Zinkoxid (ZnO) Struktur, Eigenschaften, Verwendung, Risiken

Er Zinkoxid Es ist eine anorganische Verbindung, deren chemische Formel ZnO ist. Es besteht nur aus Zn -Ionen²⁺ ICH^2- in einem Verhältnis von 1: 1; Das kristalline Netzwerk kann jedoch eine freie Stelle von oder darstellen^2-, Dies verleiht Ort strukturelle Defekte, die die Farben seiner synthetischen Kristalle verändern können.

Kommerziell wird es als staubiger weißer Feststoff (niedrigeres Bild) erworben, das direkt aus der Oxidation des metallischen Zinkes durch den französischen Prozess auftritt; oder unterliegt einer karbothermen Reduktion des Zinkerzes, damit ihre Dämpfe dann oxidieren und enden.

Taktglas mit Zinkoxid. Quelle: Adam rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Andere ZnO -Präparationsmethoden bestehen darin, ihr Hydroxid Zn (OH) auszurüsten₂, Aus den wässrigen Lösungen von Zinksalzen. Auch feine Filme oder morphologisch unterschiedliche Nanopartikel können durch ausgefeiltere Techniken wie die chemische Ablagerung ihrer Dämpfe synthetisiert werden.

Dieses metallische Oxid wird in der Natur als zinitisches Mineral gefunden, dessen Kristalle normalerweise gelb oder orange aufgrund von Metallverunreinigungen sind. ZnO -Kristalle sind durch piezoelektrische, thermochromatische, lumineszierende, polare und auch ein sehr breites Energieband in ihren Halbleitereigenschaften gekennzeichnet.

Strukturell ist Isomorph für Zinksulfid, Zns, die hexagonale und kubische Kristalle annehmen, ähnlich denen des Wurzita bzw. Blenda. In diesen gibt es einen bestimmten kovalenten Charakter in den Wechselwirkungen zwischen dem Zn²⁺ ICH^2-, Dies macht eine heterogene Verteilung von Lasten im ZnO -Kristall.

Die Untersuchungen der Eigenschaften und Verwendungen des ZnO erstrecken sich auf die Felder von Physik, Elektronik und Biomedizin. Die einfachste und alltägliche Verwendung bleibt unbemerkt in der Zusammensetzung von Gesichtscremes und persönlichen Hygieneprodukten sowie in Sonnenschutzmitteln.

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Struktur

Polymorphen

ZnO kristallisiert bei normalen Druck- und Temperaturbedingungen in einer wechselitischen hexagonalen Struktur. In dieser Struktur die Zn -Ionen²⁺ ICH^2- Sie sind in alternativen Schichten angeordnet, so dass jeder von einem Tetraeder umgeben ist und Zno hat₄ oder Ozn₄, bzw.

Mithilfe einer „Vorlage“ oder einer kubischen Unterstützung kann das ZnO in einer kubischen Struktur der Zinkmischung kristallisiert werden. die wie Wurzita isomorphen Strukturen (im Weltraum identisch, aber mit verschiedenen Ionen) von Zinksulfid, Zns, entspricht.

Zusätzlich zu diesen beiden Strukturen (Wurzita und Blenda) kristallisiert das ZnO unter hohen Drücken (etwa 10 GPa) in der Sal -GEMA -Struktur, die gleich wie die von NaCl.

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Interaktionen

Die Wechselwirkungen zwischen dem Zn²⁺ ICH^2- Sie präsentieren einen gewissen Charakter der Kovalenz, daher gibt es teilweise eine zn-o kovalente Bindung (beide Atome mit SP-Hybridisierung³) und aufgrund der Verzerrung der Tetraeder manifestieren sie ein Dipolmoment, das zu den ionischen Attraktionen der ZnO -Kristalle beiträgt.

Blenda -Struktur (links) und Wurmita (rechts) von Zno. Quelle: Gabriel Bolívar.

Sie haben das obere Bild, um die oben erwähnte Tetraeder für die ZnO -Strukturen zu visualisieren.

Der Unterschied zwischen den Blenda- und Wurmita -Strukturen liegt auch in dem, was Sie von oben sehen können. Die Ionen werden nicht in den Schatten gestellt. Zum Beispiel ist in der Wurmita zu sehen, dass die weißen Kugeln (Zn²⁺) liegen direkt über den roten Kugeln (oder^2-). Andererseits geschieht es in der kubischen Struktur von Blenda nicht, weil es drei Schichten gibt: A, B und C anstelle von nur zwei.

Morphologie der Nanopartikel

Znos Kristalle, obwohl sie in Bezug auf die Morphologie ihrer Nanopartikel tendenziell wurzite hexagonale Strukturen haben, ist eine andere Geschichte. Abhängig von den Parametern und Synthesemethoden können diese Formen annehmen, die so unterschiedlich sind wie Stäbe, Platten, Blätter, Kugeln, Blüten, Gürtel, Nadeln, unter anderem.

Eigenschaften

Aussehen

Feste weiße, Toilette und bitterer Geschmack fester Geschmack. In der Natur kann es mit Metallverunreinigungen als Zincita -Mineral kristallisiert werden. Wenn solche Kristalle weiß sind, haben sie einen Thermochromismus, was bedeutet, dass sie die Färbung verändern: von weiß nach gelb.

Ebenso können ihre synthetischen Kristalle in Abhängigkeit von ihrer stöchiometrischen Sauerstoffzusammensetzung rötliche oder grünliche Farben aufweisen. das heißt, die Löcher oder offenen Stellen, die durch den Mangel an Anionen oder^2- wirkt sich direkt auf die Art und Weise aus, wie Licht mit Ionennetzwerken interagiert.

Molmasse

81.406 g/mol

Schmelzpunkt

1974 ºC. Bei dieser Temperatur leidet die thermische Zersetzung durch Freisetzung von Zink- und molekularem Sauerstoff oder gasem Sauerstoff.

Dichte

5.1 g/cm³

Wasserlöslichkeit

ZnO ist im Wasser praktisch unlöslich und führt kaum zu Lösungen mit einer Konzentration von 0,0004% bis 18 ° C.

Anfoterismus

ZnO kann sowohl mit Säuren als auch mit Basen reagieren. Wenn es mit einer Säure in wässriger Lösung reagiert, nimmt seine Löslichkeit zu, wenn ein lösliches Salz gebildet wird, wo der Zn²⁺ Am Ende komplexiert mit Wassermolekülen: [Zn (OH₂)₆]²⁺. Zum Beispiel reagiert es mit Schwefelsäure, um Zinksulfat zu produzieren:

ZnO + h₂SW₄ → ZnSO₄ + H₂ENTWEDER

In ähnlicher Weise reagiert er mit Fettsäuren auf die gebildeten Salze wie Stearat und Zinkpalmitat.

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Und wenn es mit einer Basis reagiert, werden in Gegenwart von Wasser Meißalzsalze gebildet:

ZnO + 2NaOH + H₂O → na₂[Zn (OH)₄]

Wärmekapazität

40,3 j/k · mol

Direkte Energielücke

3.3 ev. Dieser Wert erfolgt von einem Breitband -Halbleiter, der unter intensiven elektrischen Feldern operieren kann. Es präsentiert auch Eigenschaften, ein Typ -Halbleiter zu sein N, was nicht in der Lage war, die Gründe zu erklären, dass es einen zusätzlichen Beitrag von Elektronen in seiner Struktur gibt.

Dieses Oxid unterscheidet sich durch seine optischen, akustischen und elektronischen Eigenschaften, da es als Kandidat für potenzielle Anwendungen in Bezug auf die Entwicklung optoelektronischer Geräte (Sensoren, Laser, Photovoltaikzellen) angesehen wird. Der Grund für solche Eigenschaften entgeht dem Bereich der Physik.

Anwendungen

Medizinisch

Fünf Oxid wurde als Additiv in zahlreichen weißen Cremes zur Behandlung von Reizungen, Acnes, Dermatitis, Abrieb und Rissen in der Haut verwendet. In diesem Bereich ist die Verwendung der durch Windeln in Babys Skins verursachten Irritationen beliebt.

Es ist auch eine Komponente von Sonnenschutzmitteln, da zusammen mit Titan -Dioxid -Nanopartikeln₂, Blockieren Sie die Sonne ultraviolette Strahlung. Ebenso fungiert es als dickerer Agent, so dass es in bestimmten klaren Make -ups, Lotionen, Emaille, Talcos und Seifen ist.

Auf der anderen Seite ist ZnO eine fünfzehn Quelle, die in Nahrungsergänzungsmitteln und Vitaminprodukten sowie in Müsli verwendet wird.

Antibakteriell

Nach der Morphologie seiner Nanopartikel kann das ZnO unter ultraviolettem Strahlung aktiviert werden, um Wasserstoffperoxide oder reaktive Spezies zu erzeugen, die die Zellmembranen von Mikroorganismen schwächen.

In diesem Fall kreuzen die verbleibenden Nanopartikel von ZnO das Zytoplasma und beginnen mit dem Kompendium von Biomolekülen zu interagieren.

Aus diesem Grund können nicht alle Nanopartikel in Sonnenschutzkompositionen verwendet werden, sondern nur diejenigen, denen die antibakterielle Aktivität fehlt.

Produkte mit dieser Art von ZnO werden zugeteilt, mit löslichen polymeren Materialien bedeckt, um Infektionen, Wunden, Geschwüre, Bakterien und sogar Diabetes zu behandeln.

Pigmente und Beschichtungen

Das als Cinco Blanco bekannte Pigment ist das ZnO, das zu mehreren Gemälden und Beschichtungen hinzugefügt wird, um die Metalloberflächen vor Korrosion zu schützen, wo sie aufgetragen werden. Zum Beispiel werden abhängige ZnO -Beschichtungen verwendet, um verzinktes Eisen zu schützen.

Andererseits wurden diese Beschichtungen auch auf dem Glas der Fenster verwendet, um zu verhindern, dass Wärme eindringt (falls es im Ausland ist) oder eintritt (wenn im Inneren). Es schützt auch einige Polymer- und Textilmaterialien vor seiner Verschlechterung durch Wirkung von Sonnenstrahlung und Wärme.

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Bioimaging

Es wurde untersucht.

Zusatzstoff

ZnO findet auch als Additiv in Gummi, Zemente, dentifrischen Materialien, Glas und Keramiken verwendet.

Wasserstoffsulfid -Eliminator

ZnO eliminiert die unangenehmen Gase von H₂S, hilft, einige Gase -Emanationen zu entlasten:

ZnO + h₂S → Zns + H₂ENTWEDER

Risiken

Finchoxid als solches ist eine nicht -toxische und harmlose Verbindung, sodass die umsichtige Manipulation seines Feststoffs kein Risiko darstellt.

Das Problem liegt jedoch in seinem Rauch, denn obwohl es bei hohen Temperaturen sich zersetzt, werden die RAV -Dämpfe die Lunge und verursachen eine Art "Metallfieber". Diese Krankheit ist durch die Symptome von Husten, Fieber, Unterdrückungsgefühl in der Brust und einem konstanten metallischen Geschmack im Mund gekennzeichnet.

Es ist auch nicht Krebs, und die Cremes, die es enthalten, haben nicht gezeigt, dass sie die Absorption von Zink in der Haut erhöhen, so dass ZnO -basierte Sonnen als sicher angesehen werden; Es sei denn, es gibt allergische Reaktionen, die in diesem Fall die Verwendung stoppen müssen.

In Bezug auf bestimmte Nanopartikel, die zur Bekämpfung von Bakterien bestimmt sind, können diese negativen Effekte ausüben, wenn sie nicht ordnungsgemäß zu ihrem Handlungsort transportiert werden.

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