Struktur Zink Oxide (ZnO), sifat, kegunaan, risiko

Dia zink oksida Ia adalah sebatian bukan organik yang formula kimia adalah ZnO. Ia hanya terdiri daripada ion Zn²⁺ I^2- dalam nisbah 1: 1; Walau bagaimanapun, rangkaian kristalnya dapat membentangkan kekosongan atau^2-, yang memberikan kecacatan struktur tempat yang mampu mengubah warna kristal sintetiknya.

Secara komersil ia diperolehi sebagai pepejal putih berdebu (imej yang lebih rendah), yang berlaku secara langsung dari pengoksidaan zink logam oleh proses Perancis; atau tertakluk kepada pengurangan carbothermic kepada bijih zink, sehingga wap mereka kemudian mengoksidakan dan mengakhiri menguatkan.

Kaca jam dengan zink oksida. Sumber: Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Kaedah penyediaan ZnO lain terdiri daripada precipitating hidroksida mereka, Zn (OH)₂, Dari penyelesaian zink yang berair. Juga, filem halus atau nanopartikel yang bervariasi secara morfologi boleh disintesis oleh teknik yang lebih canggih seperti pemendapan kimia wap mereka.

Oksida logam ini ditemui dalam alam semula jadi sebagai mineral zinit, yang kristalnya biasanya kuning atau oren kerana kekotoran logam. Kristal ZnO dicirikan dengan menjadi piezoelektrik, thermochromatic, luminescent, kutub, dan juga mempunyai band tenaga yang sangat luas dalam sifat semikonduktor mereka.

Secara struktural, isomorfik kepada zink sulfida, ZnS, mengamalkan kristal heksagon dan padu yang serupa dengan Wurzita dan Blenda, masing -masing. Di dalamnya terdapat watak kovalen tertentu dalam interaksi antara Zn²⁺ I^2-, yang menjadikan pengagihan beban heterogen dalam kristal ZnO.

Kajian mengenai sifat dan penggunaan ZnO meluas ke bidang fizik, elektronik dan bioperubatan. Kegunaan yang paling mudah dan paling sehari -hari tidak disedari dalam komposisi krim muka dan produk kebersihan peribadi, serta di tabir matahari.

[TOC]

Struktur

Polymorphs

ZnO mengkristal dalam keadaan tekanan dan suhu normal dalam struktur heksagon wurzite. Dalam struktur ini ion Zn²⁺ I^2- Mereka diatur dalam lapisan alternatif, sehingga masing -masing berakhir dikelilingi oleh tetrahedron, yang mempunyai ZnO₄ atau ozn₄, masing -masing.

Juga, dengan menggunakan "templat" atau sokongan padu, ZnO boleh dikristalisasi dalam struktur padu zink campuran; yang, seperti wurzita, sepadan dengan struktur isomorfik (sama di ruang tetapi dengan ion yang berbeza) zink sulfida, ZnS.

Sebagai tambahan kepada kedua -dua struktur ini (Wurzita dan Blenda), ZnO di bawah tekanan tinggi (sekitar 10 GPa) mengkristal dalam struktur Gema Sal, sama seperti NaCl.

Boleh melayani anda: Rujukan Elektrod: Ciri, Fungsi, Contoh

Interaksi

Interaksi antara Zn²⁺ I^2- Mereka membentangkan watak kovalensi tertentu, jadi sebahagiannya ada ikatan kovalen Zn-O (kedua-dua atom dengan hibridisasi SP³), dan disebabkan oleh penyimpangan tetrahedra, mereka menunjukkan momen dipole yang menambah tarikan ionik kristal ZnO.

Struktur Blenda (kiri) dan Wurzita (kanan) ZnO. Sumber: Gabriel Bolívar.

Anda mempunyai imej atas untuk menggambarkan tetrahedra yang disebutkan di atas untuk struktur ZnO.

Perbezaan antara struktur Blenda dan Wurzita juga terletak pada apa yang dapat anda lihat dari atas, ion tidak dijumpai terkejut. Sebagai contoh, di Wurzita, dapat dilihat bahawa sfera putih (Zn²⁺) berada di atas sfera merah (atau^2-). Sebaliknya, dalam struktur padu campuran ia tidak berlaku kerana terdapat tiga lapisan: A, B dan C bukan hanya dua.

Morfologi nanopartikel

Zno's Crystals Walaupun mereka cenderung mempunyai struktur heksagon wurzite, berkenaan dengan morfologi nanopartikel mereka adalah satu lagi cerita. Bergantung pada parameter dan kaedah sintesis, ini boleh mengguna pakai bentuk yang bervariasi seperti rod, plat, daun, sfera, bunga, tali pinggang, jarum, antara lain.

Sifat

Penampilan fizikal

Pepejal putih, tandas dan rasa pahit pepejal. Secara semula jadi ia boleh dikristalisasi, dengan kekotoran logam, sebagai mineral zincita. Sekiranya kristal seperti itu putih, mereka mempunyai thermochromism, yang bermaksud bahawa ketika mereka berubah warna: dari putih hingga kuning.

Begitu juga, kristal sintetik mereka boleh menunjukkan warna kemerahan atau kehijauan bergantung kepada komposisi oksigen stoikiometrik mereka; iaitu lubang atau kekosongan yang disebabkan oleh kekurangan anion atau^2- secara langsung mempengaruhi cara bagaimana cahaya berinteraksi dengan rangkaian ion.

Jisim molar

81,406 g/mol

Takat lebur

1974 ºC. Pada suhu ini, penguraian haba menderita dengan melepaskan oksigen zink dan molekul atau oksigen gas.

Ketumpatan

5.1 g/cm³

Kelarutan air

ZnO hampir tidak larut di dalam air, hampir tidak menimbulkan penyelesaian dengan kepekatan 0.0004% hingga 18 ° C.

Anfoterisme

ZnO boleh bertindak balas dengan asid dan asas. Apabila ia bertindak balas dengan asid dalam larutan akueus, kelarutannya meningkat apabila garam larut terbentuk di mana Zn²⁺ berakhir dengan kompleks dengan molekul air: [Zn (oh₂)₆]²⁺. Sebagai contoh, ia bertindak balas dengan asid sulfurik untuk menghasilkan zink sulfat:

ZnO + H₂SW₄ → ZnSO₄ + H₂Sama ada

Begitu juga bertindak balas dengan asid lemak untuk membentuk garam masing -masing, seperti stearate dan zink palmitate.

Boleh melayani anda: Reaksi yang tidak dapat dipulihkan: Ciri dan Contoh

Dan apabila ia bertindak balas dengan asas, di hadapan air, garam chisal dibentuk:

ZnO + 2NAOH + H₂O → na₂[Zn (OH)₄]

Kapasiti haba

40.3 J/K · mol

Jurang tenaga langsung

3.3 eV. Nilai ini dibuat oleh semikonduktor jalur lebar, yang mampu beroperasi di bawah medan elektrik yang sengit. Ia juga membentangkan ciri -ciri sebagai semikonduktor jenis n, yang belum dapat menjelaskan alasan bahawa terdapat sumbangan tambahan elektron dalam strukturnya.

Oksida ini dibezakan oleh sifat optik, akustik dan elektroniknya, terima kasih yang dianggap sebagai calon untuk aplikasi yang berpotensi yang berkaitan dengan pembangunan peranti optoelektronik (sensor, laser, sel fotovoltaik). Sebab sifat tersebut melarikan diri dari bidang fizik.

Aplikasi

Ubat

Lima oksida telah digunakan sebagai bahan tambahan dalam banyak krim putih untuk rawatan kerengsaan, acnes, dermatitis, lecet dan retak di kulit. Di kawasan ini, penggunaannya untuk melegakan kerengsaan yang disebabkan oleh lampin di kulit bayi yang popular.

Ia juga merupakan komponen pelindung matahari, kerana bersama -sama dengan nanopartikel titanium dioksida₂, Bantu menyekat sinaran ultraviolet matahari. Begitu juga, ia bertindak sebagai ejen yang lebih tebal, jadi ia adalah solek, losyen, enamel, talcos dan sabun yang jelas.

Sebaliknya, ZnO adalah sumber lima belas yang digunakan dalam makanan tambahan dan produk vitamin, serta dalam bijirin.

Antibakteria

Menurut morfologi nanopartikelnya, ZnO dapat diaktifkan di bawah sinaran ultraviolet untuk menghasilkan hidrogen peroksida atau spesies reaktif yang melemahkan membran sel mikroorganisma.

Apabila ini berlaku, baki nanopartikel ZnO menyeberangi sitoplasma dan mula berinteraksi dengan kompendium biomolekul yang membentuk sel, mengakibatkan akibat apoptosisnya.

Itulah sebabnya tidak semua nanopartikel boleh digunakan dalam komposisi pelindung matahari, tetapi hanya yang kekurangan aktiviti antibakteria.

Produk dengan jenis ZnO ini diperuntukkan, ditutup dengan bahan polimer yang larut, untuk merawat jangkitan, luka, ulser, bakteria dan juga diabetes.

Pigmen dan salutan

Pigmen yang dikenali sebagai Cinco Blanco adalah ZnO, yang ditambah kepada beberapa lukisan dan salutan untuk melindungi permukaan logam dari kakisan di mana ia digunakan. Sebagai contoh, lapisan ZnO ketagih digunakan untuk melindungi besi tergalvani.

Sebaliknya, salutan ini juga telah digunakan pada kaca tingkap untuk mengelakkan haba dari menembusi (jika ada di luar negara) atau masukkan (jika di dalam). Ia juga melindungi beberapa bahan polimer dan tekstil dari kemerosotannya dengan tindakan sinaran suria dan haba.

Boleh melayani anda: kalium (k)

Bioimaging

Pengesahan nanopartikel ZnO telah dikaji untuk digunakan dalam bioimaging, dengan itu mengkaji melalui lampu biru, hijau atau oren yang memancarkan, struktur dalaman sel -sel.

Aditif

ZnO juga dapat digunakan sebagai bahan tambahan dalam karet, simen, bahan gigi, kaca dan seramik, kerana titik lebur yang lebih rendah dan, oleh itu, berkelakuan seperti ejen pengasas.

Hydrogen Sulphide Eliminator

ZnO menghilangkan gas yang tidak menyenangkan H₂S, membantu desulfur beberapa emanasi gas:

ZnO + H₂S → ZnS + H₂Sama ada

Risiko

Finch Oxide seperti itu adalah sebatian yang tidak toksik dan tidak berbahaya, jadi manipulasi yang berhemat padatnya tidak mewakili risiko.

Masalahnya bagaimanapun terletak pada asapnya, kerana walaupun pada suhu tinggi ia terurai, wap Rav akhirnya mencemarkan paru -paru dan menyebabkan sejenis "demam logam". Penyakit ini dicirikan oleh gejala batuk, demam, perasaan penindasan di dada, dan rasa logam yang berterusan di mulut.

Nor adalah Cancerigen, dan krim yang mengandungi ia tidak menunjukkan bahawa mereka meningkatkan penyerapan zink dalam kulit, sehingga matahari berasaskan ZnO dianggap selamat; Kecuali terdapat tindak balas alah, yang dalam hal itu mesti menghentikan penggunaannya.

Mengenai nanopartikel tertentu yang ditakdirkan untuk memerangi bakteria, ini boleh memberi kesan negatif jika mereka tidak diangkut dengan betul ke tapak tindakan mereka.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Zink oksida. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Hadis Morkoç dan ümit Özgur. (2009). Zink oksida: asas, bahan dan teknologi peranti. [Pdf]. Pulih dari: permohonan.Wiley-VCH.dari
4. Parihar, m. Raja dan r. Paulose. (2018). Kajian ringkas mengenai sifat struktur, elektrik dan elektrokimia nanopartikel zink oksida. [Pdf]. Pulih dari: ipme.Ru
5. Ke. Rodnyi dan saya. V. Khodyuk. (2011). Sifat optik dan luminescence zink oksida. Pulih dari: arxiv.org
6. Siddiqi, k. S., Ur rahman, ke., Tajuddin, & Husen, a. (2018). Sifat nanapartikel zink oksida dan aktiviti ES terhadap mikrob. Surat Penyelidikan Nanoscale, 13 (1), 141. Doi: 10.1186/S11671-018-2532-3
7. ChemicsAfetyFacts. (2019). Zink oksida. Pulih dari: bahan kimia.org
8. Jinhuan Jiang, Jiang Pi, dan Jiye Cai. (2018). Memajukan nanopartikel zink oksida untuk aplikasi bioperubatan. Kimia dan Aplikasi Bioinorganik, Vol. 2018, ID Artikel 1062562, 18 halaman. doi.org/10.1155/2018/1062562