Structura sulfurii de zinc (ZnS), proprietăți, nomenclatură, utilizări

sulfură de zinc este un compus anorganic cu formula Z_nS, format din cationi Zn²⁺ și anionii S^2-. Se găsește în natură, în principal ca două minerale: wurtzite și sphalerite (sau amestec de zinc), acesta din urmă fiind forma sa principală.

Sferaletul are un caracter negru datorită impurităților pe care le prezintă. În formă pură are cristale albe, în timp ce wurtzite are cristale de gri-alb.

Sulfura de zinc este insolubilă în apă. Poate provoca daune mediului, deoarece penetrează solul și contaminează apele subterane și curenții săi.

Sulfura de zinc poate fi produsă, printre alte reacții, prin coroziune și prin neutralizare.

Prin coroziune:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Prin neutralizare:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Sulfura de zinc este o sare fosforescentă, care îi conferă o capacitate de utilizare și aplicații multiple. În plus, este un semiconductor și un fotocatalizator.

index

• 1 Structura
  • 1.1 Amestec de zinc
  • 1.2 Wurzita
• 2 Proprietăți
  • 2.1 Culoare
  • 2.2 Punctul de topire
  • 2.3 Solubilitatea în apă
  • 2.4 Solubilitate
  • 2.5 Densitatea
  • 2.6 Duritate
  • 2.7 Stabilitate
  • 2.8 Descompunere
• 3 Nomenclatură
  • 3.1 Nomenclatoarele sistematice și tradiționale
• 4 Utilizări
  • 4.1 Ca pigmenți sau acoperiri
  • 4.2 Din cauza fosforescenței sale
  • 4.3 Semiconductori, fotocatalizatori și catalizatori
• 5 Referințe

structură

Sulfura de zinc adoptă structuri cristaline guvernate de atracțiile electrostatice dintre cationul Zn²⁺ și anionul S^2-. Acestea sunt două: amestecul de sphalerite sau de zinc și wurzitul. În ambele ioni se reduc repulsiile între ioni de încărcături egale.

Amestecul de zinc este cel mai stabil în condițiile terestre de presiune și temperatură; iar wurzitul, care este mai puțin dens, rezultă din rearanjarea cristalină datorată creșterii temperaturii.

Cele două structuri pot coexista în același solid cu ZnS în același timp, deși, foarte încet, va deveni predominant wurzitul.

Zinc Blende

Celula unității cubice centrate pe fețele structurii de amestec de zinc este prezentată în imaginea superioară. Sferele galbene corespund anionilor S^2-, și grays la cationi Zn²⁺, situate în colțuri și în centrele cuburilor.

Rețineți geometria tetraedrică în jurul ionilor. Amestecul de zinc poate fi reprezentat și de aceste tetraedre, ale căror găuri în interiorul cristalului au aceeași geometrie (găuri tetraedrice).

De asemenea, în cadrul celulelor unice este îndeplinit raportul ZnS; adică un raport de 1: 1. Astfel, pentru fiecare cation Zn²⁺ există un anion S^2-. În imagine, s-ar părea că sferele gri sunt abundente, dar, de fapt, când sunt în colțurile și centrul fețelor cubului, ele sunt împărtășite de alte celule.

De exemplu, dacă luați cele patru sfere galbene care se află în interiorul cutiei, "piesele" tuturor sferelor gri din jurul dvs. trebuie să adauge aceleași (și ele fac), patru. În acest fel, în celula unității cubice există patru Zn²⁺ și patru S^2-, îndeplinind raportul stoichiometric ZnS.

De asemenea, este important să subliniem că există găuri tetraedrice în fața și în spatele sferelor galbene (spațiul care le separă unul de celălalt).

wurtzite

Spre deosebire de structura amestecului de zinc, wurzitul adoptă un sistem cristalin hexagonal (imaginea de sus). Acest lucru este mai puțin compact, deci solidul are o densitate mai mică. Ioniunile din wurzite au și medii tetraedrice și un raport 1: 1 care se potrivește cu formula ZnS.

proprietăţi

culoare

Acesta poate fi prezentat în trei moduri:

-Wurtzite, cu cristale albe și hexagonale.

-Sfaleritul, cu cristale albe și cenușii și cristale cubice.

- Pulbere albă până la gri-gri sau gălbui și cristale cubice gălbui.

Punctul de topire

1700º C.

Solubilitate în apă

Practic insolubil (0,00069 g / 100 ml la 18 ° C).

solubilitate

Insolubil în alcalii, solubil în acizi minerali diluanți.

densitate

Sphalerite 4,04 g / cm³ și wurtzite 4,09 g / cm³.

duritate

Are o duritate de 3 până la 4 pe scara Mohs.

stabilitate

Când conține apă, se oxidează încet până la sulfat. Într-un mediu uscat este stabil.

descompunere

Când se încălzește la temperaturi ridicate, emite vapori toxici de oxizi de zinc și sulf.

nomenclatură

Configurația electronică a Zn este [Ar] 3d¹⁰4s². Pierderea celor doi electroni ai orbitalului 4 este ca și cationul Zn²⁺ cu orbitele sale complete. Prin urmare, dat fiind faptul că în mod electronic, Zn²⁺ este mult mai stabilă decât Zn⁺, are doar o valență de +2.

Prin urmare, este omisă pentru nomenclatura stocului, adăugându-i valența închisă în paranteze și cu cifre romane: sulfura de zinc (II).

Nomenclatoare sistematice și tradiționale

Dar există și alte modalități de a apela ZnS în plus față de cel deja propus.În sistematică, numărul atomilor fiecărui element este specificat cu numerarii greci; cu singura excepție a elementului din dreapta atunci când este doar unul. Astfel, ZnS este denumit: maimuțăsulfură de zinc (și nu monosulfură de monozinc).

În ceea ce privește nomenclatorul tradițional, zincul având o valență unică de +2, se adaugă prin adăugarea sufixului -ico. Prin urmare, numele său tradițional se dovedește a fi: sulfura de zincico.

aplicații

Ca pigmenți sau acoperiri

-Sachtolith este un pigment alb făcut din sulfură de zinc. Se utilizează în chituri, masticuri, garnituri de etanșare, capace inferioare, vopsele latex și semne.

Utilizarea sa combinată cu pigmenți de absorbție a luminii ultraviolete, cum ar fi pigmenți de microtitan sau oxid de fier transparent, este necesar în pigmenții rezistenți la intemperii.

- Când se aplică ZnS în vopselele latex sau texturate, are o acțiune microbicidă prelungită.

- Din cauza durității și rezistenței sale la rupere, eroziune, ploaie sau praf, este potrivit pentru ferestre cu raze infraroșii exterioare sau pentru rame de aeronave.

-ZnS este utilizat în acoperirea rotoarelor utilizate în transportul compușilor, pentru a reduce uzura. Se utilizează, de asemenea, în producția de cerneluri tipografice, compuși izolanți, pigmenți termoplastici, materiale plastice rezistente la flacără și lămpi electroluminiscente.

- Sulfura de zinc poate fi transparentă și poate fi utilizată ca o fereastră pentru optică vizibilă și optică în infraroșu. Este utilizat în dispozitivele de vizibilitate pe timp de noapte, pe ecrane de televiziune, ecrane radar și în acoperiri fluorescente.

- dopajul ZnS cu Cu se folosește la producerea panourilor electroluminescente. În plus, este utilizat în propulsia cu rachete și gravimetrie.

Din cauza fosforescenței sale

- Fosforescența voastră este folosită pentru a vopsi mâinile ceasului și pentru a vizualiza astfel timpul în întuneric; de asemenea, în picturi pentru jucării, în semne de urgență și avertizări de trafic.

Fosforescența permite folosirea sulfurii de zinc în tuburile catodice și în ecranele cu raze X pentru a străluci în pete întunecate. Culoarea fosforescenței depinde de activatorul utilizat.

Semiconductor, fotocatalizator și catalizator

-Sfalerite și wurtzite sunt semiconductori cu bandă largă. Sferaletul are un decalaj de bandă de 3,54 eV, în timp ce wurtzitul are un decalaj de bandă de 3,91 eV.

- ZnS se utilizează la prepararea unui fotocatalizator compus din CdS - ZnS / zirconiu - fosfat de titan utilizat pentru producerea de hidrogen în lumină vizibilă.

- Intervine ca un catalizator pentru degradarea poluanților organici. Se folosește la prepararea unui sincronizator de culori în lămpile LED.

- Nanocristalele sale sunt folosite pentru detectarea ultrasensibilă a proteinelor. De exemplu, prin emiterea de lumină din punctele cuantice ale ZnS. Se utilizează la prepararea unui fotocatalizator combinat (CdS / ZnS) -TiO2 pentru producerea electrică prin fotoelectrocataliză.

referințe

1. Extract. (2018). Sulfură de zinc. Luat de la: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 ianuarie 2015). Pigment alb pe bază de sulfură de zinc. Adus de la: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Sulfură de zinc. Luată de la: en.wikipedia.org
4. II-VI Marea Britanie. (2015). Sulfura de zinc (ZnS). Luat de la: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30 martie 2015). Structura Zincblende (ZnS). Luat de la: ilpi.com
6. Chimie LibreTexts. (22 ianuarie 2017). Structura-Zinc Blende (ZnS). Luat de la: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Sulfura de zinc / sulfura de zinc (ZnS). Luat de la: reade.com