Oxid de zinc

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Oxid de zinc
Aspectul oxidului de zinc
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută ZnO
Masa moleculară ( u ) 81,37
Aspect alb solid
numar CAS 1314-13-2
Numărul EINECS 215-222-5
PubChem 14806
DrugBank DB09321
ZÂMBETE
O=[Zn]
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs ) 5,4 (20 ° C)
Solubilitate în apă (20 ° C) insolubil
Temperatură de topire 1.970 ° C (~ 2.243 K)
Informații de siguranță
Simboluri de pericol chimic
periculos pentru mediu
Atenţie
Fraze H 410
Sfaturi P 273 [1]

Oxidul de zinc este un compus chimic anorganic , oxidul de zinc , cu formula ZnO . La temperatura camerei apare ca un solid alb inodor.

Este aproape complet insolubil în apă, dar este foarte solubil în soluții acide sau alcaline . Se găsește adesea comercial sub formă de cristale hexagonale ale unei pulberi albe cunoscute în mod obișnuit sub denumirea de alb de zinc . Rămâne alb atunci când este expus hidrogenului sulfurat sau luminii ultraviolete . Oxidul de zinc cristalin prezintă efectul piezoelectric și este termocrom (schimbă culoarea de la alb la galben când este încălzit și devine alb din nou când este răcit). Oxidul de zinc se descompune în vapori de zinc și oxigen în jurul anului 1975 ° C. ZnO mono-cristalin este aproape transparent. Fumurile de oxid de zinc sunt generate atunci când bronzul este topit, deoarece punctul de topire al bronzului este aproape de punctul de fierbere al zincului [2] . Expunerea la oxid de zinc în aer (chiar și în timp ce se topește) poate provoca o boală a sistemului nervos cunoscută sub denumirea de febră de fum din metal [3] .

Oxidul de zinc apare în mod natural ca zincit mineral.

Utilizări chimice

Oxid de zinc observat la microscopul electronic cu scanare

Oxidul de zinc amestecat cu aproximativ 0,5% oxid de fier (III) (Fe 2 O 3 ) este cunoscut sub numele de calamină și este utilizat în „ loțiunea de calamină ”. Există, de asemenea, două minerale, cum ar fi smithsonitul și hemimorfitul , care au fost numite istoric calamină. Vezi: calamina (mineral) .

Peroxidul de zinc, ZnO 2 .½ H 2 O, este o pulbere albă până la galbenă utilizată în unguentele antiseptice .

Zincul alb este folosit ca pigment în vopsea și este mai opac decât litopona , dar mai puțin opac decât dioxidul de titan . Se folosește la suprafața hârtiei . Albul China este o nuanță specială de alb de zinc utilizat în pigmenții picturii artistice. Pigmentul folosit în scopuri artistice se caracterizează printr-o putere de acoperire moderată, nu foarte marcată. Cu un ton rece și uscare lentă, produce o peliculă nu foarte rezistentă și elastică și are un ton rece, în unele cazuri tendind spre albastru. În producția de culori există obiceiul de a-l tăia cu dioxid de titan, pentru a-l face mai opac și pentru a limita fragilitatea sa intrinsecă. Rezistența sa la lumină este excelentă și foarte bună împotriva agenților atmosferici. Solubil în soluții acide și bazice, are tendința de a se transforma în carbonat de zinc; această înclinație nu creează însă probleme, deoarece substanța rezultată este la fel de albă. Are o compatibilitate aproape absolută cu toți pigmenții, chiar și cei mai delicati și problematici, dar și o ușoară tendință de a accelera estomparea unor pigmenți organici sintetici (de exemplu, unii galbeni și roșii azoici și disazoici). Măcinarea artizanală - doar cu ulei - a pigmentului, atunci când doriți să obțineți o culoare uleioasă obișnuită, ar trebui efectuată teoretic (ca pentru toți albii) cu un ulei ușor îngălbenit, cum ar fi uleiul de mac. Cu toate acestea, numai uleiul de mac produce un aluat cu un TAC excesiv de scurt, similar în consistență cu untul rece, ceea ce face măcinarea în sine destul de problematică și neplăcută. Această înclinație poate fi corectată adăugând o cantitate foarte limitată, chiar și câteva picături, de un alt ulei (de exemplu ulei de șofrănel sau ulei de in limpezit), care în doze mici nu va crea probleme. Este posibil să-l utilizați cu diverse tehnici de vopsire, slabe și grase, fără contraindicații speciale.

Deoarece reflectă atât razele UVA, cât și razele UVB ale luminii ultraviolete , oxidul de zinc poate fi utilizat în produse cosmetice sau medicamente pentru a proteja împotriva „ arsurilor solare și a altor leziuni ale pielii cauzate de UV în Uniunea Europeană în 2015 nu este totuși, printre produsele de protecție solară autorizate pentru produse cosmetice. folosiți [4] .

Oxidul de zinc și acidul stearic sunt ingrediente importante în fabricarea comercială a articolelor din cauciuc . Un amestec adecvat dintre aceste două substanțe permite o fabricare mai rapidă și mai controlabilă a cauciucului. Oxidul de zinc poate fi folosit și ca umplutură în multe amestecuri de cauciuc.

Oxidul de zinc este un semiconductor cu o energie gap de 3,37 eV (368 nm la temperatura camerei, la marginea violet profund / ultraviolet). O utilizare obișnuită a ZnO este în senzorii de scurgere a gazului . Din 2003 , a fost utilizat în ultimele cercetări tehnologice pentru a construi LED-uri albastre și tranzistoare transparente cu film subțire .

Filmele semiconductoare dopate de tip N sunt adesea folosite în tehnologie ca pelicule subțiri, unde oxidul de zinc acționează ca un TCO (oxid conductiv transparent). Dopajul de tip n se realizează prin introducerea de defecte în interstitiu constând din atomi de hidrogen sau zinc . Decalajele de oxigen nu mai sunt considerate a contribui la conductivitatea „de tip n ”, deoarece aceste niveluri sunt prea adânci în decalajul de bandă. Dopajul de tip P este dificil de realizat și este în prezent un domeniu deschis de cercetare. Celulele solare cu film subțire, LCD-urile și panourile cu afișaj plat sunt aplicații tipice ale acestui material. Oxidul de zinc cu film subțire este transparent și conductiv și, prin urmare, poate fi utilizat ca electrod transparent. Oxidul de staniu de indiu este un alt tip de oxid conductiv transparent folosit adesea în microelectronică.

ZnO a fost, de asemenea, luat în considerare pentru aplicațiile de spintronică (electronică bazată pe spin) datorită teoriilor referitoare la feromagnetismul său la temperatura camerei. S-au făcut multe studii asupra feromagnetismului, dar prezența magnetismului în semiconductorii diluați rămâne o întrebare nerezolvată în fizică și chimie.

Straturile de ZnO sunt depuse în principal prin tehnici de pulverizare și depunere chimică de vapori . A doua metodă permite creșterea unui strat brut, capabil să difuzeze lumina, crescând eficiența celulelor solare.

Recent, ZnO a fost observat ca un reactiv pentru reacția de acilare Friedel-Craft .

Utilizări în medicină

Oxidul de zinc este utilizat extern în medicină, în creme împotriva roșeaței, cum ar fi erupțiile cutanate sau pentru a preveni ulcerele de presiune. Aceste creme pot fi înregistrate ca medicamente și, eventual, pentru a fi preparate în farmacii sau produse cosmetice. În aceste creme, concentrația de oxid de zinc este de obicei în jur de 10%, dar în unele cazuri ( pasta lui Hoffmann ) ajunge chiar la 50%. Cremele sunt, de asemenea, adesea folosite pentru a crea un bandaj cu oxid de zinc , care este un tip special de bandaj utilizat pentru tratamentul ulcerelor piciorului.

O altă utilizare a oxidului de zinc profită de acțiunea sa antiseboreică, în asociere cu acid salicilic (pastă Lassar), pentru tratamentul acneei.

Coeficientul piroelectric

  • Coeficient primar piroelectric : -6,8 µC / m² · K
  • coeficient piroelectric secundar: -2,5 µC / m² · K
  • coeficientul piroelectric global: -9,4 µC / m² · K

Metode de producție

Oxidul de zinc este produs de oxidarea vaporilor de zinc metalici la temperaturi ridicate. Există două metode: cea directă și cea indirectă .

Metoda indirectă

Zincul metalic este vaporizat în recipiente etanșe speciale, rezistente la temperaturi ridicate. Vaporii metalici ai zincului reacționează cu oxigenul din aer pentru a forma oxid de zinc.

Metoda directă

Mineralele care conțin zinc sau sulfit încălzit concentrat sunt amestecate cu cărbune. Într-un cuptor de reducere, minereul este redus la zinc metalic și zincul vaporizat reacționează cu oxigenul pentru a forma oxidul, ZnO.

Producția din punct de vedere chimic

„Albul de zinc” sau oxidul de zinc se obține din procesul de producție. „Albul de zinc” se obține cu așa-numitul proces „francez” din zinc și oxigen atmosferic.

Oxidul de zinc poate fi alternativ produs cu așa-numitul "proces american" din zinc pur sau din resturi de Zn, prin "prăjire", prin reducere cu carbon și reoxidare directă, sau pe cale umedă prin precipitarea hidroxizilor sau a carbonaților , produsă începând de la săruri de zinc și calcinare ulterioară.

Oxidul de zinc poate fi obținut prin arderea zincului. Oxidul poate fi obținut într-o formă filiformă și lână ( Lana philosophia ).

2 Zn (s) + O 2 (g) → 2 ZnO (s)
Zincul este oxidat în oxid de zinc de acid sulfuric .

Poate fi obținut prin incinerare ( piroliză ) din hidroxid de zinc, carbonat de zinc sau azotat de zinc :

Zn (OH) 2 (s) → ZnO (s) + H 2 O (l)
La temperaturi ridicate, hidroxidul de zinc se descompune în apă și oxid de Zn.
ZnCO 3 (s) → ZnO (s) + CO 2 (g)
Prin incinerarea carbonatului de zinc, se obțin oxid de Zn și dioxid de carbon .

Arderea sulfurii de zinc dă oxid de Zn:

2 ZnS (s) + 3 O 2 (g) → 2 ZnO (s) + 2 SO 2 (g)

În funcție de tipul de reacție chimică , oxidul de zinc are calități diferite. Producția industrială de pigmenți cu oxid de zinc este adesea însoțită de utilizarea plumbului care justifică simbolul de pericol Xn (dăunător sănătății).

Utilizare în cultura de masă

Oxidul de zinc și tu (Zinc Oxide and You) este o schiță a filmului satiric The Kentucky Fried Movie (The Kentucky Fried Movie, 1977 ) de John Landis . Schița reproduce un film educațional fals pentru copiii de liceu din Statele Unite, unde o gospodină vede o serie de obiecte din bucătăria ei dispărând pe măsură ce crainicul intonează melodia „fără oxid de zinc, nu vei avea ...”, cu rezultate cascade catastrofale. La sfârșitul schiței, un semn anunță titlul următorului film educațional fictiv, Reconstruirea casei tale .

Notă

  1. ^ Foaie informativă oxid de zinc pe IFA-GESTIS Arhivat 16 octombrie 2019 la Arhiva Internet .
  2. ^ ( RO ) [1]
  3. ^(EN) Copie arhivată pe du.edu. Adus la 23 august 2006 (arhivat din original la 27 august 2006) .
  4. ^ Anexa VI la regulament: Protecții solare permise în produsele cosmetice

Bibliografie

  • Physics Today , volumul 58 , nr. 8 , p. 33, august 2005.
  • Posturi vacante de oxigen în ZnO , A. Janotti și CG Van de Walle, Appl. Fizic. Lett. 87, 122102 (2005).

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tesauro BNCF 31321 · LCCN (EN) sh90003294 · GND (DE) 4190864-8 · BNF (FR) cb14554367p (dată) · NDL (EN, JA) 01.088.449