SINKSULFID (ZNS): STRUKTUR, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2026

Det sinksulfid er en uorganisk forbindelse av den formel Z _n S som dannes av kationer Zn ^{2 +} og anioner S ^2- . Den finnes i naturen hovedsakelig som to mineraler: wurtzite og sphaleritt (eller sinkblende), hvor sistnevnte er hovedformen.

Sphaleritt er naturlig svart på grunn av urenhetene. I sin rene form presenterer den hvite krystaller, mens wurtzite har gråhvite krystaller.

Kilde: Av Killerlimpet, fra Wikimedia Commons

Sinksulfid er uoppløselig i vann. Det kan forårsake miljøskader, siden det trenger inn i bakken og forurenser grunnvannet og strømningene i det.

Sinksulfid kan produseres blant annet ved korrosjon og ved nøytralisering.

Ved korrosjon:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Ved nøytralisering:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2 H ₂ O

Sinksulfid er et fosforescerende salt, som gir det kapasitet for flere bruksområder og anvendelser. Det er også en halvleder og en fotokatalysator.

Struktur

Sinksulfid vedtar krystallinske strukturer styrt av elektrostatiske attraksjoner mellom Zn ²⁺ -kationen og S ^2- anionen . Disse er to: sfæraleritt eller sinkblende, og wurzitt. I begge deler minimerer ionene frastøtninger mellom joner med like ladninger.

Sinkblandingen er den mest stabile under bakkeforhold med trykk og temperatur; og wurzitt, som er mindre tett, er resultatet av krystallinsk omorganisering på grunn av økt temperatur.

De to strukturene kan eksistere i samme ZnS-faststoff samtidig, selv om, veldig sakte, vil wurziten ende opp med å dominere.

Sinkblende

Kilde: Av Solid State, fra Wikimedia Commons

Det øvre bildet viser den kubiske enhetscellen sentrert på ansiktene til sinkblende-strukturen. De gule kulene tilsvarer S ^2- anionene , og de grå kulene til Zn ²⁺ -kationene , plassert i hjørnene og i senter av kubeflatene.

Legg merke til de tetraedriske geometrier rundt ionene. Sinkblandingen kan også representeres av disse tetraedrene, hvis hull inne i krystallen har samme geometri (tetraedriske hull).

På samme måte er ZnS-andelen i enhetscellene oppfylt; det vil si et forhold på 1: 1. For hver Zn ²⁺ -kation er det således en S ^2- anion . På bildet kan det se ut som grå kuler er rikelig, men i virkeligheten, siden de er i hjørnene og midten av kubens ansikter, deles de av andre celler.

Hvis du for eksempel tar de fire gule kulene som er inne i boksen, skal “bitene” av alle de grå kulene rundt den være like (og gjøre) fire. I den kubiske enhetscellen er det således fire Zn ²⁺ og fire S ^2- , hvor det støkiometriske forhold ZnS blir oppfylt.

Det er også viktig å understreke at det er tetraedriske hull foran og bak de gule kulene (plassen som skiller dem fra hverandre).

Wurzita

Kilde: Av Solid State, fra Wikimedia Commons

I motsetning til strukturen til sinkblende, vedtar wurzite et sekskantet krystallsystem (toppbilde). Dette er mindre kompakt, så det faste stoffet har en lavere tetthet. Ionene i wurzite har også tetraedriske omgivelser og et 1: 1-forhold som stemmer overens med formelen ZnS.

Egenskaper

Farge

Det kan presenteres på tre måter:

-Wurtzite, med hvite og sekskantede krystaller.

-Shalaleritten, med gråhvite krystaller og kubiske krystaller.

-Som et hvitt til gråhvit eller gulaktig pulver og kubiske gulaktige krystaller.

Smeltepunkt

1700ºC

Vannløselighet

Praktisk uoppløselig (0,00069 g / 100 ml ved 18 ° C).

løselighet

Uoppløselig i alkalier, løselig i fortynnede mineralsyrer.

tetthet

Sinkblende 4,04 g / cm ³ og wurtzitt 4,09 g / cm ³ .

hardhet

Den har en hardhet på 3 til 4 på Mohs-skalaen.

Stabilitet

Når den inneholder vann, oksiderer den sakte til sulfat. I et tørt miljø er det stabilt.

dekomponering

Når den varmes opp til høye temperaturer, avgir den giftige damper av sink og svoveloksider.

nomenklatur

Elektronkonfigurasjonen til Zn er 3d ¹⁰ 4s ² . Ved å miste de to elektronene fra 4s-bane forblir det som Zn ²⁺ -kation med sine d orbitaler fylt. Siden Zn ²⁺ elektronisk er mye mer stabilt enn Zn ⁺ , har den bare en valens på +2.

For bestandens nomenklatur utelates derfor valens som er lukket i parentes og med romertall: sink (II) sulfid.

Systematiske og tradisjonelle nomenklaturer

Men det er andre måter å ringe ZnS i tillegg til den som allerede er nevnt. I systematikk er antall atomer for hvert element spesifisert med de greske tellerne; med det eneste unntaket av elementet til høyre når det bare er ett. Således er ZnS navngitt som: sink mono- sulfid (og ikke monozinc monosulfid).

Når det gjelder den tradisjonelle nomenklaturen, tilsettes sink med en enkelt valens på +2 ved å legge til suffikset –ico. Følgelig er det tradisjonelle navnet: sinksulfid ico .

applikasjoner

Som pigmenter eller belegg

-Sachtolith er et hvitt pigment laget med sinksulfid. Det brukes i caulks, mastics, fugemasse, underfrakker, latex maling og skilting.

Bruken i kombinasjon med ultrafiolett lysabsorberende pigmenter, for eksempel mikrotitan eller transparente jernoksydpigmenter, er nødvendig i værbestandige pigmenter.

-Når ZnS blir brukt på latex eller strukturert maling, har den en langvarig mikrobicid virkning.

- På grunn av sin store hardhet og motstand mot brudd, erosjon, regn eller støv, gjør den det egnet for utvendige infrarøde vinduer eller i flyrammer.

-ZnS brukes til belegg av rotorer som brukes til transport av forbindelser, for å redusere slitasje. Det brukes også til produksjon av trykkfarger, isolasjonsforbindelser, termoplastisk pigmentering, flammebestandig plast og elektroluminescerende lamper.

-Sinksulfid kan være gjennomsiktig og kan brukes som et vindu for synlig optikk og infrarød optikk. Det brukes i nattsynsenheter, tv-skjermer, radarskjermer og lysstoffbelegg.

-Dopingen av ZnS med Cu brukes i produksjonen av elektroluminescenspaneler. Den brukes også i rakettframdrift og gravimetri.

For sin fosforesens

-Fosforescens brukes til å farge klokkehendene og dermed vise tiden i mørket; også i maling til leker, i nødskilter og trafikkvarsler.

Fosforescens tillater bruk av sinksulfid i katodestrålerør og røntgenskjerm å glødes i mørke flekker. Fargen på fosforescensen avhenger av aktivatoren som brukes.

Halvleder, Fotokatalysator og katalysator

-Salerie og wurtzite er bredbåndspalte halvledere. Sphalerite har et bandgap på 3,54 eV, mens wurtzite har et bandgap på 3,91 eV.

-ZnS brukes til fremstilling av en fotokatalysator sammensatt av CdS - ZnS / zirkonium - titanfosfat brukt til fremstilling av hydrogen under synlig lys.

-Den griper inn som en katalysator for nedbrytning av organiske miljøgifter. Det brukes til utarbeidelse av en fargesynkronisator i LED-lamper.

-Nanokrystaller brukes til ultrasensitiv deteksjon av proteiner. For eksempel ved å sende ut lys fra kvanteprikker av ZnS. Det brukes til fremstilling av en kombinert fotokatalysator (CdS / ZnS) -TiO2 for elektrisk produksjon via fotoelektrokatalyse.

referanser

1. Pubchem. (2018). Sinksulfid. Hentet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015, 16. januar). White Pigment basert på sink sulfide. Gjenopprettet fra: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Sinksulfid. Hentet fra: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Zinksulfide (ZnS). Hentet fra: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30. mars 2015). The Zincblende (ZnS) Structure. Hentet fra: ilpi.com
6. Kjemi LibreTexts. (22. januar 2017). Struktur-sinkblende (ZnS). Hentet fra: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Zinksulfide / Zinc Sulphide (ZnS). Hentet fra: reade.com