Δομή σουλφιδίου ψευδαργύρου (ZnS), ιδιότητες, ονοματολογία, χρήσεις

Το θειούχο ψευδάργυρο είναι μια ανόργανη ένωση του τύπου Ζ_nS, που σχηματίζεται από κατιόντα Zn²⁺ και τα ανιόντα S^2-. Βρίσκεται στη φύση κυρίως ως δύο μέταλλα: ο βουρτζίτης και ο σαλλερίτης (ή το μίγμα ψευδαργύρου), ο δε τελευταίος είναι η κύρια μορφή του.

Ο σφαλερίτης εμφανίζεται στη φύση του μαύρου χρώματος λόγω των ακαθαρσιών που παρουσιάζει. Σε καθαρή μορφή έχει λευκούς κρυστάλλους, ενώ το wurtzite έχει γκριζωπο-λευκούς κρυστάλλους.

Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου είναι αδιάλυτο στο νερό. Μπορεί να προκαλέσει περιβαλλοντική ζημιά καθώς διεισδύει στο έδαφος και μολύνει τα υπόγεια ύδατα και τα ρεύματα.

Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου μπορεί να παράγεται, μεταξύ άλλων αντιδράσεων, με διάβρωση και εξουδετέρωση.

Με διάβρωση:

Zn + Η₂S => ZnS + Η₂

Με την εξουδετέρωση:

H₂S + Zn (OH)₂ => Ζηδ + 2Η₂Ο

Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου είναι ένα φωσφορίζον άλας, το οποίο του δίνει την ικανότητα πολλαπλών χρήσεων και εφαρμογών. Επιπλέον, είναι ένας ημιαγωγός και ένας φωτοκαταλύτης.

Ευρετήριο

• 1 Δομή
  • 1.1 Σύνθεση ψευδαργύρου
  • 1.2 Wurzita
• 2 Ιδιότητες
  • 2.1 Χρώμα
  • 2.2 Σημείο τήξης
  • 2.3 Διαλυτότητα στο νερό
  • 2.4 Διαλυτότητα
  • 2.5 Πυκνότητα
  • 2.6 Σκληρότητα
  • 2.7 Σταθερότητα
  • 2.8 Αποσύνθεση
• 3 Ονοματολογία
  • 3.1 Συστηματικές και παραδοσιακές ονοματολογίες
• 4 Χρήσεις
  • 4.1 Ως χρωστικές ή επικαλύψεις
  • 4.2 Λόγω της φωσφορισμού του
  • 4.3 Ημιαγωγός, φωτοκαταλύτης και καταλύτης
• 5 Αναφορές

Δομή

Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου υιοθετεί κρυσταλλικές δομές που διέπονται από ηλεκτροστατικά σημεία έλξης μεταξύ του κατιόντος Zn²⁺ και το ανιόν S^2-. Αυτά είναι τα δύο: η σφαιρίνη ή το ψευδάργυρο, και η βούρτζη. Και στα δύο ιόντα μειώνεται στο ελάχιστο η απόρριψη μεταξύ ιόντων ίσων φορτίων.

Το μίγμα ψευδαργύρου είναι το πιο σταθερό σε συνθήκες χερσαίας πίεσης και θερμοκρασίας. και ο βούρτζης, ο οποίος είναι λιγότερο πυκνός, προκύπτει από την κρυσταλλική αναδιάταξη λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας.

Οι δύο δομές μπορούν να συνυπάρχουν σε ένα ίδιο στερεό του ZnS την ίδια στιγμή, αν και, πολύ αργά, ο wurzite θα καταλήξει να υπερισχύει.

Ψευδαργύρου Blende

Η επάνω εικόνα δείχνει το κυβικό τεμάχιο μονάδας που είναι κεντραρισμένο στις όψεις της δομής του μίγματος ψευδαργύρου. Οι κίτρινες σφαίρες αντιστοιχούν στα ανιόντα S^2-, και τα γκρίζα στα κατιόντα Zn²⁺, που βρίσκεται στις γωνίες και στα κέντρα των πλευρών του κύβου.

Σημειώστε τις τετραεδρικές γεωμετρίες γύρω από τα ιόντα. Το μίγμα ψευδαργύρου μπορεί επίσης να αντιπροσωπεύεται από αυτά τα τετράεδρα, των οποίων οι οπές μέσα στον κρύσταλλο έχουν την ίδια γεωμετρία (τετραεδρικές οπές).

Επίσης, εντός των κυττάρων μονάδας επιτυγχάνεται η σχέση ZnS. δηλαδή, αναλογία 1: 1. Έτσι, για κάθε κατιόν Zn²⁺ υπάρχει ένα ανιόν S^2-. Στην εικόνα μπορεί να φαίνεται ότι οι γκρίζες σφαίρες αφθονούν, αλλά στην πραγματικότητα όταν βρίσκονται στις γωνίες και το κέντρο των όψεων του κύβου, μοιράζονται άλλα κύτταρα.

Για παράδειγμα, εάν παίρνετε τις τέσσερις κίτρινες σφαίρες που βρίσκονται μέσα στο κιβώτιο, τα "κομμάτια" όλων των γκρίζων σφαιρών γύρω σας πρέπει να προσθέσουν το ίδιο (και κάνουν), τέσσερα. Με αυτό τον τρόπο στην κυψέλη κυβικών μονάδων υπάρχουν τέσσερις Zn²⁺ και τέσσερα S^2-, ικανοποιώντας τη στοιχειομετρική αναλογία ZnS.

Είναι επίσης σημαντικό να τονίσουμε ότι υπάρχουν τετραεδρικές τρύπες μπροστά και πίσω από τις κίτρινες σφαίρες (ο χώρος που τις χωρίζει μεταξύ τους).

Wurzita

Σε αντίθεση με τη δομή του μίγματος ψευδαργύρου, ο βούρτζης υιοθετεί ένα εξαγωνικό κρυσταλλικό σύστημα (κορυφαία εικόνα). Αυτό είναι λιγότερο συμπαγές, έτσι ώστε το στερεό έχει χαμηλότερη πυκνότητα. Τα ιόντα στον βούρτσιτο έχουν επίσης τετραεδρικά περιβάλλοντα και αναλογία 1: 1 που ταιριάζει με τον τύπο ZnS.

Ιδιότητες

Χρώμα

Μπορεί να παρουσιαστεί με τρεις τρόπους:

-Ο βούρτζης, με λευκούς και εξαγωνικούς κρυστάλλους.

-Ο σφαλερίτης, με κρυστάλλους λευκού και γκρίζου χρώματος και κυβικούς κρυστάλλους.

-Ως λευκή έως γκριζωπή λευκή ή κιτρινωπή σκόνη και κυβικά κιτρινωπά κρύσταλλα.

Σημείο τήξης

1700 ° C.

Διαλυτότητα στο νερό

Σχεδόν αδιάλυτο (0,00069 g / 100 ml στους 18 ° C).

Διαλυτότητα

Αδιάλυτο σε αλκάλια, διαλυτό σε αραιά ανόργανα οξέα.

Πυκνότητα

Σφαλερίτης 4,04 g / cm³ και wurtzite 4,09 g / cm³.

Σκληρότητα

Έχει σκληρότητα 3 έως 4 στην κλίμακα Mohs.

Σταθερότητα

Όταν περιέχει νερό, οξειδώνεται αργά σε θειικό άλας. Σε ξηρό περιβάλλον είναι σταθερό.

Αποσύνθεση

Όταν θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες εκπέμπει τοξικούς ατμούς ψευδαργύρου και οξειδίων του θείου.

Ονοματολογία

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του Zn είναι [Ar] 3d¹⁰4s². Η απώλεια των δύο ηλεκτρονίων της τροχιάς του 4s είναι σαν το κατιόν Zn²⁺ με τις πλήρεις τροχιές του. Ως εκ τούτου, δεδομένου ότι ηλεκτρονικά το Zn²⁺ είναι πολύ πιο σταθερό από το Zn⁺, έχει μόνο σθένος +2.

Ως εκ τούτου να παραλείπεται για απόθεμα ονοματολογίας, η προσθέστε του περικλείεται σε παρενθέσεις και λατινικούς αριθμούς σθένους θειούχου ψευδαργύρου (II).

Συστηματικές και παραδοσιακές ονοματολογίες

Υπάρχουν όμως και άλλοι τρόποι για να καλέσετε το ZnS εκτός από αυτό που προτείνεται ήδη. Στη συστηματική, ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου καθορίζεται με τους ελληνικούς αριθμητές. με τη μόνη εξαίρεση του στοιχείου στα δεξιά όταν είναι μόνο ένα. Έτσι, το ZnS ονομάζεται: μαϊμούΣουλφίδιο ψευδαργύρου (και όχι μονοσουλφίδιο μονοζυγίου).

Όσον αφορά την παραδοσιακή ονοματολογία, ο ψευδάργυρος με μοναδικό σθένος +2, προστίθεται προσθέτοντας το suffix -ico. Ως αποτέλεσμα, το παραδοσιακό του όνομα αποδεικνύεται ότι είναι: Σουλφίδιο ψευδαργύρουico.

Χρησιμοποιεί

Ως χρωστικές ή επικαλύψεις

-Το Sachtolith είναι μια λευκή χρωστική που παρασκευάζεται με θειούχο ψευδάργυρο. Χρησιμοποιείται σε στόκ, μαστίχες, στεγανωτικά, κάτω καλύμματα, χρώματα λατέξ και σήμανση.

Τους σε συνδυασμό με χρωστικές που απορροφούν υπεριώδες φως, όπως το τιτάνιο ή χρωστικές μικρο διαφανές οξείδιο του σιδήρου, είναι αναγκαία η χρήση σε ανθεκτική στις καιρικές συνθήκες πιγμέντα.

-Όταν το ZnS εφαρμόζεται σε λατέξ ή βαφές με υφή, έχει παρατεταμένη μικροβιοκτόνο δράση.

-Λόγω της υψηλής σκληρότητας και αντοχή στη θραύση, διάβρωση, η βροχή ή η σκόνη του, το καθιστά κατάλληλο για εξωτερική υπέρυθρες παράθυρα ή πλαίσια αεροσκάφους.

-Το ZnS χρησιμοποιείται στην επίστρωση των στροφείων που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά των ενώσεων, για τη μείωση της φθοράς. Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή μελανιών εκτύπωσης, μονωτικών ενώσεων, θερμοπλαστικής χρωματισμού, πλαστικών ανθεκτικών στη φλόγα και λαμπτήρων ηλεκτροφωταύγειας.

-Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου μπορεί να είναι διαφανές και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράθυρο για ορατά οπτικά και υπέρυθρα οπτικά συστήματα. Χρησιμοποιείται σε συσκευές νυχτερινής όρασης, σε οθόνες τηλεόρασης, σε οθόνες ραντάρ και σε φθορίζουσες επικαλύψεις.

-Το ντόπινγκ του ZnS με Cu χρησιμοποιείται στην παραγωγή πάνελ ηλεκτροφωταύγειας. Επιπλέον, χρησιμοποιείται σε πυραυλική πρόωση και βαρυμετρία.

Λόγω της φωσφορισμού του

-Η φωσφορίζοντάς του χρησιμοποιείται για τη βαφή των χεριών του ρολογιού και έτσι απεικονίζει τον χρόνο στο σκοτάδι. επίσης σε χρώματα για παιχνίδια, σε πινακίδες έκτακτης ανάγκης και σε προειδοποιήσεις κυκλοφορίας.

Φωσφορισμός επιτρέπει τη χρήση θειούχου ψευδαργύρου σε καθοδικούς σωλήνες και τις οθόνες των ακτίνων Χ για να λάμψει σε σκοτεινές κηλίδες. Το χρώμα του φωσφορισμού εξαρτάται από τον ενεργοποιητή που χρησιμοποιείται.

Ημιαγωγός, φωτοκαταλύτης και καταλύτης

-Ο σφαλερίτης και ο wurtzite είναι ημιαγωγοί ευρυζωνικής σχισμής. Σφαλερίτη έχει ένα διάκενο ζώνης του 3,54 eV, ενώ η wurtzite έχει ένα διάκενο ζώνης 3,91 eV.

-ZnS χρησιμοποιείται στην παρασκευή μιας ένωσης του CdS φωτοκαταλύτη - ZnS / ζιρκονίου - φωσφορικό τιτάνιο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου υπό ορατό φως.

-Λειτουργεί ως καταλύτης για την υποβάθμιση των οργανικών ρύπων. Χρησιμοποιείται στην προετοιμασία ενός συγχρονιστή χρωμάτων σε λαμπτήρες LED.

-Οι νανοκρύσταλλοι του χρησιμοποιούνται για την υπερευαίσθητη ανίχνευση πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, εκπέμποντας φως από τις κβαντικές κουκίδες του ZnS. Χρησιμοποιείται στην παρασκευή ενός συνδυασμένου φωτοκαταλύτη (CdS / ZnS) -TiO2 για ηλεκτρική παραγωγή μέσω φωτοηλεκτροκατάλυσης.

Αναφορές

1. PubChem. (2018). Σουλφίδιο ψευδαργύρου. Από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 Ιανουαρίου 2015). Λευκή χρωστική με βάση το σουλφίδιο ψευδαργύρου. Ανακτήθηκε από: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Σουλφίδιο ψευδαργύρου. Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Σουλφίδιο ψευδαργύρου (ZnS). Λαμβάνεται από: ii-vi.es
5. Rob Toreki (30 Μαρτίου 2015). Η δομή Zincblende (ZnS). Λήψη από: ilpi.com
6. Χημεία LibreTexts. (22 Ιανουαρίου 2017). Δομή-Μείγμα ψευδαργύρου (ZnS). Από: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Θειικό ψευδάργυρο / θειούχος ψευδάργυρος (ZnS). Από: reade.com