Склад вищого оксиду цинку і його характер. Оксид цинку, характеристика, властивості і отримання, хімічні реакції

Мікроелемент, який грає важливу роль в метаболізмі клітин і стабілізації клітинних мембран. Є складовою частиною багатьох ферментних систем, в яких він є або коензимом, або невід'ємною частиною ферменту. Бере участь в регуляції синтезу білка і вуглеводів. Наявність цинку є необхідною умовою для нормального функціонування імунної системи. Цинк справляє позитивний вплив на пам'ять, сприяє засвоєнню вітаміну А, необхідного для підтримки зору, полегшує накопичення в організмі і продовжує його дію, підтримує процес відновлення тканин і загоєння ран. Цинк необхідний для нормального росту і процесу відтворення. Дефіцит цинку виникає у випадках парентерального лікування без відповідних харчових добавок, при хронічних захворювань кишечника (таких як коліт і хвороба Крона), у пацієнтів з кишковими норицями, при деяких шкірних захворюваннях (наприклад, при ентеропатічеським акродерматіте), рідше в разі цирозу печінки, при ниркової недостатності, резекції шлунка. У випадках дефіциту цинку спостерігається порушення концентрації, розлади смаку, відсутність апетиту, зниження імунітету, погане загоєння ран, підвищення артеріального тиску, гіперхолестеринемія, куряча сліпота, гіперплазія передміхурової залози, порушення росту у дітей, і у випадках істотного дефіциту цинку - дерматологічні захворювання, такі як вогнищева і злоякісна алопеція. Вміст цинку в організмі в середньому становить 1,4-2,3 г, з яких близько 98% знаходиться всередині клітин (в основному в еритроцитах, шкірі, спермі, в передміхуровій залозі, кістках, в слизовій оболонці кишечника). Деякі сполуки цинку (наприклад, оксид цинку), володіють терпкими і висушують властивостями. Сульфат цинку володіє протизапальними властивостями. Після застосування перорально солі цинку слабо всмоктуються з шлунково-кишкового тракту (приблизно на 20-40%). Середня концентрація цинку в крові становить 11,3-17,6 ммоль / л. Цинк виводиться з організму в основному з фекаліями.

Оксид цинку: застосування

Лікування захворювань, пов'язаних з дефіцитом цинку або його зниженим вмістом в організмі, таких як ентеропатіческій акродерматит, вогнищева і злоякісна алопеція, гнійні прищі, хронічний нейродерміт при заміні стероїдів на кортикостероїди, ламкість волосся, порушення процесу загоєння ран, імунні порушення, психоневрологічні розлади, статеві дисфункції у чоловіків, порушення росту і зору у дітей. Препарат у вигляді жувальних таблеток застосовується для видалення неприємного запаху з рота. Допоміжно при хворобі Вільсона. Зовнішньо в дерматології на сверблячі місця на шкірі, важко загоюються рани, при хронічному запаленні шкіри, екземі; в офтальмології - при кон'юнктивітах.

Протипоказання

Підвищена чутливість до препарату; ниркова недостатність. Зовнішньо не слід застосовувати на сочаться або покриті струпами рани. Взаємодія з іншими препаратами Не слід приймати одночасно цинкоутримуючий препарати і тетрациклін (цинк знижує його абсорбцію), а також сполуки заліза, ацетилсаліцилову кислоту, індометацин, тіазидні діуретики, хелатообразователей (D-пеніциламін), кортикостероїди. Побічні ефекти Нудота, блювота, біль у животі, діарея, головний біль, металевий присмак у роті. В результаті тривалого використання солей цинку можуть виникнути анемія і дефіцит міді в організмі.

Вагітність і лактація

Немає інформації щодо безпеки застосування препаратів, що містять цинк, під час вагітності та в період лактації.

дозування

Добова потреба в цинку, в залежності від віку, становить: діти молодше 10 років: 5 мг, діти і підлітки 10-15 років: 15 мг, дорослі: 15-20 мг. При вагітності і в період лактації потреба в цинку збільшується до 25 мг / день. Ентеропатіческій акродерматит, вогнищева алопеція: перорально перед їдою в середньому 45 мг 3 × / день, знижуючи дозу в міру поліпшення стану. Таблетки не слід ділити або жувати. Зовнішньо - хворі місця на шкірі змащувати 1-3 × / день. Дивитися також: описи препаратів.

Тема 28

Елементи IIБ групи: цинк, кадмій, ртуть

Загальна характеристика.

Елементи цієї підгрупи - повні електронні аналоги один одного, кожен в своєму періоді є останнім елементом d-сімейства, у них завершена d-електронна конфігурація, валентні електрони (n-1) d 10 ns 2. На зовнішній електронній оболонці містяться 2 електрона і 18 електронів на попередній оболонці. Цинк і його аналоги відрізняються від d-елементів та більшою мірою проявляють схожість з p-елементами великих періодів.

У атомів цинку, кадмію і ртуті, як і у атомів міді, (n-1) d-підрівень цілком заповнений і цілком стабільний. Видалення з нього електронів вимагає дуже великої затрати енергії. Тому що розглядаються елементи виявляють в своїх з'єднаннях максимальну ступінь окислення +2. Тільки ртуть утворює сполуки, в яких її ступінь окислення дорівнює +1.

Характерною особливістю елементів є їх схильність до комплексоутворення (к.ч. \u003d 4; 6).

На відміну від елементів головних підгруп елементи підгрупи цинку важче окислюються, проявляють меншу реакційну здатність і виявляють більш слабкі металеві властивості.

У підгрупі зверху вниз: зростає атомний радіус, зменшується температура плавлення і кипіння, зростає електронегативність і електродний потенціал. Мінімальна енергія іонізації спостерігається у кадмію (8,99 еВ), тому що на властивості ртуті позначається лантаноїдне стиснення, в результаті якого її енергія іонізації зростає до 10,43 еВ (у цинку 9,39 еВ).

Поширеності та основні мінерали.

ZnS - цинкова обманка,

HgS - кіновар,

ZnCO 3 - ГалМі,

CdS - гринокіт.

Природні сполуки цинку входять до складу поліметалічних сульфідних руд, які містять пірит FeS 2, галеніт PbS, халькопірит CuFeS 2, і в меншій кількості ZnS. Ртуть є рідкісним елементом і зустрічається в самородному стані.

Металевий цинк, його отримання, властивості і застосування.

Сріблясто-білий м'який метал, на повітрі покривається оксидною плівкою. Поліморфних модифікацій не має, діамагнетик. Зовнішня електронна конфігурація атома Zn 3d 10 4s 2. Ступінь окислення в з'єднаннях +2. Нормальний окисно-відновний потенціал, рівний 0,76 в, характеризує Цинк як активний метал і енергійний відновник.



Для виділення цинку, отриманий після збагачення концентрат ZnS піддається випалу, а що утворився оксид відновлюється вугіллям:

2ZnS + 3O 2 \u003d 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C \u003d Zn + CO

Інший спосіб полягає в тому, що руду, що містить ZnS, обпалюють, а потім обробляють розведеною сірчаної кислотою:

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O

Отриманий розчин сірчанокислого цинку піддають електролізу.

За хімічної активності підгрупа цинку поступається лужноземельних металів. У підгрупі з ростом атомної маси хімічна активність металів падає, про що свідчать значення стандартних електродних потенціалів (див. Вище). Цинк - хімічно активний метал, легко розчиняється в кислотах і при нагріванні - в лугах:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 Zn + H 2 SO 4 (р-р) \u003d ZnSO 4 + H 2

Ці реакції йдуть повільно, тому що утворюється атомарний водень покриває поверхню цинку.

Zn + 2H 2 SO 4 (конц.) \u003d ZnSO 4 + SO 2 + H 2 O

4Zn + 10HNO 3 \u003d 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Zn + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2

Металевий цинк витісняє менш активні метали і відновлює H2CrO4, HMnO4, солі заліза (III) і олова (IV):

5Zn + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 (р - р) \u003d 2MnSO 4 + 5ZnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

Zn + CuSO 4 \u003d ZnSO 4 + Cu

Застосування цинку різноманітно. З цинку готують сплав з алюмінієм, міддю, магнієм, які мають промислове значення. Значна частина цинку йде на нанесення покриттів на залізні і сталеві вироби, які захищають основний метал від корозії.

Оксид і гідроксид цинку.

Оксид цинку - пухкий білий порошок, жовтіє при нагріванні, але при охолодженні знову стає білим, напівпровідник. Оксид цинку амфотерен - реагує з кислотами з утворенням солей, при взаємодії з розчинами лугів утворює комплексні три- тетра-і гексагідроксіцінкати (Na 2, Ba 2):

ZnO + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2

ZnO + 2NaOH + 2H 2 O Na 2 + H 2

Оксид цинку розчиняється у водному розчині аміаку, утворюючи комплексний аміакати:

ZnO + 4NH 3 + Н 2 O - (OH) 2

При сплаві з лугами і оксидами металів оксид цинку утворює цинкати:

ZnO + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + H 2 O

ZnO + CoO CoZnO 2

При сплаві з оксидами бору і кремнію оксид цинку утворює скловидні борати і силікати:

ZnO + B 2 O 3 Zn (BO 2) 2

ZnO + SiO 2 ZnSiO 3

При температурі вище 1000 ° С відновлюється до металевого цинку вуглецем, чадним газом і воднем:

ZnO + C \u003d Zn + CO

ZnO + CO \u003d Zn + CO 2

ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O

З водою не реагує. При взаємодії з оксидами неметалів утворює солі, де є катіоном:

2ZnO + SiO 2 \u003d Zn 2 SiO 4

ZnO + B 2 O 3 \u003d Zn (BO 2) 2

Виходить при горінні металевого цинку:

2Zn + O 2 \u003d 2ZnO

при термічному розкладанні солей:

ZnCO 3 \u003d ZnO + CO 2

Оксид цинку застосовують для виготовлення білої олійної фарби (цинкові білила), в медицині і косметиці (для виготовлення різних мазей); значна частина оксиду цинку використовується в якості наповнювача гуми.

гідроксид цинку- безбарвна кристалічна або аморфне речовина. При температурі вище 125 ° С розкладається:

Zn (OH) 2 \u003d ZnO + H 2 O

Гідроксид цинку проявляє амфотерні властивості, легко розчиняється в кислотах і лугах:

Zn (OH) 2 + H 2 SO 4 (конц) \u003d ZnSO 4 + 2H 2 O

Zn (OH) 2 + 2NaOH \u003d Na 2

також легко розчиняється у водному розчині аміаку з утворенням гідроксиду тетрааммінцінка:

Zn (OH) 2 + 4NH 3 \u003d (OH) 2

Виходить у вигляді осаду білого кольору при взаємодії солей цинку з лугами:

ZnCl 2 + 2NaOH \u003d Zn (OH) 2 + 2NaCl

Протягом багатьох століть оксид цинку використовувався в медицині. Згадки про нього зустрічаються ще в давньоіндійському медичному тексті «Чарака Самхита». Також застосування оксиду цинку в медичних цілях описується грецьким лікарем Діоскорид. Сьогодні ця речовина знаходить різноманітне застосування і в фармакології, і в промисловості.

Оксид цинку - це неорганічне з'єднання, яке присутнє в земній корі у вигляді мінералу, відомого як цинкит. Однак з метою задоволення більшої частини комерційного попиту на це з'єднання, його також синтезують штучним чином. Хімічна формула оксиду цинку ZnO. Це біле, порошкоподібну речовину, яка не розчиняється у воді і алкоголі, але розчиняється в більшості кислот, включаючи соляну кислоту (HCl).

Спалювання цинку в повітрі для отримання оксиду цинку було поширеною практикою серед алхіміків. Отримується таким чином речовина виглядає дуже пухким і нагадує білі пучки вовни, через що його називають «вовною філософів».

Мінерал цинкит може мати злегка жовтуватий або рожевий колір через присутність марганцю та інших домішок. Відомо, що оксид цинку вступає в сильну реакцію з порошком алюмінію і магнію. Ще одним цікавим властивістю цього неорганічного з'єднання є те, що воно здатне поглинати ультрафіолетове випромінювання. Крім цього оксид цинку відомий такими своїми властивостями, як висока теплопровідність і здатність надавати антибактеріальну дію.

Застосування оксиду цинку в медицині

  • Оксид цинку володіє антибактеріальними властивостями, і в зв'язку з цим широко використовується в лікуванні ряду шкірних захворювань. Його застосовують як зовнішній засіб для зменшення подразнення шкіри і лікування легких опіків і порізів. Також ця речовина можна використовувати як засіб проти сухої і ороговілої шкіри.

Оксид цинку використовується при догляді за новонародженими

Оксид цинку - це найбільш широко використовуваний продукт для лікування і профілактики попрілостей.
Він по суті утворює захисний бар'єр між шкірою і підгузником,
таким чином, перешкоджаючи появі будь-яких висипань.

  • У зв'язку з наявністю у нього лікарських властивостей, його додають в дитячі присипки, шампуні проти лупи, антисептичні креми і хірургічні стрічки. Разом з оксидом заліза, це з'єднання використовується для створення рідини від сонячних опіків (каламина лосьйону).
  • Оксид цинку змішують з евгенолом з метою отримання оксиду цинку з евгенолом, який застосовується в стоматології при протезуванні та відновленні зубів.
  • Здатність усувати свербіж і роздратування шкіри робить оксид цинку важливим інгредієнтом безлічі ректальних супозиторіїв, які застосовуються для зняття роздратування і дискомфорту при геморої.
  • Також ця речовина служить джерелом мінерального нутриента цинку, який потрібно для протікання широкого кола реакцій в організмі. Тому його додають в харчові або вітамінні добавки. В якості харчової добавки, оксид цинку може міститися і в збагачених вітамінами та мінералами готових зернових сніданках. У зв'язку з наявністю фунгістатичних властивостей його використовують при виробництві пакувального матеріалу для м'яса, риби і овочів.

Застосування оксиду цинку в косметології

  • Оксид цинку здатний поглинати ультрафіолетове випромінювання сонця, і, таким чином, захищати шкіру від сонячних опіків і інших ушкоджень, що викликаються УФ променями.

  • Оксид цинку - це один з найважливіших інгредієнтів мінеральної косметики. Так як шкіра його не вбирає, він не викликає нікого роздратування. Крім того його застосування не призводить до появи вугрів і не викликає алергію.
  • Крім усього іншого оксид цинку використовують при виробництві дезодорантів і мив. Він сприяють усуненню неприємного запаху від тіла, і запобігає зростання бактерій. Також оксид цинку заспокоює шкіру і захищає її від подразнюючих речовин.

Проте, при зовнішньому застосуванні оксиду цинку або містять його коштів необхідно дотримуватися обережності. Його не слід використовувати для лікування важких опіків і ран. Важливо уникати потрапляння оксиду цинку в очі і рот. Піддавання впливу парів оксиду цинку може призводити до подразнення легенів і викликати «лихоманку ливарників», симптоми якої схожі з симптомами грипу. Таким чином, вдихання парів оксиду цинку небезпечно, тоді як сам оксид цинку не токсичний.

Цинк - елемент побічної підгрупи другої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 30. Позначається символом Zn (лат. Zincum). Проста речовина цинк при нормальних умовах - тендітний перехідний метал голубувато-білого кольору (тьмяніє на повітрі, покриваючись тонким шаром оксиду цинку).

У четвертому періоді цинк є останнім d-елементом, його валентні електрони 3d 10 4s 2. В освіті хімічних зв'язків беруть участь тільки електрони зовнішнього енергетичного рівня, оскільки конфігурація d 10 є дуже стійкою. У з'єднаннях для цинку характерна ступінь окислення +2.

Цинк - хімічно активний метал, має виражені відновні властивості, за активністю поступається лужно-земельних металів. Виявляє амфотерні властивості.

Взаємодія цинку з неметалами
При сильному нагріванні на повітрі згорає яскравим блакитним полум'ям з утворенням оксиду цинку:
2Zn + O 2 → 2ZnO.

При підпалюванні енергійно реагує з сіркою:
Zn + S → ZnS.

З галогенами реагує при звичайних умовах в присутності парів води в якості каталізатора:
Zn + Cl 2 → ZnCl 2.

При дії парів фосфору на цинк утворюються Фосфіди:
Zn + 2P → ZnP 2 або 3Zn + 2P → Zn 3 P 2.

З воднем, азотом, бором, кремнієм, вуглецем цинк не взаємодіє.

Взаємодія цинку з водою
Реагує з парами води при температурі червоного розжарювання з утворенням оксиду цинку і водню:
Zn + H 2 O → ZnO + H 2.

Взаємодія цинку з кислотами
В електрохімічному ряді напруг металів цинк знаходиться до водню і витісняє його з неокисляющих кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2.

Взаємодіє з розведеною азотною кислотою, утворюючи нітрат цинку і нітрат амонію:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Реагує з концентрованими сірчаної та азотної кислотами з утворенням солі цинку і продуктів відновлення кислот:
Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Взаємодія цинку з лугами
Реагує з розчинами лугів з утворенням гідроксокомплексів:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

при сплаву утворює цинкати:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2.

Взаємодія з аміаком
З газоподібним аміаком при 550-600 ° С утворює нітрид цинку:
3Zn + 2NH 3 → Zn 3 N 2 + 3H 2;
розчиняється у водному розчині аміаку, утворюючи гідроксид тетрааммінцінка:
Zn + 4NH 3 + 2H 2 O → (OH) 2 + H 2.

Взаємодія цинку з оксидами і солями
Цинк витісняє метали, що стоять в ряду напруги правіше нього, з розчинів солей і оксидів:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Оксид цинку (II) ZnO - білі кристали, під час нагрівання набувають жовте забарвлення. Щільність 5,7 г / см 3, температура сублімації 1800 °. При температурі вище 1000 ° С відновлюється до металевого цинку вуглецем, чадним газом і воднем:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

З водою не взаємодіє. Виявляє амфотерні властивості, реагує з розчинами кислот і лугів:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2.

При сплаві з оксидами металів утворює цинкати:
ZnO + CoO → CoZnO 2.

При взаємодії з оксидами неметалів утворює солі, де є катіоном:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn (BO 2) 2.

Гідроксид цинку (II) Zn (OH) 2 - безбарвна кристалічна або аморфне речовина. Щільність 3,05 г / см 3, при температурі вище 125 ° С розкладається:
Zn (OH) 2 → ZnO + H 2 O.

Гідроксид цинку проявляє амфотерні властивості, легко розчиняється в кислотах і лугах:
Zn (OH) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O;
Zn (OH) 2 + 2NaOH → Na 2;

також легко розчиняється у водному розчині аміаку з утворенням гідроксиду тетрааммінцінка:
Zn (OH) 2 + 4NH 3 → (OH) 2.

Виходить у вигляді осаду білого кольору при взаємодії солей цинку з лугами:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn (OH) 2 + 2NaCl.

Рейтинг: / 3
Подробиці Переглядів: 9373

білила цинкові

Оксид цинку.

Хімічна формула продукту: ZnO

Торгові позначення продукту:

  • Zinc white
  • білила цинкові
  • Оксид цинку
  • Zinc flowers
  • C.I. pigment white 4
  • Oxozinc
  • Zincite
  • Lassar Paste

Опис продукту:

Оксид цинку являє собою неорганічну сполуку з формулою ZnO. Оксид цинку являє собою білий порошок, який не розчиняється у воді і широко використовується в якості добавки в багатьох матеріалах і виробах, включаючи каучуки, пластмаси, кераміку, скло, цемент, мастила, фарби, мазі, клеї, герметики, пігменти, продукти харчування, акумулятори, ферити , антипірени і скотч-плівки. Хоча це відбувається природним чином як мінеральний Цинци, велика частина оксиду цинку виходить синтетично. білила цинкові є ширококутного напівпровідник напівпровідникової групи II-VI. Природне легування напівпровідника через кисневих вакансій або междоузлий цинку n-типу. Цей напівпровідник має низку сприятливих властивостей, включаючи хорошу прозорість, високу рухливість електронів, широку заборонену зону і сильну люмінесценцію при кімнатній температурі. Ці властивості цінні в нове застосуваннях для: прозорих електродів в рідкокристалічних дисплеях, енергозберігаючих або теплозахисних вікнах, а електроніка - у вигляді тонкоплівкових транзисторів і світловипромінювальних діодів. Оксид цинку (Також званий білим цинком) Являє собою аморфний білий або жовтуватий порошок, нерозчинний у воді і спирті, але розчинний в кислоті і лугу. частинки оксиду цинку можуть бути сферичними, голчастими або кулястими в залежності від виробничого процесу. Форма частинок важлива для максимізації фізичних властивостей. Оксид цинку поглинає практично все ультрафіолетове випромінювання на довжинах хвиль нижче 360 нм і забезпечує чудовий захист сполучних. Оксид цинку реагує з кислотними компонентами покриттів і утворює цинкові мила. цинкові мила покращують гнучкість і твердість покриттів. Він використовується як пігмент в рецептурі гуми, як білого пігменту в керамічної промисловості, як непрозорої основи в косметиці, і має інші застосування в папері, фарбах і галузях оптичного скла.

Оксид цинку кристалізується в двох основних формах: гексагональном Вюрц і кубічної оцинкованої обманці. Структура вюрцита найбільш стабільна при оточуючих умовах і, отже, найбільш поширена. Форма цинкової обманки може бути стабілізована шляхом вирощування оксиду цинку на підкладках з кубічної структурою решітки. В обох випадках центри цинку і оксиду є тетраедричних, найбільш характерною геометрією для Zn (II). Оксид цинку перетворюється при відносно високих тисках, близько 10 ГПа. Гексагональні і оцинковані поліморфи не мають інверсійної симетрії (віддзеркалення кристала щодо будь-якої даної точки не перетворює її в себе). Це та інші властивості симетрії решітки призводять до П'єзоелектрика гексагональної і оцинкованих білил цинкових і Піроелектрика гексагонального оксиду цинку. Як і в більшості матеріалів групи II-VI, зв'язування атомарних структур в оксиді цинку є в значній мірі іонним (Zn 2 + -O 2 -) з відповідними радіусами 0,074 нм для Zn2 + і 0,140 нм для O 2 -. Це властивість пояснює переважне утворення структури вюрцита, а не цинкової обманки, а також сильне п'єзоелектрику оксиду цинка. Через полярних зв'язків Zn-O, цинк і кисневі площині електрично заряджені. Для підтримки електронейтральності ці площини відновлюються на атомному рівні в більшості відносних матеріалів, але не в оксиді цинку - його поверхні є атомарному плоскими, стабільними і не мають реконструкції. ця аномалія оксиду цинку повністю не пояснена.

Оксид цинку - відносно м'який матеріал з приблизною твердістю 4,5 за шкалою Мооса. Його пружні постійні менше, ніж у відповідних напівпровідників III-V, таких як GaN. Висока теплоємність і теплопровідність, низьке теплове розширення і висока температура плавлення оксиду цинку вигідні для кераміки. З Тетраедрично пов'язаних напівпровідників було заявлено, що оксид цинку має найвищий п'єзоелектричний тензор або, принаймні, можна порівняти з GaN і AlN. Ця властивість робить його технологічно важливим матеріалом для багатьох п'єзоелектричних застосувань, для яких потрібна велика електромеханічне з'єднання. Оксид цинку має відносно велику пряму заборонену щілину ~ 3.3 еВ при кімнатній температурі. Переваги, пов'язані з великим зазором діапазону, включають в себе більш високі напруги пробою, здатність витримувати великі електричні поля, нижчий електронний шум і роботу при високих температурах і високої потужності. Проміжок оксиду цинку може бути додатково налаштований на ~ 3-4 еВ шляхом його легування оксидом магнію або оксидом кадмію. більшість оксиду цинку має n -тіпний характер, навіть при відсутності навмисного легування. Нестехіометрія, як правило, є джерелом характеру n-типу, але суб'єкт залишається спірним. Було запропоновано альтернативне пояснення, засноване на теоретичних розрахунках, що причиною є ненавмисні заміщають водневі домішки. Кероване легування n-типу легко досягається заміною Zn елементами групи III, такими як Al, Ga, In, або заміною кисню елементами VII групи хлором або йодом.

У виробництві оксиду цинкувиділяють три основні методи.

  1. непрямий метод. У непрямому або французькою процесі металевий цинк плавиться в графітовому тиглі і випаровується при температурах вище 907 ° С (зазвичай близько 1000 ° С). пари цинкуреагують з киснем в повітрі, що призводить до утворення ZnO, супроводжуваному падінням його температури і яскравою люмінесценції. частинки оксиду цинку транспортуються в охолоджуючий канал і збираються в мішечок. Цей непрямий метод був популяризував LeClaire (Франція) в 1844 році і тому широко відомий як французький процес. Його продукт зазвичай складається з агломерованих частинок оксиду цинку із середнім розміром від 0,1 до декількох мікрометрів. За вагою більша частина оксиду цинку в світі виробляється з французької методу.
  2. прямий процес. Прямий або американський процес починається з різноманітних контамінованих цинкових композитів, таких як цинкові руди або побічні продукти плавильної печі. прекурсори цинку відновлюються (карботермічним відновлення) шляхом нагрівання з джерелом вуглецю, такого як антрацит, з отриманням парів цинка, який потім окислюється, як у випадку непрямого процесу. Через меншу чистоти вихідного матеріалу, кінцевий продукт також має нижчу якість в прямому процесі в порівнянні з непрямим.
  3. Мокрий хімічний процес . Невелика кількість промислового виробництва пов'язане з вологими хімічними процесами, які починаються з водних розчинів солей цинку, з яких осідає карбонат цинку або гідроксид цинку. Твердий осад потім прожарюють при температурах близько 800 ° С.

Існують численні спеціалізовані методи для отримання оксиду цинку для наукових досліджень і застосування в нішевих областях. Ці методи можна класифікувати за отриманою формі ZnO (об'ємна, тонка плівка, нанодріт), температура ( «низька», близька до кімнатної температури або «високою», тобто T ~ 1000 ° C), тип процесу (осадження з парової фази або зростання з розчину) та інші параметри. Великі монокристали (багато кубічні сантиметри) можуть бути вирощені в результаті перенесення газу (парофазного осадження), гідротермального синтезу або зростання розплаву. Однак через високого тиску парів оксиду цинку зростання з розплаву є проблематичним. Важко контролювати зростання транспорту газу, залишаючи перевагу гідротермальному методу. Тонкі плівки можуть бути отримані хімічним осадженням з парової фази, епітаксії з парової фази з металевої структурою, електроосадженням, імпульсним лазерним осадженням, розпиленням, золь-гель синтезом, нанесенням атомного шару, пиролизом розпиленням і т.д. Звичайна біла порошкова окис цинку може бути отримана в лабораторії шляхом електролізу розчину бікарбонату натрію з цинковим анодом. виробляються гідроксид цинку і водень. гідроксид цинку при нагріванні розкладається до оксиду цинку. Наноструктури оксиду цинку можуть бути синтезовані в різні морфології, в тому числі нанопроволоки, наностержні, тетраподи, нанооб'єктів, нановолокна, наночастинки і т.д. Наноструктури можуть бути отримані за допомогою більшості вищезазначених методів при певних умовах, а також з використанням методу «пар-рідина-тверде тіло». Синтез зазвичай проводять при температурах близько 90 ° С в еквімолярних водному розчині нітрату цинка й гексамін, причому останній забезпечує основну середу. Деякі добавки, такі як поліетиленгліколь або поліетиленімін, можуть поліпшити співвідношення розмірів нанониток оксиду цинку. допирования нанопроволок оксиду цинку було досягнуто додаванням інших нітратів металів до розчину для вирощування. Морфологія отриманих наноструктур може бути налаштована шляхом зміни параметрів, що відносяться до складу попередників (таких як концентрація цинку і рН) або до термічній обробці (такий як температура і швидкість нагріву).

Фізико-хімічні властивості Оксид цинку.

показники

значення

Фізичний стан і зовнішній вигляд оксид цинку

Твердий (Порошкове тверда речовина)

запах оксид цинку

Без запаху

смак оксид цинку

Горький

молекулярний вага оксид цинку

81,38 г / моль

колір оксид цинку

від білого до жовтувато-білого

Температура плавлення оксид цинку

1975 ° C (3587 ° F)

Питома вага оксид цинку

5,607 (вода \u003d 1)

дисперсійні властивості оксид цинку

Чи не диспергується в холодній воді, гарячій воді.

розчинність оксид цинку

Чи не розчиняється в холодній воді, гарячій воді. Розчинний в розведеної оцтової кислоти або мінеральних кислотах, аміаку, карбонат амонію, фіксованою лугу.

стабільність оксид цинку

стабільний

Зберігання та транспортування оксид цинку:

Запобіжні заходи:

Зберігати в закритому стані. Чи не ковтати. Не вдихати пил. Носити відповідний захисний одяг. У разі недостатньої вентиляції, надіньте відповідне респіраторне обладнання. У разі ковтання негайно зверніться до лікаря і покажіть йому етикетку з контейнера. Берегти від несумісних речовин, таких як кислоти.

Зберігання: Тримати контейнер щільно закритим. Упаковку зберігати в прохолодному, добре провітрюваному приміщенні. Не зберігайте при температурі вище 25 ° C (77 ° F).

Області застосування оксид цинку:

  1. застосування порошку оксиду цинку численні, а основні з них наведені нижче. Більшість застосувань використовують реакційну здатність оксиду в якості попередника решти сполукам цинку. Для застосувань в матеріалознавстві оксид цинку володіє високим показником заломлення, високою теплопровідністю, сполучними, антибактеріальними і УФ-захисними властивостями. Отже, його додають в матеріали і вироби, в тому числі пластмаси, кераміку, скло, цемент, каучук, мастила, фарби, мазі, клеї, герметики, бетонне виробництво, пігменти, харчові продукти, батареї, ферити.
  2. Виробництво гуми. У гумової промисловості використовується від 50% до 60% оксиду цинку. Оксид цинку разом зі стеаринової кислотою використовують для вулканізації каучуку Добавка оксиду цинку також захищає каучук від грибків і ультрафіолетового випромінювання.
  3. Керамічна промисловість. Керамічна промисловість споживає значну кількість оксиду цинку, Зокрема, в керамічної глазурі і фритт-композиціях.Відносно висока теплоємність, теплопровідність і висока температурна стабільність оксиду цинку в поєднанні з порівняно низьким коефіцієнтом розширення є бажаними властивостями в виробництві кераміки.Оксид цинку впливає на температуру плавлення і оптичні властивості глазурі, емалей і керамічних паст.Оксид цинку у вигляді низького розширення, вторинний потік покращує еластичність глазурі, зменшуючи зміна в'язкості в залежності від температури і запобігаючи появі тріщин.
  4. Медицина. Оксид цинку широко використовується для лікування різних захворювань шкіри, включаючи дерматит, свербіж через екземи, підгузників і прищів. Він використовується в таких продуктах, як дитяча пудра і бар'єрні креми для лікування підгузників, кремів від каламина, шампунів проти лупи і антисептичних мазей . Оксид цинку можна використовувати в мазі, креми і лосьйони для захисту від сонячних опіків і інших ушкоджень шкіри, викликаних ультрафіолетовим світлом. Багато сонцезахисні креми використовують наночастинки оксиду цинку (Поряд з наночастинками діоксиду титану), Тому що такі дрібні частки не розсіюють світло і тому не здаються білими. наночастки оксиду цинку можуть посилювати антибактеріальну активність ципрофлоксацину.
  5. Тютюнова індустрія. Оксид цинку є складовою частиною сигаретних фільтрів. Фільтр, що складається з вугілля, просоченого оксидом цинку і оксидом заліза, видаляє з тютюнового диму значні кількості ціаністого водородаі сірководню, не впливаючи на його аромат.
  6. Харчова добавка. окис цинку додається до багатьох харчових продуктів, включаючи зернові сніданки, як джерело цинку, необхідне поживна речовина. сульфат цинку також використовується для тієї ж мети.
  7. Виробництво пігментів. Оксид цинку білий використовується як пігмент у фарбах і є більш непрозорим, ніж литопон, але менш непрозорим, ніж діоксид титану Він також використовується в покриттях для паперу. Китайський білий - це особливий сорт цинкового білого, який використовується в пігментах художників. Використання цинку білого кольору (оксид цинку) в якості пігменту в олійного живопису почалося в середині 18 століття. Він частково замінив отруйний білий свинець і був використаний художниками, такими як Беклин, Ван Гог, Мане, Мунк. Це також основний інгредієнт мінерального макіяжу.
  8. Покриття. Фарби, що містять порошок оксиду цинку, Вже давно використовуються в якості антикорозійного покриття для металів. Вони особливо ефективні для оцинкованого заліза. Залізо важко захистити, тому що його реакційна здатність з органічними покриттями призводить до крихкості і відсутності адгезії. Фарби на основі оксиду цинкузберігають свою гнучкість і адгезію на таких поверхнях протягом багатьох років. Пластмаси, такі як поліетіленнафталат (PEN), можуть бути захищені нанесенням покриття з оксиду цинку. Покриття зменшує дифузію кисню за допомогою PEN. Шари оксиду цинку можуть також використовуватися на полікарбонат (ПК) в зовнішніх застосуваннях. Покриття захищає ПК від сонячної радіації і знижує швидкість окислення і фото-пожовтіння ПК.
  9. Запобігання корозії в ядерних реакторах . Оксид цинку, Збіднений в 64 Zn (ізотоп цинку з атомною масою 64), використовується для запобігання корозії в ядерних реакторах з водою під тиском. Виснаження необхідно, оскільки 64 Zn перетворюється в радіоактивний 65 Zn при опроміненні нейтронами реактора.
  10. реформа метану . Оксид цинку використовують в якості стадії попередньої обробки для видалення сірководню з природного газу після гідрування будь-яких з'єднань сірки до установки риформінгу метану, яка може отруювати каталізатор.