrazení času ve tmě; také v barvě na hračky, v nouzových značkách a dopravních výstrahách.

Fosforescence umožňuje použití sulfidu zinečnatého v katodových zkumavkách a rentgenových obrazovkách, aby zářily v tmavých skvrnách. Barva fosforescence závisí na použitém aktivátoru.

Polovodič, fotokatalyzátor a katalyzátor

-Sulfalit a wurtzit jsou širokopásmové polovodiče se štěrbinami. Sfalerit má pásmovou mezeru 3,54 eV, zatímco wurtzit má pásmovou mezeru 3,91 eV.

-ZnS se používá při přípravě fotokatalyzátoru složeného z CdS - ZnS / zirkonium - fosforečnan titaničitý používaný k výrobě vodíku za viditelného světla.

- Intervenuje jako katalyzátor degradace organických polutantů. Používá se při přípravě synchronizátoru barev v LED lampách.

-Jeho nanokrystaly se používají k ultrasenzitivní detekci proteinů. Například vyzařováním světla z kvantových teček ZnS. Používá se při přípravě kombinovaného fotokatalyzátoru (CdS / ZnS) -TiO2 pro elektrickou výrobu pomocí fotoelektrokatalýzy.

Reference

1. PubChem. (2018). Sulfid zinečnatý. Převzato z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015, 16. ledna). Bílý pigment na bázi sulfidu zinečnatého. Obnoveno z: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Sulfid zinečnatý. Převzato z: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Sulfid zinečnatý (ZnS). Převzato z: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30. března 2015). Struktura Zincblende (ZnS). Převzato z: ilpi.com
6. Chemie LibreTexts. (22. ledna 2017). Struktura-zinková směs (ZnS). Převzato z: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Sulfid zinečnatý / sulfid zinečnatý (ZnS). Převzato z: reade.com