Zinksulfide (ZnS) -structuur, eigenschappen, nomenclatuur, toepassingen

de zinksulfide is een anorganische verbinding met formule Z_nS, gevormd door Zn-kationen²⁺ en anionen S^2-. Het wordt voornamelijk in de natuur aangetroffen als twee mineralen: de wurtzite en de sfinerer (of zinkblende), waarbij de laatste de belangrijkste vorm is.

Het svhaleriet verschijnt in de aard van de zwarte kleur vanwege de onzuiverheden die het bevat. In zuivere vorm heeft het witte kristallen, terwijl wurtzite grijsachtig witte kristallen heeft.

Zinksulfide is onoplosbaar in water. Het kan schade aan het milieu veroorzaken, omdat het de grond binnendringt en grondwater en de stroming ervan verontreinigt.

Zinksulfide kan onder andere worden geproduceerd door corrosie en door neutralisatie.

Door corrosie:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Door neutralisatie:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Zinksulfide is een fosforescerende zout, waardoor het de capaciteit heeft van meerdere toepassingen en toepassingen. Bovendien is het een halfgeleider en een fotokatalysator.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Blende van zink
  • 1.2 Wurzita
• 2 Eigenschappen
  • 2.1 Kleur
  • 2.2 Smeltpunt
  • 2.3 Oplosbaarheid in water
  • 2.4 Oplosbaarheid
  • 2.5 Dichtheid
  • 2.6 Hardheid
  • 2.7 Stabiliteit
  • 2.8 Ontleding
• 3 Nomenclatuur
  • 3.1 Systematische en traditionele nomenclaturen
• 4 Gebruik
  • 4.1 Als pigmenten of coatings
  • 4.2 Vanwege de fosforescentie
  • 4.3 Halfgeleider, fotokatalysator en katalysator
• 5 Referenties

structuur

Zinksulfide gebruikt kristallijne structuren die worden bestuurd door elektrostatische attracties tussen het Zn-kation²⁺ en het anion S^2-. Dit zijn twee: de spletherite of zink blende, en de wurzite. In beide ionen verminderen tot het minimum de afstotingen tussen ionen van gelijke ladingen.

Het zinkblende is het meest stabiel in terrestrische druk- en temperatuuromstandigheden; en het wurziet, dat minder dicht is, is het resultaat van de kristallijne herschikking als gevolg van de toename in temperatuur.

De twee structuren kunnen tegelijkertijd in dezelfde ZnS-solide bestaan, hoewel, zeer langzaam, het wurzite uiteindelijk de overhand zal krijgen.

Zinc Blende

De bovenste afbeelding toont de kubische eenheidscel gecentreerd op de zijden van de zinkblende structuur. De gele bollen komen overeen met de S-anionen^2-, en de grijzen naar Zn-kationen²⁺, gelegen op de hoeken en in het midden van de kubusvlakken.

Let op de tetraëdrische geometrieën rond de ionen. De zinkblende kan ook worden weergegeven door deze tetraëders, waarvan de gaten in het kristal dezelfde geometrie hebben (tetrahedrale gaten).

Ook wordt binnen de eenheidscellen aan de ZnS-verhouding voldaan; dat wil zeggen, een verhouding van 1: 1. Dus voor elke Zn-kation²⁺ er is een anion S^2-. In de afbeelding lijkt het misschien dat de grijze bollen in overvloed aanwezig zijn, maar in feite wanneer ze zich in de hoeken en het midden van de vlakken van de kubus bevinden, worden ze gedeeld door andere cellen.

Als u bijvoorbeeld de vier gele bollen in de doos neemt, moeten de "stukjes" van alle grijze bollen om u heen hetzelfde toevoegen (en dat doen ze), vier. Op deze manier in de kubieke eenheidscel zijn er vier Zn²⁺ en vier S^2-, voldoen aan de stoichiometrische ZnS-verhouding.

Het is ook belangrijk om te benadrukken dat er voor de achterkant en achter de gele bollen tetraëdrische gaten zijn (de ruimte die ze van elkaar scheidt).

wurtziet

In tegenstelling tot de structuur van de zinkblende, neemt het wurziet een hexagonaal kristallijn systeem aan (bovenste afbeelding). Dit is minder compact, dus de vaste stof heeft een lagere dichtheid. De ionen in het wurziet hebben ook tetraëdrische omgevingen en een 1: 1-verhouding die overeenkomt met de ZnS-formule.

eigenschappen

kleur

Het kan op drie manieren worden gepresenteerd:

-De wurtzite, met witte en zeshoekige kristallen.

-De sfineriet, met wit-grijsachtige kristallen en kubische kristallen.

-Als een wit tot grijsachtig wit of geelachtig poeder en kubieke geelachtige kristallen.

Smeltpunt

1700º C.

Oplosbaarheid in water

Vrijwel onoplosbaar (0,00069 g / 100 ml bij 18º C).

oplosbaarheid

Onoplosbaar in alkaliën, oplosbaar in verdunde minerale zuren.

dichtheid

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

hardheid

Het heeft een hardheid van 3 tot 4 op de schaal van Mohs.

stabiliteit

Als het water bevat, oxideert het langzaam tot sulfaat. In een droge omgeving is het stabiel.

ontleding

Bij verhitting op hoge temperaturen geeft het giftige dampen af ​​van zink- en zwaveloxiden.

nomenclatuur

De elektronische configuratie van de Zn is [Ar] 3d¹⁰4s². Het verliezen van de twee elektronen van de 4s-orbitaal is als het Zn-kation²⁺ met zijn volledige orbitalen. Daarom, gezien dat elektronisch de Zn²⁺ het is veel stabieler dan Zn⁺, het heeft slechts een valentie van +2.

Dus weglaten voor de voorraadnomenclatuur, voeg de valentie tussen haakjes en Romeinse cijfers toe: zinksulfide (II).

Systematische en traditionele nomenclaturen

Maar er zijn andere manieren om ZnS aan te roepen naast het reeds voorgestelde. In systematiek wordt het aantal atomen van elk element gespecificeerd met de Griekse tellers; met de enige uitzondering van het element aan de rechterkant wanneer het er maar één is. Zo wordt de ZnS genoemd als: aapZinksulfide (en niet monozinkmonosulfide).

Wat de traditionele nomenclatuur betreft, wordt zink met een unieke valentie van +2 toegevoegd door het achtervoegsel -ico toe te voegen. Dientengevolge, zijn traditionele naam blijkt te zijn: zinksulfideico.

toepassingen

Als pigmenten of coatings

-Sachtolith is een wit pigment gemaakt met zinksulfide. Het wordt gebruikt in plamuren, mastiek, zeehondenjagers, lagere afdekkingen, latexverven en bewegwijzering.

Het gebruik ervan in combinatie met pigmenten die ultraviolet licht absorberen, zoals micro-titanium of transparante ijzeroxidepigmenten, is nodig bij weerbestendige pigmenten.

-Wanneer ZnS wordt aangebracht in latex- of structuurverven, heeft het een langdurige microbicide werking.

-Door zijn hoge hardheid en weerstand tegen breuk, erosie, regen of stof, maakt het geschikt voor buiten infrarood ramen of vliegtuigframes.

-ZnS wordt gebruikt voor het coaten van rotoren die worden gebruikt voor het transport van verbindingen, om slijtage te verminderen. Het wordt ook gebruikt voor de productie van drukinkten, isolerende verbindingen, thermoplastische pigmentatie, vlambestendige kunststoffen en elektroluminescente lampen.

-Zinksulfide kan transparant zijn en kan worden gebruikt als een venster voor zichtbare optica en infraroodoptica. Het wordt gebruikt in nachtzichtapparaten, op televisieschermen, radarschermen en in fluorescerende coatings.

-De dotering van ZnS met Cu wordt gebruikt bij de productie van elektroluminescentiepanelen. Bovendien wordt het gebruikt bij raketaandrijving en gravimetrie.

Vanwege de fosforescentie

-De fosforescentie wordt gebruikt om de wijzers van de klok te verven en zo de tijd in het donker te visualiseren; ook in verven voor speelgoed, in noodsignalen en verkeerswaarschuwingen.

Fosforescentie maakt het gebruik van zinksulfide in kathodestraalbuizen en op röntgenschermen mogelijk om in donkere vlekken te schijnen. De kleur van de fosforescentie hangt af van de gebruikte activator.

Halfgeleider, fotokatalysator en katalysator

-Sphalerite en wurtzite zijn breedband halfgeleiders met spleten. De sfinerer heeft een band gap van 3,54 eV, terwijl de wurtzite een band gap heeft van 3,91 eV.

-ZnS wordt gebruikt bij de bereiding van een fotokatalysator bestaande uit CdS - ZnS / zirkonium - titaniumfosfaat gebruikt voor de productie van waterstof onder zichtbaar licht.

-Het werkt als een katalysator voor de afbraak van organische verontreinigende stoffen. Het wordt gebruikt bij de voorbereiding van een kleurensynchronizer in LED-lampen.

-De nanokristallen worden gebruikt voor de ultragevoelige detectie van eiwitten. Bijvoorbeeld door licht uit quantum dots van ZnS uit te zenden. Het wordt gebruikt bij de bereiding van een gecombineerde fotokatalysator (CdS / ZnS) -TiO2 voor elektrische productie via foto-elektrocatalyse.

referenties

1. PubChem. (2018). Zinksulfide. Genomen uit: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 januari 2015). Wit pigment op basis van zinksulfide. Teruggeplaatst van: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Zinksulfide. Genomen uit: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Zinksulfide (ZnS). Overgenomen uit: ii-vi.es
5. Rob Toreki (30 maart 2015). De Zincblende (ZnS) -structuur. Genomen uit: ilpi.com
6. Chemie LibreTexts. (22 januari 2017). Structuur-Zink Blende (ZnS). Genomen uit: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Zink Sulfide / Zink Sulfide (ZnS). Genomen uit: reade.com