Zinkoxid (ZnO) struktur, egenskaper, användningar, risker

han zinkoxid Det är en oorganisk förening vars kemiska formel är zno. Den består endast av Zn -joner²⁺ Jag^2- i ett 1: 1 -förhållande; Emellertid kan dess kristallina nätverk presentera en vakans av eller^2-, som ger platsstrukturella defekter som kan förändra färgerna på dess syntetiska kristaller.

Kommersiellt förvärvas det som ett dammigt vitt fast ämne (lägre bild), som inträffar direkt från oxidationen av den metalliska zinken av den franska processen; eller med förbehåll för karbotermisk reduktion till zinkmalm, så att deras ångor sedan oxiderar och slutar stelna.

Klockglas med zinkoxid. Källa: Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Andra ZnO -beredningsmetoder består av att fälla ut deras hydroxid, Zn (OH)₂, Från de vattenhaltiga lösningarna av zinksalter. Fina filmer eller morfologiskt varierade nanopartiklar kan också syntetiseras av mer sofistikerade tekniker såsom den kemiska avsättningen av deras ångor.

Denna metalliska oxid finns i naturen som ett zinitmineral, vars kristaller vanligtvis är gula eller orange på grund av metallföroreningar. ZnO -kristaller kännetecknas av att vara piezoelektriska, termokromatiska, självlysande, polära och har ett mycket brett energiband i sina halvledaregenskaper.

Strukturellt är isomorfisk till zinksulfid, ZnS, anta hexagonala och kubiska kristaller som liknar Wurzita respektive Blenda. I dessa finns det en viss kovalent karaktär i interaktioner mellan Zn²⁺ Jag^2-, vilket gör en heterogen fördelning av laster i ZnO -kristallen.

Studierna av egenskaperna och användningen av ZnO sträcker sig till fälten för fysik, elektronik och biomedicin. Dess enklaste och mest vardagliga användningsområden går obemärkt i sammansättningen av ansiktskräm och personliga hygienprodukter, liksom i solskyddsmedel.

[TOC]

Strukturera

Polymorfer

ZnO kristalliseras i normala tryck och temperaturförhållanden i en Wurzite hexagonal struktur. I denna struktur²⁺ Jag^2- De är ordnade i alternativa lager, så att var och en hamnar omgiven av en tetrahedron, med zno₄ eller ozn₄, respektive.

Genom att använda en "mall" eller kubisk stöd kan ZnO också kristalliseras i en kubisk struktur av zinkblenda; som, precis som Wurzita, motsvarar isomorfa strukturer (identiska i rymden men med olika joner) av zinksulfid, ZnS.

Förutom dessa två strukturer (Wurzita och Blenda) kristalliseras ZnO under höga tryck (cirka 10 GPa) i Sal Gema -strukturen, samma som NaCl.

Kan tjäna dig: Referenselektrod: Egenskaper, funktion, exempel

Interaktioner

Interaktioner mellan Zn²⁺ Jag^2- De presenterar en viss karaktär av kovalens, så det finns delvis en Zn-O-kovalent bindning (båda atomerna med SP-hybridisering³), och på grund av snedvridningen av tetrahedra, visar de ett dipolmoment som bidrar till zno -kristallernas joniska attraktioner.

Blenda Structure (vänster) och Wurzita (höger) av ZnO. Källa: Gabriel Bolívar.

Du har den övre bilden för att visualisera ovannämnda tetrahedra för ZnO -strukturerna.

Skillnaden mellan Blenda- och Wurzita -strukturerna ligger också i vad du kan se ovanifrån, jonerna finns inte förmörkade. Till exempel i Wurzita kan man se att de vita sfärerna (Zn²⁺) ligger precis ovanför de röda sfärerna (eller^2-). Å andra sidan, i den kubiska strukturen i Blenda händer det inte eftersom det finns tre lager: A, B och C istället för bara två.

Nanopartikelmorfologi

Znos kristaller även om de tenderar att ha Wurzite hexagonala strukturer, när det gäller morfologin i deras nanopartiklar är en annan historia. Beroende på parametrar och syntesmetoder kan dessa anta former så varierade som stavar, plattor, löv, sfärer, blommor, bälten, nålar, bland andra.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Fast vit, toalett och bitter smak fast. I naturen kan det kristalliseras, med metallföroreningar, som ett zincita -mineral. Om sådana kristaller är vita har de termokromism, vilket innebär att när de ändrar färg: från vit till gul.

På samma sätt kan deras syntetiska kristaller presentera rödaktiga eller grönaktiga färgning beroende på deras stökiometriska syrekomposition; det vill säga hålen eller lediga platser orsakade av bristen på anjoner eller^2- påverkar direkt hur lätt interagerar med jonnätverk.

Molmassa

81 406 g/mol

Smältpunkt

1974 ºC. Vid denna temperatur lider termisk sönderdelning genom att frigöra zink och molekylärt syre eller gasformigt syre.

Densitet

5.1 g/cm³

Vattenlöslighet

ZnO är praktiskt taget olösligt i vattnet, vilket knappt ger upphov till lösningar med en koncentration av 0,0004% till 18 ° C.

Anoterism

Zno kan reagera både med syror och baser. När den reagerar med en syra i vattenlösning ökar dess löslighet när ett lösligt salt bildas där Zn²⁺ slutar komplexa med vattenmolekyler: [Zn (OH₂)₆]²⁺. Till exempel reagerar den med svavelsyra för att producera zinksulfat:

Zno + h₂Sw₄ → ZnSO₄ + H₂ANTINGEN

På liknande sätt reagerar med fettsyror för bildar sina respektive salter, såsom Stearat och Zink Palmitate.

Kan tjäna dig: irreversibel reaktion: egenskaper och exempel

Och när den reagerar med en bas, i närvaro av vatten, bildas chisalsalter:

Zno + 2naoh + h₂O → na₂[Zn (OH)₄]

Värmekapacitet

40,3 j/k · mol

Direkt energiklappa

3.3 eV. Detta värde görs av en bredbands halvledare som kan arbeta under intensiva elektriska fält. Det presenterar också egenskaper för att vara en halvledare n, som inte har kunnat förklara orsakerna till att det finns ett extra bidrag från elektroner i dess struktur.

Denna oxid kännetecknas av dess optiska, akustiska och elektroniska egenskaper, tack vare vilka den anses vara en kandidat för potentiella applikationer relaterade till utvecklingen av optoelektroniska anordningar (sensorer, lasrar, fotovoltaiska celler)). Anledningen till sådana egenskaper undgår fysikfältet.

Ansökningar

Medicinsk

Fem oxid har använts som tillsats i många vita krämer för behandling av irritationer, acnes, dermatit, skador och sprickor i huden. I detta område är dess användning för att lindra irritationerna orsakade av blöjor i spädbarns skinn populärt.

Det är också en del av solskyddsmedel, för tillsammans med titandioxid -nanopartiklar₂, Hjälp blockera ultraviolett strålning av solen. På samma sätt fungerar det som ett tjockare agent, så det är i viss tydlig smink, lotioner, emaljer, talkor och tvålar.

Å andra sidan är ZnO en femton källa som används i kosttillskott och vitamintillverkning, liksom i spannmål.

Antibakteriell

Enligt morfologin hos dess nanopartiklar kan ZnO aktiveras under ultraviolett strålning för att generera väteperoxider eller reaktiva arter som försvagar cellmembranen hos mikroorganismer.

När detta händer korsar de återstående nanopartiklarna i ZnO cytoplasma och börjar interagera med kompendiet av biomolekyler som utgör cellen, vilket resulterar som en följd av dess apoptos.

Det är därför inte alla nanopartiklar kan användas i solkrämkompositioner, men endast de som saknar antibakteriell aktivitet.

Produkter med denna typ av ZnO tilldelas, täckta med lösliga polymermaterial, för att behandla infektioner, sår, sår, bakterier och till och med diabetes.

Pigment och beläggningar

Pigmentet som kallas Cinco Blanco är ZnO, som läggs till flera målningar och beläggningar för att skydda metallytorna från korrosion där de appliceras. Till exempel används beroende ZnO -beläggningar för att skydda galvaniserat järn.

Å andra sidan har dessa beläggningar också använts på fönsterglaset för att förhindra att värme tränger igenom (om det är utomlands) eller går in (om inuti). Det skyddar också vissa polymeriska och textilmaterial från dess försämring genom verkning av solstrålning och värme.

Kan tjäna dig: kalium (k)

Bioimaging

Luminescensen av ZnO -nanopartiklar har studerats för att användas vid bioimaging, vilket studerar genom de blå, gröna eller orange lamporna som strålar, cellernas inre strukturer.

Tillsats

Zno finner också användning som ett tillsatsmedel i gummi, cement, tandmaterial, glas och keramik, på grund av dess lägre smältpunkt och därför uppför sig som ett grundande medel.

Vätesulfid eliminator

Zno eliminerar de obehagliga gaserna från H₂S, hjälper till att avsvå några gasutsläpp:

Zno + h₂S → ZnS + H₂ANTINGEN

Risker

Finchoxid som sådan är en icke -toxisk och ofarlig förening, så den försiktiga manipulationen av dess fasta ämnen representerar inte någon risk.

Problemet ligger emellertid i sin rök, för även om den vid höga temperaturer sönderdelas, hamnar Rav -ångorna för att förorena lungorna och orsaka en slags "metallfeber". Denna sjukdom kännetecknas av symtomen på hosta, feber, känsla av förtryck i bröstet och en konstant metallisk smak i munnen.

Inte heller är Cancerigen, och de krämer som innehåller det har inte visat att de ökar absorptionen av zink i huden, så att ZnO -baserade solar anses vara säkra; såvida det inte finns allergiska reaktioner, som i så fall måste stoppa dess användning.

Beträffande vissa nanopartiklar avsedda att bekämpa bakterier, kan dessa utöva negativa effekter om de inte transporteras ordentligt till sin handlingsplats.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Zinkoxid. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Hadis Morkoç och ümit Özgur. (2009). Zinkoxid: Fundamental, material och enhetsteknologi. [Pdf]. Återhämtad från: ansökan.Wiley-valch.av
4. Parihar, m. Raja och r. Paus. (2018). En kort översyn av strukturella, elektriska och elektrokemiska egenskaper hos zinkoxid -nanopartiklar. [Pdf]. Återhämtat sig från: ipme.Ru
5. TILL. Rodnyi och jag. V. Khodyuk. (2011). Optiska och luminescensegenskaper hos zinkoxid. Återhämtat sig från: arxiv.org
6. Siddiqi, k. S., Ur rahman, till., Tauddin, & husen, a. (2018). Egenskaper hos zinkoxid -nanapartiklar och ES -aktivitet mot mikrober. Nanoskala forskningsbrev, 13 (1), 141. Doi: 10.1186/S11671-018-2532-3
7. Kemikaliesafetyfakter. (2019). Zinkoxid. Återställt från: ChemicalSafetyfacts.org
8. Jinhuan Jiang, Jiang Pi och Jiye Cai. (2018). Framstegen av zinkoxid -nanopartiklar för biomedicinska tillämpningar. Bioinorganisk kemi och applikationer, Vol. 2018, artikel ID 1062562, 18 sidor. doi.org/10.1155/2018/1062562