SINKKISULFIDI (ZNS): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA

Sinkkisulfidi on epäorgaaninen yhdiste, kaava Z _n S kationien Zn ²⁺ ja anioneja S ^2-. Sitä esiintyy luonnossa pääasiassa kahtena mineraalina: wurtsiitti ja sphaleriitti (tai sinkkisekoite), jälkimmäinen on sen päämuoto.

Sphaleriitti on epäpuhtauksistaan luonnollisesti musta. Puhtaassa muodossaan siinä on valkoisia kiteitä, kun taas wurtsiitissa on harmahtavanvalkoisia kiteitä.

Lähde: Killerlimpet, Wikimedia Commonsista

Sinkkisulfidi ei liukene veteen. Se voi aiheuttaa ympäristövahinkoja, koska se tunkeutuu maahan ja saastuttaa pohjaveden ja sen virrat.

Sinkkisulfidia voidaan tuottaa muun muassa korroosion ja neutraloinnin avulla.

Korroosion kautta:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Neutraloimalla:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

Sinkkisulfidi on fosforoiva suola, joka antaa sille kapasiteetin useisiin käyttötarkoituksiin. Se on myös puolijohde ja fotokatalyytti.

Rakenne

Sinkkisulfidi tekee kiderakenteet säännellään sähköstaattisen vie välillä Zn ²⁺ kationi ja S- ^2- anioni. Näitä on kaksi: sphaleriitti tai sinkkisekoitus ja wursiitti. Kummassakin ionit minimoivat toipumiset samanvaraisten ionien välillä.

Sinkkisekoite on vakain maanpäällisissä paineen ja lämpötilan olosuhteissa; ja wursiitti, joka on vähemmän tiheä, johtuu kiteisestä uudelleenjärjestelystä kohonneen lämpötilan vuoksi.

Nämä kaksi rakennetta voivat esiintyä samanaikaisesti samassa ZnS-kiinteässä aineessa, vaikkakin erittäin hitaasti wursiitti lopulta hallitsee.

Sinkkisekoite

Lähde: Solid State, kirjoittanut Wikimedia Commons

Yläkuva esittää kuutiometriä yksikkökennoa, jonka keskipisteenä on sinkkisekoitusrakenne. Keltaiset pallot vastaavat S- ^2- anioneja ja harmaat pallot Zn ²⁺ -kationeihin, jotka sijaitsevat kuution pinnoissa ja keskuksissa.

Huomaa ionin ympärillä olevat tetraedriset geometriat. Sinkkosekoitusta voivat edustaa myös nämä tetraedrat, joiden kidessä olevilla reikillä on sama geometria (tetraedriset reikät).

Samoin yksikkösoluissa ZnS-osuus täyttyy; eli suhde 1: 1. Näin ollen, kunkin Zn ²⁺ kationi on S ^-2- anioni. Kuvassa voi tuntua, että harmaita palloja on runsaasti, mutta todellisuudessa, koska ne ovat kuution kasvojen kulmissa ja keskellä, ne jakavat muiden solujen.

Esimerkiksi, jos otat neljä keltaista palloa, jotka ovat laatikon sisällä, kaikkien ympäröivien harmaisten pallojen "kappaleiden" tulisi olla yhtä (ja tehdä) neljä. Siten, että kuutio yksikkö solu on neljä Zn ²⁺ ja neljä S ^-2-, stoikiometrinen suhde ZnS täyttyvät.

On myös tärkeää korostaa, että keltaisten pallojen (tila, joka erottaa ne toisistaan) edessä ja takana on tetraedrisia reikiä.

Wurzita

Lähde: Solid State, kirjoittanut Wikimedia Commons

Toisin kuin sinkkisekoituksen rakenne, wurzite omaa kuusikulmaisen kidejärjestelmän (yläkuva). Tämä on vähemmän kompakti, joten kiinteän aineen tiheys on pienempi. Wurziten ioneilla on myös tetraedrinen ympäristö ja 1: 1 -suhde, joka sopii yhteen kaavan ZnS kanssa.

ominaisuudet

Väri

Se voidaan esittää kolmella tavalla:

-Vurtsiitti, valkoisilla ja kuusikulmaisilla kiteillä.

-Sfaleriitti, harmahtavanvalkoisilla kiteillä ja kuutiokiteillä.

- Valkoisesta harmahtavanvalkoiseen tai kellertävään jauheeseen ja kuutiometriä kellertäviä kiteitä.

Sulamispiste

1700ºC

Vesiliukoisuus

Käytännössä liukenematon (0,00069 g / 100 ml 18 ° C: ssa).

Liukoisuus

Ei liukene alkaliin, liukenee laimeisiin mineraalihapoihin.

Tiheys

Sinkkivälke 4,04 g / cm ³ ja wurtsiitti 4,09 g / cm ³.

Kovuus

Sen kovuus on 3 - 4 Mohsin asteikolla.

pysyvyys

Kun se sisältää vettä, se hapettuu hitaasti sulfaatiksi. Kuivassa ympäristössä se on vakaa.

hajoaminen

Kuumennettuna korkeisiin lämpötiloihin, siitä muodostuu sinkki- ja rikkioksidien myrkyllisiä höyryjä.

nimistö

Elektroni kokoonpano Zn on 3d ¹⁰ 4s ². Menettämällä 4s: n kiertoradan kaksi elektronia, se pysyy Zn ^{2 +} -kationina d-kiertoradallaansa täyttyen. Siksi, koska Zn ²⁺ on elektronisesti paljon vakaampi kuin Zn ⁺, sen valenssi on vain +2.

Siksi se jätetään pois nimikkeistöstä lisäämällä sen valenssi sulkeisiin suljettuina ja roomalaisilla numeroilla: sinkki (II) sulfidi.

Järjestelmälliset ja perinteiset nimikkeistöt

Mutta on olemassa muita tapoja soittaa ZnS: lle jo mainitun lisäksi. Systemaattisessa muodossa kunkin elementin atomien lukumäärä määritetään kreikkalaisilla osoittimilla; Ainoa poikkeus oikealla olevasta elementistä, kun se on vain yksi. Siten, ZnS on nimetty: sinkki mono sulfidia (ja ei monozinc propyylimetakrylaattimonosulfidi).

Perinteiseen nimikkeistöön lisätään sinkki, jonka yksittäinen valenssi on +2, lisäämällä jälkiliite –ico. Siksi sen perinteinen nimi on: sinkkisulfidi- ico.

Sovellukset

Pigmentteinä tai päällysteinä

-Sachtolith on valkoinen pigmentti, joka on valmistettu sinkkisulfidilla. Sitä käytetään tiilet, mastiksit, tiivisteet, alusmaalit, lateksimaalit ja opasteet.

Sitä on käytettävä yhdessä ultraviolettivaloa absorboivien pigmenttien, kuten mikrotitaani- tai läpinäkyvien rautaoksidipigmenttien kanssa, säänkestävissä pigmenteissä.

-Kun ZnS levitetään lateksi- tai tekstimaaleihin, sillä on pitkäaikainen mikrobisidinen vaikutus.

-Suuren kovuuden ja särkymis-, eroosio-, sade- tai pölykestävyyden ansiosta se soveltuu käytettäväksi ulkoisissa infrapunaikkunoissa tai lentokoneiden runkoissa.

-ZnS: tä käytetään yhdisteiden kuljetuksessa käytettävien roottorien pinnoitukseen kulumisen vähentämiseksi. Sitä käytetään myös painomusteiden, eristysyhdisteiden, kestomuovipigmentoinnin, liekinkestävien muovien ja elektroluminesenssilamppujen valmistuksessa.

-Sinkkisulfidi voi olla läpinäkyvä ja sitä voidaan käyttää ikkunana näkyvälle optiikalle ja infrapunaoptiikalle. Sitä käytetään yönäkölaitteissa, televisioruuduissa, tutkanäytöissä ja loisteputkissa.

- ZnS: n seostamista Cu: lla käytetään elektroluminesenssipaneelien valmistuksessa. Sitä käytetään myös rakettien kuljettamiseen ja gravimetriaan.

Sen fosforointia varten

- sen fosforointia käytetään kellon käsien sävyttämiseen ja ajan näyttämiseen pimeässä; myös lelujen maalissa, hätämerkeissä ja liikennevaroituksissa.

Fosforesenssi sallii sinkkisulfidin käytön katodisädeputkissa ja röntgensäteissä hehkua tummissa pisteissä. Fosforesenssin väri riippuu käytetystä aktivaattorista.

Puolijohteet, fotokatalyytit ja katalyytit

-Sfaleriitti ja wurtsiitti ovat laajakaistaisia katkaistuja puolijohteita. Sphaleriitin kaistaväli on 3,54 eV, kun taas wurtsiitin kaistaväli on 3,91 eV.

-ZnS: tä käytetään fotokatalyytin valmistukseen, joka koostuu CdS - ZnS / zirkonium - titaanifosfaatista, jota käytetään vedyn tuottamiseen näkyvässä valossa.

-Se toimii katalysaattorina orgaanisten epäpuhtauksien hajoamisessa. Sitä käytetään LED-lamppujen värisynkronoijan valmistelussa.

- Sen nanokiteitä käytetään proteiinien ultraherkkään havaitsemiseen. Esimerkiksi lähettämällä valoa ZnS: n kvanttipisteistä. Sitä käytetään yhdistetyn fotokatalysaattorin (CdS / ZnS) -TiO2 valmistuksessa sähkön tuottamiseksi fotoelektrokatalyysin avulla.

Viitteet

Pubchem. (2018). Sinkkisulfidi. Ostettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
QuimiNet. (2015, 16. tammikuuta). Valkoinen pigmentti, joka perustuu sinkkisulfidiin. Palautettu osoitteesta: quiminet.com
Wikipedia. (2018). Sinkkisulfidi. Kuvannut: en.wikipedia.org
II-VI UK. (2015). Sinkkisulfidi (ZnS). Otettu: ii-vi.es
Rob Toreki. (30. maaliskuuta 2015). Zincblende (ZnS) -rakenne. Otettu: ilpi.com
Kemia LibreTexts. (22. tammikuuta 2017). Rakenne-sinkkisekoite (ZnS). Otettu: chem.libretexts.org
Reade. (2018). Sinkkisulfidi / sinkkisulfidi (ZnS). Otettu: reade.com

SINKKISULFIDI (ZNS): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2026