Oxidul de zinc (ZnO) Formula, proprietățile și utilizările



oxid de zinc este un compus chimic al formulei ZnO. Este un compus chimic anorganic folosit ca ingredient în medicamentele fără prescripție medicală. De asemenea, este utilizat în principal ca aditiv în pigmenți și semiconductori în diverse industrii.

Oxidul de zinc se găsește în natură în zincite, un mineral care se găsește în principal în New Jersey, SUA. Zincite are o structură cristalină hexagonală (mindat.org și Institutul Hudson de Mineralogie, 2017).

Figura 1: structura oxidului de zinc.

Există mai multe procese pentru a sintetiza oxidul de zinc, principalele rute fiind metoda franceză și cea americană.

În procesul francez, zincul metalic se vaporizează și aburul este oxidat cu aer preîncălzit. Procesul american utilizează diferiți compuși de zinc brut, care sunt redus de cărbune, producând vapori de zinc. Apoi, vaporii de zinc sunt oxidat cu oxigen prezent în aer, similar cu procesul francez.

O altă modalitate de a sintetiza oxidul de zinc este procesul umed, care constă în purificarea sulfatului sau a clorurii de zinc prin precipitare cu carbonat. Precipitatul este apoi calcinat pentru a obține oxid de zinc (Formula oxid de zinc, S.F.).

ZnSO4 + NaCO3 → ZnCO3 + NaSO4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

index

  • 1 Proprietăți fizice și chimice
  • 2 Reactivitate și pericole
  • 3 Nanoparticule
  • 4 Utilizări
    • 4.1 - Medicină
    • 4.2 2- Industria cauciucului
    • 4.3 3- Pigmente și vopsele
    • 4.4 4- Celule solare
    • 4.5 5- Piezoelectric
    • 4.6 - Alte utilizări
  • 5 Referințe

Proprietăți fizice și chimice

Oxidul de zinc este un solid alb, nescris, gustos amar (Centrul Național de Informații Biotehnologice, 2017). Aspectul său este prezentat în figura 2.

Figura 2: aspectul oxidului de zinc.

Oxidul de zinc are două structuri posibile: hexagonale și cubice, dar cele mai frecvente sunt cristalele hexagonale. Compusul are o greutate moleculară de 81,38 g / mol și o densitate de 5,606 g / ml. Punctul său de topire este 1975 ° C, unde începe să se descompună (Societatea Regală de Chimie, 2015).

ZnO este un oxid amfoteric care poate fi dizolvat în acizi sau alcalii prin reacțiile:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Oxidul de zinc este insolubil în apă (0,0004 g în 100 ml de apă la 17 ° C). Solubilitatea redusă pe care o produce produce soluții apoase neutre în pH. Reacționează violent cu praful de aluminiu și magneziu provocând incendii și explozii.

Instalațiile intimate de oxid de zinc și cauciuc clorurat, cu sau fără hidrocarburi sau solvenți clorurați reacționează violent, chiar exploziv la încălzire.

Adăugarea lentă de oxid de zinc pentru acoperirea suprafeței lacului de ulei din semințe de in pentru producerea căldurii și aprinderea (CAMEO, 2016).

Reactivitate și pericole

Oxidul de zinc este un compus stabil care nu este inflamabil și nu prezintă nici o incompatibilitate cu alți compuși chimici, dar când este încălzit, emite vapori toxici. Compusul nu este toxic sau periculos atunci când este ingerat sau în contact cu pielea sau cu ochii, dar compusul reprezintă un pericol prin inhalare.

O concentrație dăunătoare de particule în aer poate fi atinsă rapid, în special pentru particule de oxid de zinc. Inhalarea vaporilor poate cauza febra de vapori de metal cu următoarele simptome:

  • durere în gât
  • durere de cap
  • febră sau temperatură ridicată a corpului
  • greață
  • vărsătură
  • slăbiciune
  • rece
  • dureri musculare

Substanța ca fumul este iritantă pentru tractul respirator. Efectele pot fi întârziate. Simptomele febrei metalice de fum nu se manifestă după câteva ore (NIOSH, 2015).

În cazul inhalării, victima ar trebui să aibă dreptul de a se odihni într-o zonă bine ventilată. În cazul în care inhalarea este severă, victima trebuie evacuată într-o zonă sigură cât mai curând posibil.

Slăbiți îmbrăcămintea strânsă cum ar fi gulerul cămășii, centurile sau cravată Dacă victima găsește dificil să respire, oxigenul trebuie administrat.

Dacă victima nu respiră, se face o resuscitare de la gură la gură. Luând întotdeauna în considerare faptul că poate fi periculos pentru persoana care furnizează asistență să facă o resuscitare de la gură la gură atunci când materialul inhalat este toxic, infecțios sau coroziv (fișa tehnică de securitate Material oxid de zinc, 2013).

În ciuda utilizării oxidului de zinc ca medicament, acesta este foarte toxic pentru mediu, în special pentru organismele acvatice. Trebuie luate măsuri imediate pentru a limita răspândirea lor în mediul înconjurător în conformitate cu reglementările stabilite.

nanoparticule

Astăzi, nanotehnologia funcționează în diferite domenii ale științei prin acțiunea sa asupra materialelor și dispozitivelor care folosesc diferite tehnici nanometrice (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Nanoparticulele fac parte din nanomateriale care sunt definite ca particule individuale de diametru de 1-100 nm.

În ultimii ani, nanoparticulele au fost un material comun pentru dezvoltarea de noi aplicații de vârf în comunicații, stocare de energie, detectare, stocare de date, optică, transmisie, protecția mediului, cosmetică, biologie și medicină datorită importante proprietăți optice, electrice și magnetice.

În particular, proprietățile unice și utilitatea nanoparticulelor apar de asemenea dintr-o varietate de atribute, inclusiv dimensiunea similară a nanoparticulelor și a biomoleculelor, cum ar fi proteinele și acizii polinucleotidici. În plus, nanoparticulele pot fi fabricate cu o gamă largă de metale.

Nanoparticulele de oxid de metal, inclusiv oxidul de zinc, sunt platforme versatile pentru aplicații biomedicale și intervenții terapeutice.

Există o nevoie urgentă de a dezvolta noi clase de agenți anticanceroși, iar studii recente arată că nanomaterialele ZnO sunt foarte promițătoare (John W. Rasmussen, 2010).

Aceste nanoparticule au proprietăți antibacteriene, anti-corozive, antifungice și filtrare UV. Unele dintre sinonimele nanoparticulelor de oxid de zinc sunt oxidatul, cinci oxicum, albul permanent, ketocinolul și oxocinul (AZoNano, 2013).

aplicații

Medicină

Oxidul de zinc este un produs utilizat pe scară largă local în dermatologie pentru îngrijirea pielii. În Statele Unite este principala componentă a produselor de protecție solară datorită proprietăților sale reflexive.

Oxidul de zinc este unul dintre cele mai sigure ingrediente pentru a proteja pielea de efectele nocive ale razelor ultraviolete (UV). Razele UV penetrează pielea și dăunează țesutului, accelerează procesul de îmbătrânire și usucă pielea.

Aceste raze cresc, de asemenea, riscul de cancer de piele. Ecrane de protecție solară care conțin filtre de oxid de zinc, care le împiedică să pătrundă în piele și să provoace leziuni ale celulelor.

Oxidul de zinc este de asemenea eficient în vindecarea pielii. Poate fi folosit pentru vindecarea rănilor, reducerea sensibilității asociate cu arsurile solare și înmuierea pielea crăpată.

Persoanele cu deficit de zinc tind să experimenteze mai lent cicluri de vindecare a rănilor. Atunci când oxidul de zinc este aplicat în zona ranii, acesta furnizează organismului zincul suplimentar necesar pentru a repara celulele pielii. Oxidul de zinc ajută la menținerea zonei umane umedă și curată.

Loțiunile și cremele care conțin oxid de zinc sunt astringente eficiente ale pielii. Oxidul de zinc poate fi aplicat pentru a preveni formarea excesului de ulei pe suprafață.

Este uneori folosit ca un tratament pentru acnee - se crede că reducerea apariției petelor și reducerea iritației și inflamației pielii prin reducerea numărului și severității acneelor.

Institutul Național de Sănătate raportează că zincul local și oral pare să fie un tratament sigur și eficient pentru acnee (PEARSON, 2015).

Unguentul de zinc poate funcționa cel mai bine pentru această condiție comună a pielii atunci când antibioticul topical este administrat în combinație cu eritromicina.

Datorită proprietăților sale antibacteriene și deodorante, medicii tratează adesea erupția cutanată cu un unguent de oxid de zinc. Acesta este de obicei aplicat la fiecare schimbare scutec pentru o eficiență optimă.

Menținerea zonei scutece curată și lăsarea pielii să se usuce complet înainte de a aplica unguentul de oxid de zinc poate contribui la reducerea severității erupției cutanate.

Unguentul de oxid de zinc poate ameliora simptomele de melasma, potrivit Academiei Americane de Dermatologie. Melasma este o condiție comună a pielii care cauzează pete maronii pe față, în special nasul, obrajii, buzele și fruntea superioară a bărbiei.

Aproximativ 90% din cazurile de melasma apar la femei. Cel mai des întâlnit la oameni cu tenuri mai întunecate.

Iritațiile mici ale pielii, cum ar fi tăieturile, arsurile, zgârieturile și iedera otrăvitoare, beneficiază adesea de proprietățile antiinflamatorii conținute în unguentul de oxid de zinc. Puteți aplica un strat subțire de oxid de zinc pe pielea afectată, ori de câte ori este necesar pentru a ameliora iritarea și a promova vindecarea.

Efectele protectoare ale unguentului de oxid de zinc asupra pielii îl fac unul dintre cele mai bune tratamente pentru hemoroizi fără prescripție medicală

Hemoroizii sunt vene umflate în canalul anal care sunt cauzate de excesul de presiune în zona pelviană și rectală. Hemoroizii nu sunt de obicei grave, dar pot provoca disconfort semnificativ (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

Industria de cauciuc

Mai mult de 50% din oxidul de zinc este utilizat în industria cauciucului. Prin procesul de vulcanizare, finisajul are o rezistență la tracțiune mai mare și o rezistență la umflare și abraziune și este elastic într-o gamă mai largă de temperaturi.

În cea mai simplă formă, vulcanizarea este produsă prin încălzirea cauciucului cu sulf (Encyclopædia Britannica, 2018).

Două ingrediente care joacă un rol important în chimia vulcanizării sunt cunoscute sub denumirea de "activatori", de obicei oxid de zinc și acid stearic.

Acești compuși reacționează împreună și cu acceleratori pentru a forma un compus de sulfură de zinc, care la rândul său este intermediarul cheie în adăugarea de sulf la un elastomer dienic și crearea de legături de sulf pentru a produce elemente cum ar fi pneurile, tălpile pantofi și chiar pucuri de hochei (Gent, 2016).

3- Pigmente și vopsele

Împreună cu uleiul din semințe de in (un ulei de uscare util ca vehicul), oxidul de zinc este folosit ca pigment încă din secolul al XVIII-lea, ceea ce a dus la o expansiune rapidă a industriei vopselelor europene. Pigmenții albi de bază includ oxidul de zinc, sulfura de zinc, litopon și dioxidul de titan (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Celule solare

O utilizare foarte importantă este faptul că oxidul de zinc este utilizat pe scară largă ca strat tampon în celulele solare CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Unele experimente curente se concentrează asupra efectului grosimii ZnO asupra puterii maxime de ieșire a celulelor.

5- Piezoelectrice

Oxidul de zinc (ZnO) este un material interesant în ceea ce privește conductivitatea. Se cristalizează în structura Wurtzite, iar unirea sa este un amestec de ioni și covalent. Monocristalele de înaltă puritate sunt izolatoare.

Oxidul de zinc este cel mai piezoelectric din toate materialele și este utilizat pe scară largă ca un traductor în dispozitivele electronice. (Piezoelectricitatea este proprietatea unui cristal care se polarizează atunci când este supus presiunii.)

Oxidul de zinc este un semiconductor bun când impuritățile de aluminiu sunt incluse în cristal. Ceramica de oxid de zinc polimeric polimeric conduce bine și respectă legea lui Ohm.

Adăugarea unor cantități mici de alți oxizi, cum ar fi bariu și crom, face ca ceramica de oxid de zinc să aibă proprietăți electrice foarte non-ohmice

6- Alte utilizări

Adăugarea de oxid de zinc ajută la procesarea betonului și, de asemenea, îmbunătățește rezistența la apă.

Oxidul de zinc este utilizat în filtrele de țigări și ca aditiv în cereale. Este, de asemenea, utilizat în xerografie ca foaie fotoconductivă și ca anticoroziv.

Viitorul oxid de zinc de înaltă calitate va fi cu siguranță fascinant. Progresele potențiale pentru aplicațiile non-medicamente depășesc chiar și cele ale utilizărilor medicinale actuale.

Nanorod oxid de zinc, senzori spintroni și piezoelectrici sunt câmpuri foarte promițătoare și cele care ar trebui luate în considerare în viitorul nu prea îndepărtat.

referințe

  1. (2013, 10 iulie). Oxidul de zinc (ZnO) Nanoparticule - Proprietăți, aplicații. Recuperat de la azonano: azonano.com.
  2. (2016). OXID DE ZINC, CRUDE. Adus de la cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI. (2017, 22 februarie). oxid de zinc. Recuperat de la ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 7 iulie). Paint. Recuperat de la britannica.com.
  5. Encyclopædia Britannica. (2018, 15 septembrie). VULCANIZARE PRODUCȚIE CAUCIUC. Recuperat de la Britannica.com.
  6. Gent, A. N. (2016, 21 aprilie). Cauciuc. Recuperat de la britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16 august). Oxidul de zinc utilizează unguent. Recuperat de la livestrong.com.
  8. John W. Rasmussen, E. M. (2010). Oxidul de zinc Nanoparticule pentru distrugerea selectivă a celulelor tumorale și potențialul de administrare a medicamentelor. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9) :, 1063-1077.
  9. Fișă tehnică de securitate Oxid de zinc. (2013, 21 mai). Adus de la sciencelab.com.
  10. org și Institutul Hudson de Mineralogie. (2017, 29 martie). Zicita. Adus de la mindat.org.
  11. Centrul Național de Informații Biotehnologice ... (2017, 30 aprilie). Baze de date compuse PubChem; CID = 14806. Adus de la PubChem.
  12. (2015, 22 iulie). OXID DE ZINC. Adus de la cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18 februarie). Beneficiile oxidului de zinc pentru piele. Recuperat de la livestrong.com
  14. Societatea Regală de Chimie. (2015). Oxid de zinc. Recuperat de la chemă.
  15. Vaseem Mohammad (doctorat), A. U.-B. (2010). ZnO Nanoparticule: creștere, proprietăți și aplicații. În nanostructurile de oxid de metal și aplicațiile lor (pp. 1-36). American Scientific Publishers.
  16. Formula de oxid de zinc. (S.F.). Adus de la softschools.com.