Zinkoxide (ZnO) -formule, eigenschappen en toepassingen



de zinkoxide is een chemische verbinding van de ZnO-formule. Het is een anorganische chemische verbinding die wordt gebruikt als een ingrediënt in vrij verkrijgbare medicijnen. Het wordt ook hoofdzakelijk gebruikt als additief in pigmenten en halfgeleiders in verschillende industrieën.

Zinkoxide wordt in de natuur aangetroffen in zinciet, een mineraal dat voornamelijk voorkomt in New Jersey, VS. Zincite heeft een hexagonale kristallijnen structuur (mindat.org en het Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Er zijn verschillende processen om zinkoxide te synthetiseren, de belangrijkste routes zijn de Franse en de Amerikaanse methode.

In het Franse proces verdampt metallisch zink en wordt de stoom geoxideerd met voorverwarmde lucht. Het Amerikaanse proces maakt gebruik van verschillende ruwe zinkverbindingen, die worden gereduceerd met koolstof, waardoor zinkdampen worden geproduceerd. Vervolgens worden zinkdampen geoxideerd met zuurstof in de lucht, vergelijkbaar met het Franse proces.

Een andere manier om zinkoxide te synthetiseren is het natte proces, dat bestaat uit het zuiveren van sulfaat of zinkchloride door precipitatie met carbonaat. Het precipitaat wordt vervolgens gecalcineerd om zinkoxide te verkrijgen (zinkoxide-formule, S.F.).

ZnSO4 + NACO3 → ZnCO3 + watervrije natriumsulfaat4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

index

  • 1 Fysische en chemische eigenschappen
  • 2 Reactiviteit en gevaren
  • 3 nanodeeltjes
  • 4 Gebruik
    • 4.1 1- Geneeskunde
    • 4.2 2- Rubberindustrie
    • 4.3 3- Pigmenten en verven
    • 4.4 4- Zonnecellen
    • 4.5 5- piëzo-elektrisch
    • 4.6 6- Andere toepassingen
  • 5 Referenties

Fysische en chemische eigenschappen

Zinkoxide is een witte vaste stof zonder aroma en bittere smaak (National Center for Biotechnology Information., 2017). Het uiterlijk wordt getoond in figuur 2.

Zinkoxide heeft twee mogelijke structuren: hexagonaal en kubisch, maar hexagonale kristallen komen het meest voor. De verbinding heeft een molecuulgewicht van 81,38 g / mol en een dichtheid van 5,606 g / ml. Het smeltpunt is 1975 ° C, waar het begint te ontbinden (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO is een amfoteer oxide dat kan oplossen in zuren of alkali via de reacties:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Zinkoxide is onoplosbaar in water (0,0004 g per 100 ml water bij 17 ° C). De lage oplosbaarheid die het produceert produceert waterige oplossingen die neutraal zijn in pH. Reageert hevig met aluminium- en magnesiumstof, met kans op brand en ontploffing.

Intieme mengsels van zinkoxide en gechloreerde rubber met of zonder koolwaterstoffen of gechloreerde oplosmiddelen reageren heftig, zelfs explosief bij verhitting.

De langzame toevoeging van zinkoxide om het oppervlak van de lijnolie-vernis te bedekken veroorzaakt warmteontwikkeling en ontsteking (CAMEO, 2016).

Reactiviteit en gevaren

Zinkoxide is een stabiele verbinding die niet ontvlambaar is en geen incompatibiliteit vertoont met andere chemische verbindingen, maar bij verhitting giftige dampen afgeeft. De stof is niet giftig of gevaarlijk bij inslikken of in contact met huid of ogen, maar de stof vormt een gevaar bij inademing.

Een schadelijke concentratie van deeltjes in de lucht kan snel worden bereikt, vooral voor zinkoxidedeeltjes. Inademing van dampen kan metaaldampkoorts veroorzaken met de volgende symptomen:

  • keelpijn
  • hoofdpijn
  • koorts of hoge lichaamstemperatuur
  • misselijkheid
  • overgeven
  • zwakte
  • koude
  • spierpijn.

De stof zoals rook is irriterend voor de luchtwegen. De effecten kunnen worden vertraagd. De symptomen van metaalrookkoorts manifesteren zich pas na een paar uur (NIOSH, 2015).

In geval van inademing moet het slachtoffer in een goed geventileerde ruimte kunnen verblijven. Als de inhalatie ernstig is, moet het slachtoffer zo snel mogelijk worden geëvacueerd naar een veilige plaats.

Maak strak zittende kleding los, zoals de overhemdkraag, riemen of stropdas. Als het slachtoffer moeite heeft om te ademen, moet zuurstof worden toegediend.

Als het slachtoffer niet ademt, wordt een mond-op-mond reanimatie uitgevoerd. Altijd rekening houdend met het feit dat het voor de persoon die hulp kan bieden gevaarlijk kan zijn om mond-op-mond beademing te geven wanneer het geïnhaleerde materiaal giftig, infectueus of bijtend is (Material Safety Data Sheet Zinc oxide, 2013).

Ondanks het gebruik van zinkoxide als medicijn, is het zeer giftig voor het milieu, vooral voor waterorganismen. Onmiddellijke maatregelen moeten worden genomen om hun verspreiding naar het milieu te beperken volgens de geldende voorschriften.

nanodeeltjes

Tegenwoordig is nanotechnologie actief in verschillende wetenschapsdomeinen door zijn actie op materialen en apparaten met verschillende technieken op nanometerschaal (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

De nanodeeltjes maken deel uit van nanomaterialen die worden gedefinieerd als individuele deeltjes met een diameter van 1-100 nm.

Sinds de laatste jaren zijn nanodeeltjes een veelgebruikt materiaal voor de ontwikkeling van nieuwe geavanceerde toepassingen op het gebied van communicatie, energieopslag, detectie, gegevensopslag, optica, transmissie, milieubescherming, cosmetica, biologie en geneeskunde vanwege hun belangrijke optische, elektrische en magnetische eigenschappen.

In het bijzonder komen de unieke eigenschappen en bruikbaarheid van nanodeeltjes voort uit een verscheidenheid aan attributen, waaronder de vergelijkbare grootte van nanodeeltjes en biomoleculen zoals eiwitten en polynucleotidezuren. Daarnaast kunnen nanodeeltjes worden gemaakt met een breed scala aan metalen.

Metaaloxide-nanodeeltjes, waaronder zinkoxide, zijn veelzijdige platforms voor biomedische toepassingen en therapeutische interventies.

Er is een dringende behoefte aan het ontwikkelen van nieuwe klassen van middelen tegen kanker, en recente studies tonen aan dat ZnO nanomaterialen veelbelovend zijn (John W. Rasmussen, 2010).

Deze nanodeeltjes hebben antibacteriële, anticorrosieve, schimmelwerende en UV-filtratie-eigenschappen. Enkele synoniemen zinkoxide nanodeeltjes Oxydatum, cinci oxicum, permanent doel cetocinc en oxocinc (AZoNano 2013).

toepassingen

1- Geneesmiddel

Zinkoxide is een product dat op grote schaal plaatselijk wordt gebruikt in de dermatologie voor huidverzorging. In de Verenigde Staten is het de belangrijkste component van zonnefilters vanwege de reflecterende eigenschappen.

Zinkoxide is een van de veiligste ingrediënten om de huid te beschermen tegen de schadelijke effecten van ultraviolette (UV) straling. UV-stralen dringen de huid binnen en beschadigen het weefsel, versnellen het verouderingsproces en drogen de huid.

Deze stralen verhogen ook het risico op huidkanker. Zonnebrandmiddelen die zinkoxide bevatten, filteren UV-stralen, waardoor ze niet door de huid dringen en celschade veroorzaken.

Zinkoxide is ook effectief in het genezen van de huid. Het kan worden gebruikt om wonden te helen, de gevoeligheid te verminderen die gepaard gaat met zonnebrand en de schrale huid verzachten.

Mensen die zinkarmoede hebben, hebben de neiging om langzame genezingscycli van wonden te ervaren. Wanneer zinkoxide op het wondgebied wordt aangebracht, biedt het het lichaam het extra zink dat het nodig heeft om huidcellen te herstellen. Zinkoxide helpt het wondgebied vochtig en schoon te houden.

Lotions en crèmes die zinkoxide bevatten, zijn effectieve samentrekkingen van de huid. Zinkoxide kan worden aangebracht om te voorkomen dat er zich teveel olie op het oppervlak vormt.

Het wordt soms gebruikt als een behandeling voor acne - het wordt verondersteld om het uiterlijk van vlekken te verminderen en huidirritatie en ontsteking te verminderen, waardoor het aantal en de ernst van acne-uitbarstingen verminderen.

De National Institutes of Health melden dat actueel en oraal zink een veilige en effectieve behandeling voor acne lijkt te zijn (PEARSON, 2015).

Zinkzalf kan het beste werken voor deze veel voorkomende huidaandoening bij gebruik in combinatie met het actuele antibioticum erytromycine.

Vanwege de antibacteriële en deodoriserende eigenschappen behandelen artsen de luieruitslag meestal met een zinkoxide-zalf. Het wordt meestal toegepast bij elke luierwissel voor optimale effectiviteit.

Door het luiergebied schoon te houden en de huid volledig te laten drogen voordat u zinkoxidezalf aanbrengt, kan de ernst van de luieruitslag worden geminimaliseerd.

Zinkoxide zalf kan de symptomen van melasma verlichten, volgens de American Academy of Dermatology. Melasma is een veelvoorkomende aandoening van de huid die bruine vlekken op het gezicht veroorzaakt, vooral op de neus, wangen, lippen en voorhoofd van de kin..

Ongeveer 90 procent van de gevallen van melasma doen zich voor bij vrouwen. Het komt het meest voor bij mensen met een donkerdere huid.

Kleine huidirritaties zoals snijwonden, brandwonden, krassen en gifsumak profiteren vaak van de ontstekingsremmende eigenschappen die de zinkoxidewalf bevat. U kunt zo vaak als nodig een dunne laag zinkoxide op de aangetaste huid aanbrengen om irritatie te verlichten en genezing te bevorderen.

De beschermende werking van zinkoxide zalf op de huid maakt het een van de beste over-the-counter behandelingen voor aambeien

Aambeien zijn gezwollen aders in het anale kanaal die worden veroorzaakt door overmatige druk in de bekken- en rectumgebieden. Aambeien zijn meestal niet ernstig, maar kunnen veel ongemak veroorzaken (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Rubberindustrie

Meer dan 50% van zinkoxide wordt gebruikt in de rubberindustrie. Door het vulkanisatieproces heeft de afwerking een hogere treksterkte en weerstand tegen zwelling en slijtage, en is elastisch bij een groter temperatuurbereik.

In de eenvoudigste vorm wordt vulkanisatie geproduceerd door het rubber te verwarmen met zwavel (Encyclopædia Britannica, 2018).

Twee ingrediënten die een belangrijke rol spelen in de vulkanisatiechemie staan ​​bekend als "activators", gewoonlijk zinkoxide en stearinezuur.

Deze verbindingen reageren samen en met versnellers om een ​​zinksulfideverbinding te vormen, die op zijn beurt het belangrijkste tussenproduct is bij de toevoeging van zwavel aan een dieenelastomeer en de vorming van zwavelbruggen om elementen zoals banden, zolen te produceren. schoen en zelfs hockeypucks (Gent, 2016).

3- Pigmenten en verven

Samen met lijnzaadolie (een drogende olie die nuttig is als vehikel) wordt zinkoxide sinds de 18e eeuw als pigment gebruikt, waardoor de Europese verfindustrie snel uitbreidde. Basale witte pigmenten omvatten zinkoxide, zinksulfide, lithopoon en titaniumdioxide (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Zonnecellen

Een zeer belangrijk gebruik is dat zinkoxide op grote schaal wordt gebruikt als de bufferlaag in CIGS-zonnecellen (Copio Indio Gálio Selenido). Sommige huidige experimenten concentreren zich op het effect van de ZnO-dikte op het maximale uitgangsvermogen voor de cellen.

5- piëzo-elektrisch

Zinkoxide (ZnO) is een interessant materiaal met betrekking tot geleidbaarheid. Het kristalliseert in de wurtzite structuur, en zijn unie is een mengsel van ionisch en covalent. Zeer zuivere monokristallen zijn isolatoren.

Zinkoxide is het meest piëzo-elektrisch van alle materialen en wordt veel gebruikt als een transducer in elektronische apparaten. (Piëzo-elektriciteit is het eigendom van een kristal om te polariseren wanneer het aan druk wordt onderworpen.)

Zinkoxide is een goede halfgeleider wanneer aluminiumverontreinigingen in het kristal zijn opgenomen. Polykristallijn halfgeleidend zinkoxide keramiek gedraagt ​​zich goed en voldoet aan de wet van Ohm.

De toevoeging van kleine hoeveelheden andere oxiden, zoals barium en chroom, maakt dat zinkoxidekeramiek zeer niet-ohmse elektrische eigenschappen heeft

6- Andere toepassingen

De toevoeging van zinkoxide helpt het beton te verwerken en verbetert ook de waterbestendigheid.

Zinkoxide wordt gebruikt in sigarettenfilters en als additief in granen. Het wordt ook gebruikt in xerografie als fotogeleidende plaat en als anticorrosief.

De toekomst van hoogwaardig zinkoxide zal ongetwijfeld fascinerend zijn. Potentiële vooruitgang voor niet-medicinale toepassingen overtreft zelfs die van huidig ​​medicinaal gebruik.

Nanorod-zinkoxide, spintronische en piëzo-elektrische sensoren zijn veelbelovende velden en die waar op niet al te lange termijn rekening mee moet worden gehouden.

referenties

  1. (2013, 10 juli). Zink Oxide (ZnO) Nanoparticles - Eigenschappen, Toepassingen. Hersteld van azonano: azonano.com.
  2. (2016). ZINKOXIDE, RUWE. Ontvangen van cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI. (2017, 22 februari). zinkoxide. Hersteld van ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 7 juli). Paint. Hersteld van britannica.com.
  5. Encyclopædia Britannica. (2018, 15 september). Vulkanisatie RUBBER VERVAARDIGING. Hersteld van Britannica.com.
  6. Gent, A. N. (2016, 21 april). Rubber. Hersteld van britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16 augustus). Zinc Oxide Zalf Gebruik. Opgehaald van livestrong.com.
  8. John W. Rasmussen, E. M. (2010). Zinkoxide-nanodeeltjes voor selectieve vernietiging van tumorcellen en potentieel voor toediening van geneesmiddelen. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9) :, 1063-1077.
  9. Veiligheidsinformatieblad Zinkoxide. (2013, 21 mei). Hersteld van sciencelab.com.
  10. org en het Hudson Institute of Mineralogy. (2017, 29 maart). Zincite. Opgehaald van mindat.org.
  11. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie ... (2017, 30 april). PubChem Compound-database; CID = 14806. Opgehaald van PubChem.
  12. (2015, 22 juli). ZINKOXIDE. Hersteld van cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18 februari). De voordelen van zinkoxide voor de huid. Opgehaald van livestrong.com
  14. Royal Society of Chemistry. (2015). Zinkoxide. Opgehaald van chemspider. 
  15. Vaseem Mohammad (Ph.D.), A. U.-B. (2010). ZnO-nanodeeltjes: groei, eigenschappen en toepassingen. In metaaloxidanostructuren en hun toepassingen (pp. 1-36). American Scientific Publishers.
  16. Formule zinkoxide. (S.F.). Opgehaald van softschools.com.