Zinksulfid (ZnS) -Struktur, Eigenschaften, Nomenklatur, Verwendungen

Die Zinksulfid ist eine anorganische Verbindung der Formel Z_nS, gebildet durch Zn-Kationen²⁺ und Anionen S^2-. Es wird in der Natur hauptsächlich als zwei Mineralien gefunden: der Wurtzit und der Sphalerit (oder Zinkblende), wobei Letztere seine Hauptform ist.

Der Sphalerit tritt in der Natur von Schwarz aufgrund der Verunreinigungen auf, die er darstellt. In reiner Form hat es weiße Kristalle, während Wurtzit gräulich-weiße Kristalle hat.

Zinksulfid ist in Wasser unlöslich. Es kann zu Umweltschäden führen, da es in den Boden eindringt und das Grundwasser und seine Strömungen kontaminiert.

Zinksulfid kann unter anderem durch Korrosion und Neutralisation erzeugt werden.

Durch korrosion:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Durch Neutralisierung:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Zinksulfid ist ein phosphoreszierendes Salz, das ihm die Fähigkeit zu vielfältigen Anwendungen und Anwendungen gibt. Darüber hinaus ist es ein Halbleiter und ein Photokatalysator.

Index

• 1 Struktur
  • 1.1 Zinkblende
  • 1.2 Wurzel
• 2 Eigenschaften
  • 2.1 Farbe
  • 2.2 Schmelzpunkt
  • 2.3 Löslichkeit in Wasser
  • 2.4 Löslichkeit
  • 2.5 Dichte
  • 2.6 Härte
  • 2.7 Stabilität
  • 2.8 Zersetzung
• 3 Nomenklatur
  • 3.1 Systematische und traditionelle Nomenklaturen
• 4 Verwendet
  • 4.1 Als Pigmente oder Beschichtungen
  • 4.2 Wegen seiner Phosphoreszenz
  • 4.3 Halbleiter, Photokatalysator und Katalysator
• 5 Referenzen

Struktur

Zinksulfid nimmt kristalline Strukturen an, die durch elektrostatische Anziehungen zwischen dem Zn-Kation gesteuert werden²⁺ und das Anion S^2-. Dies sind zwei: der Sphalerit oder Zinkblende und der Wurzit. In beiden Ionen minimieren die Abstoßungen zwischen Ionen gleicher Ladungen.

Die Zinkblende ist unter terrestrischen Druck- und Temperaturbedingungen die stabilste; und der Wurzit, der weniger dicht ist, resultiert aus der kristallinen Umlagerung aufgrund der Temperaturerhöhung.

Die zwei Strukturen können gleichzeitig in einem gleichen ZnS-Festkörper existieren, obwohl sehr langsam der Wurzit überwiegt.

Zinkblende

Die kubische Einheitszelle, die auf den Flächen der Zinkblende-Struktur zentriert ist, ist im oberen Bild gezeigt. Die gelben Kugeln entsprechen den S-Anionen^2-und grau zu Zn-Kationen²⁺, in den Ecken und in den Zentren der Würfelflächen.

Beachten Sie die tetraedrischen Geometrien um die Ionen herum. Die Zinkblende kann auch durch diese Tetraeder dargestellt werden, deren Löcher im Kristall die gleiche Geometrie haben (Tetraederlöcher).

Auch innerhalb der Elementarzellen ist das ZnS-Verhältnis erfüllt; das heißt, ein Verhältnis von 1: 1. Also für jedes Zn-Kation²⁺ es gibt ein Anion S^2-. In dem Bild mag es scheinen, dass die grauen Sphären zahlreich sind, aber tatsächlich, wenn sie in den Ecken und in der Mitte der Flächen des Würfels sind, werden sie von anderen Zellen geteilt.

Wenn Sie zum Beispiel die vier gelben Kugeln nehmen, die sich in der Box befinden, müssen die "Teile" aller grauen Kugeln um Sie herum die gleichen hinzufügen (und sie tun es), vier. Auf diese Weise gibt es in der kubischen Einheitszelle vier Zn²⁺ und vier S^2-, das stöchiometrische ZnS-Verhältnis erfüllend.

Es ist auch wichtig zu betonen, dass sich vor und hinter den gelben Kugeln (dem Raum, der sie voneinander trennt) Tetraederlöcher befinden.

Wurzel

Im Gegensatz zur Struktur der Zinkblende nimmt der Wurzit ein hexagonales Kristallsystem an (Bild oben). Dies ist weniger kompakt, daher hat der Feststoff eine geringere Dichte. Die Ionen im Wurzit haben ebenfalls tetraedrische Umgebungen und ein 1: 1-Verhältnis, das der ZnS-Formel entspricht.

Eigenschaften

Farbe

Es kann auf drei Arten dargestellt werden:

-Wurtzit, mit weißen und hexagonalen Kristallen.

Der Sphalerit, mit weiß-grauen Kristallen und kubischen Kristallen.

- Als weiß bis gräulich-weiß oder gelbliches Pulver und gelbliche kubische Kristalle.

Schmelzpunkt

1700º C.

Löslichkeit in Wasser

Praktisch unlöslich (0,00069 g / 100 ml bei 18ºC).

Löslichkeit

Unlöslich in Alkalien, löslich in verdünnten Mineralsäuren.

Dichte

Sphalerit 4,04 g / cm³ und Wurtzit 4,09 g / cm³.

Härte

Es hat eine Härte von 3 bis 4 auf der Mohs-Skala.

Stabilität

Wenn es Wasser enthält, oxidiert es langsam zu Sulfat. In einer trockenen Umgebung ist es stabil.

Zersetzung

Bei Erhitzen auf hohe Temperaturen entstehen giftige Dämpfe von Zink- und Schwefeloxiden.

Nomenklatur

Die elektronische Konfiguration des Zn ist [Ar] 3d¹⁰4s². Die zwei Elektronen des 4s-Orbits zu verlieren ist wie das Zn-Kation²⁺ mit seinen vollen Orbitalen. Daher, dass elektronisch Zn²⁺ es ist viel stabiler als Zn⁺Es hat nur eine Wertigkeit von +2.

Daher wird in der Nomenklatur für das Lager verzichtet, indem die in Klammern und mit römischen Zahlen eingeschlossene Wertigkeit hinzugefügt wird: Zinksulfid (II).

Systematische und traditionelle Nomenklaturen

Es gibt jedoch andere Möglichkeiten, ZnS zusätzlich zu dem bereits vorgeschlagenen zu nennen.In der Systematik wird die Anzahl der Atome jedes Elements mit den griechischen Zählern angegeben; mit der einzigen Ausnahme des Elements rechts, wenn es nur eins ist. Daher wird das ZnS wie folgt benannt: AffeZinksulfid (und nicht Monozin-Monosulfid).

In Bezug auf die traditionelle Nomenklatur wird Zink mit einer einzigartigen Wertigkeit von +2 hinzugefügt, indem das Suffix -ico hinzugefügt wird. Folgerichtig lautet der traditionelle Name: Zinksulfidico.

Verwendet

Als Pigmente oder Beschichtungen

-Sachtolith ist ein weißes Pigment mit Zinksulfid. Es wird in Spachtelmassen, Mastix, Versiegelungen, unteren Abdeckungen, Latexfarben und Schildern verwendet.

Seine Verwendung in Verbindung mit UV-Licht absorbierenden Pigmenten, wie z. B. Mikrotitan oder transparenten Eisenoxidpigmenten, ist bei wetterbeständigen Pigmenten erforderlich.

-Wenn ZnS in Latex oder strukturierten Farben angewendet wird, hat es eine anhaltende mikrobizide Wirkung.

- Wegen seiner großen Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Bruch, Erosion, Regen oder Staub, ist es für äußere Infrarotfenster oder Flugzeugrahmen geeignet.

-ZnS wird bei der Beschichtung von Rotoren verwendet, die beim Transport von Verbindungen verwendet werden, um den Verschleiß zu reduzieren. Es wird auch bei der Herstellung von Druckfarben, Isolierstoffen, thermoplastischen Pigmenten, schwer entflammbaren Kunststoffen und Elektrolumineszenzlampen verwendet.

-Das Zinksulfid kann transparent sein und kann als ein Fenster für sichtbare Optik und Infrarotoptik verwendet werden. Es wird in Nachtsichtgeräten, auf Fernsehbildschirmen, Radarschirmen und in fluoreszierenden Beschichtungen verwendet.

-Die ZnS-Dotierung mit Cu wird bei der Herstellung von Elektrolumineszenzpaneelen verwendet. Darüber hinaus wird es im Raketenantrieb und in der Gravimetrie eingesetzt.

Wegen seiner Phosphoreszenz

- Ihre Phosphoreszenz wird verwendet, um die Zeiger der Uhr zu färben und so die Zeit im Dunkeln zu visualisieren; auch in Gemälden für Spielzeug, in Rettungszeichen und Verkehrswarnungen.

Die Phosphoreszenz ermöglicht die Verwendung von Zinksulfid in den Kathodenstrahlröhren und in den Röntgenschirmen, um in dunklen Flecken zu leuchten. Die Farbe der Phosphoreszenz hängt von dem verwendeten Aktivator ab.

Halbleiter, Photokatalysator und Katalysator

-Die Sphalerit und Wurtzit sind Breitband-Schlitzhalbleiter. Der Sphalerit hat eine Bandlücke von 3.54 eV, während der Wurtzit eine Bandlücke von 3.91 eV aufweist.

- ZnS wird bei der Herstellung eines Photokatalysators aus CdS - ZnS / Zirkon - Titan - Phosphat verwendet, der zur Erzeugung von Wasserstoff unter sichtbarem Licht verwendet wird.

-Es interveniert als Katalysator für den Abbau von organischen Schadstoffen. Es wird bei der Herstellung eines Farbsynchronisators in LED-Lampen verwendet.

- Seine Nanokristalle dienen zum ultrasensitiven Nachweis von Proteinen. Zum Beispiel, indem Licht von Quantenpunkten von ZnS emittiert wird. Es wird zur Herstellung eines kombinierten Photokatalysators (CdS / ZnS) -TiO2 für die elektrische Produktion mittels Photoelektrokatalyse verwendet.

Referenzen

1. PubChem. (2018). Zinksulfid. Entnommen aus: publem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16. Januar 2015). Weißpigment auf Basis von Zinksulfid. Von: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Zinksulfid. Genommen von: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Zinksulfid (ZnS). Genommen von: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30. März 2015). Die Zinkblende (ZnS) Struktur. Genommen von: ilpi.com
6. Chemie LibreTexte. (22. Januar 2017). Struktur-Zinkblende (ZnS). Genommen von: chem.libretexts.org
7. Reagieren. (2018). Zinksulfid / Zinksulfid (ZnS). Genommen von: reade.com