Zinkoxid (ZnO) Formel, Eigenschaften und Verwendungen

Die Zinkoxid ist eine chemische Verbindung der ZnO-Formel. Es ist eine anorganische chemische Verbindung, die als Zutat in rezeptfreien Medikamenten verwendet wird. Es wird auch hauptsächlich als Additiv in Pigmenten und Halbleitern in verschiedenen Industrien verwendet.

Zinkoxid kommt in der Natur in Zinkit vor, einem Mineral, das hauptsächlich in New Jersey, USA, gefunden wird. Zincite hat eine hexagonale Kristallstruktur (mindat.org und das Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Es gibt verschiedene Verfahren, um Zinkoxid zu synthetisieren, wobei die Hauptrouten die französische und die amerikanische Methode sind.

Im französischen Prozess verdampft metallisches Zink und der Dampf wird mit vorgewärmter Luft oxidiert. Das amerikanische Verfahren verwendet verschiedene rohe Zinkverbindungen, die durch Kohle reduziert werden und Zinkdämpfe erzeugen. Dann werden die Zinkdämpfe ähnlich wie beim französischen Verfahren mit in der Luft enthaltenem Sauerstoff oxidiert.

Ein anderer Weg, Zinkoxid zu synthetisieren, ist das Naßverfahren, das darin besteht, Sulfat oder Zinkchlorid durch Ausfällung mit Carbonat zu reinigen. Der Niederschlag wird dann calciniert, um Zinkoxid (Zinkoxidformel, S.F.) zu erhalten.

ZnSO₄ + NaCO₃ → ZnCO₃ + NaSO₄ → ZnO + CO₂ (800 ° C).

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 Reaktivität und Gefahren
• 3 Nanopartikel
• 4 Verwendet
  • 4.1 1- Medizin
  • 4.2 2- Gummiindustrie
  • 4.3 3- Pigmente und Farben
  • 4.4 4- Solarzellen
  • 4.5 5- Piezoelektrisch
  • 4.6 6- Andere Verwendungen
• 5 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Zinkoxid ist ein weißer, unparfümierter, bitter schmeckender Feststoff (Nationales Zentrum für Biotechnologie-Information, 2017). Ihr Aussehen ist in 2 gezeigt.

Zinkoxid hat zwei mögliche Strukturen: hexagonale und kubische, aber hexagonale Kristalle sind am häufigsten. Die Verbindung hat ein Molekulargewicht von 81,38 g / mol und eine Dichte von 5,606 g / ml. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1975 ° C, wo er sich zu zersetzen beginnt (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO ist ein amphoteres Oxid, das durch Reaktionen in Säuren oder Laugen gelöst werden kann:

ZnO + 2H⁺ → Zn⁺² + H₂O

ZnO + 2OH^- → Zn⁺² + H₂O

Zinkoxid ist in Wasser unlöslich (0,0004 g pro 100 ml Wasser bei 17ºC). Die geringe Löslichkeit, die es erzeugt, erzeugt wässrige Lösungen, die pH-neutral sind. Reagiert heftig mit Aluminium- und Magnesiumstaub und verursacht dadurch Feuer- und Explosionsgefahr.

Intime Mischungen von Zinkoxid und Chlorkautschuk mit oder ohne Kohlenwasserstoffe oder chlorierte Lösungsmittel reagieren heftig, sogar explosionsartig beim Erhitzen.

Die langsame Zugabe von Zinkoxid zur Abdeckung der Oberfläche des Leinöllacks verursacht Wärmeentwicklung und Entzündung (CAMEO, 2016).

Reaktivität und Gefahren

Zinkoxid ist eine stabile Verbindung, die nicht entflammbar ist und keine Unverträglichkeit mit anderen chemischen Verbindungen aufweist, aber beim Erhitzen giftige Dämpfe freisetzt. Die Verbindung ist nicht giftig oder gefährlich beim Verschlucken oder Kontakt mit der Haut oder mit den Augen, jedoch stellt die Verbindung eine Gefahr beim Einatmen dar.

Eine schädliche Konzentration von Partikeln in der Luft kann insbesondere für Zinkoxidpartikel schnell erreicht werden. Einatmen von Dämpfen kann Metalldampffieber mit folgenden Symptomen verursachen:

• Halsschmerzen
• Kopfschmerzen
• Fieber oder erhöhte Körpertemperatur
• Übelkeit
• erbrechen
• Schwäche
• kalt
• Muskelschmerzen

Die Substanz wie Rauch reizt die Atemwege. Die Auswirkungen können sich verzögern. Die Symptome des metallischen Rauchfiebers treten erst nach einigen Stunden auf (NIOSH, 2015).

Bei Einatmen sollte das Opfer in einem gut belüfteten Bereich ruhen. Wenn die Inhalation schwer ist, sollte das Opfer so schnell wie möglich in einen sicheren Bereich evakuiert werden.

Lockere Kleidung wie Hemdkragen, Gürtel oder Krawatte. Wenn das Opfer Schwierigkeiten beim Atmen hat, sollte Sauerstoff verabreicht werden.

Wenn das Opfer nicht atmet, wird eine Mund-zu-Mund-Beatmung durchgeführt. Berücksichtigen Sie immer, dass es für die Person, die Hilfe leistet, gefährlich sein kann, eine Mund-zu-Mund-Beatmung durchzuführen, wenn das inhalierte Material giftig, infektiös oder ätzend ist (Sicherheitsdatenblatt Zinkoxid, 2013).

Trotz der Verwendung von Zinkoxid als Arzneimittel ist es sehr giftig für die Umwelt, insbesondere für Wasserorganismen. Sofortmaßnahmen sollten ergriffen werden, um ihre Ausbreitung auf die Umwelt gemäß den geltenden Vorschriften zu begrenzen.

Nanopartikel

Heute ist die Nanotechnologie auf verschiedenen Gebieten der Wissenschaft aktiv, indem sie Materialien und Geräte unter Verwendung verschiedener Nanometertechniken einsetzt (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Die Nanopartikel sind Teil von Nanomaterialien, die als einzelne Partikel mit einem Durchmesser von 1 bis 100 nm definiert sind.

Seit einigen Jahren sind Nanopartikel ein gängiges Material für die Entwicklung neuer hochmoderner Anwendungen in den Bereichen Kommunikation, Energiespeicherung, Detektion, Datenspeicherung, Optik, Übertragung, Umweltschutz, Kosmetik, Biologie und Medizin wichtige optische, elektrische und magnetische Eigenschaften.

Insbesondere die einzigartigen Eigenschaften und die Nützlichkeit von Nanopartikeln ergeben sich auch aus einer Vielzahl von Eigenschaften, einschließlich der ähnlichen Größe von Nanopartikeln und Biomolekülen wie Proteinen und Polynukleotidsäuren. Darüber hinaus können Nanopartikel mit einer breiten Palette von Metallen hergestellt werden.

Metalloxid-Nanopartikel, einschließlich Zinkoxid, sind vielseitige Plattformen für biomedizinische Anwendungen und therapeutische Interventionen.

Es besteht die dringende Notwendigkeit, neue Klassen von Antikrebsmitteln zu entwickeln, und neuere Studien zeigen, dass ZnO-Nanomaterialien sehr vielversprechend sind (John W. Rasmussen, 2010).

Diese Nanopartikel haben antibakterielle, korrosionshemmende, antimykotische und UV-Filtereigenschaften. Einige der Synonyme von Zinkoxid-Nanopartikeln sind Oxydatum, Cinci Oxicum, Permanent White, Ketocin und Oxocin (AZoNano, 2013).

Verwendet

1- Medizin

Zinkoxid ist ein in der Dermatologie für die Hautpflege topisch verwendetes Produkt. In den Vereinigten Staaten ist es der Hauptbestandteil von Sonnencremes aufgrund seiner reflektierenden Eigenschaften.

Zinkoxid ist eine der sichersten Zutaten, um die Haut vor den schädlichen Auswirkungen von ultravioletten (UV) Strahlen zu schützen. UV-Strahlen durchdringen die Haut und schädigen das Gewebe, beschleunigen den Alterungsprozess und trocknen die Haut.

Diese Strahlen erhöhen auch das Risiko von Hautkrebs. Sonnenschutzmittel, die Zinkoxid enthalten, filtern UV-Strahlen, verhindern, dass sie in die Haut eindringen und Zellschäden verursachen.

Zinkoxid ist auch wirksam bei der Heilung der Haut. Es kann verwendet werden, um Wunden zu heilen, die mit Sonnenbrand verbundene Empfindlichkeit zu reduzieren und rissige Haut zu mildern.

Menschen, die Zinkmangel haben, neigen zu langsameren Wundheilungszyklen. Wenn Zinkoxid auf das Wundgebiet aufgetragen wird, versorgt es den Körper mit dem zusätzlichen Zink, das es benötigt, um Hautzellen zu reparieren. Zinkoxid hilft, den Wundbereich feucht und sauber zu halten.

Lotionen und Cremes, die Zinkoxid enthalten, sind wirksame Adstringens der Haut. Zinkoxid kann aufgetragen werden, um zu verhindern, dass sich überschüssiges Öl auf der Oberfläche bildet.

Es wird manchmal als eine Behandlung für Akne verwendet - es wird angenommen, dass das Auftreten von Hautunreinheiten zu reduzieren und Hautreizungen und Entzündungen durch die Verringerung der Anzahl und Schwere der Akneausbrüche zu reduzieren.

Die National Institutes of Health berichten, dass topisches und orales Zink eine sichere und wirksame Behandlung von Akne zu sein scheint (PEARSON, 2015).

Zinksalbe kann am besten für diesen allgemeinen Hautzustand funktionieren, wenn das topische Antibiotikum Erythromycin in Kombination verwendet wird.

Aufgrund seiner antibakteriellen und desodorierenden Eigenschaften behandeln Ärzte den Windelausschlag oft mit einer Zinkoxidsalbe. Es wird normalerweise bei jedem Windelwechsel für optimale Wirksamkeit angewendet.

Halten Sie den Windelbereich sauber und lassen Sie die Haut vollständig trocknen, bevor Sie die Zinkoxidsalbe auftragen, um die Schwere des Windelausschlags zu minimieren.

Zinkoxid-Salbe kann die Symptome von Melasma laut der American Academy of Dermatology zu entlasten. Melasma ist eine häufige Erkrankung der Haut, die braune Flecken im Gesicht verursacht, insbesondere Nase, Wangen, Lippen und obere Stirn des Kinns.

Etwa 90 Prozent der Fälle von Melasma treten bei Frauen auf. Am häufigsten bei Menschen mit dunklerem Teint.

Kleine Hautirritationen wie Schnitte, Verbrennungen, Kratzer und Poison Ivy profitieren oft von den entzündungshemmenden Eigenschaften der Zinkoxidsalbe. Sie können eine dünne Schicht Zinkoxid auf die betroffene Haut so oft wie nötig auftragen, um Reizungen zu lindern und die Heilung zu fördern.

Die schützende Wirkung von Zinkoxid-Salbe auf der Haut machen es zu einer der besten frei verkäuflichen Behandlungen für Hämorrhoiden

Hämorrhoiden sind geschwollene Venen im Analkanal, die durch Überdruck im Becken- und Rektalbereich entstehen. Hämorrhoiden sind in der Regel nicht schwerwiegend, können aber erhebliche Beschwerden verursachen (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2-Gummi-Industrie

Mehr als 50% Zinkoxid wird in der Gummiindustrie verwendet. Durch den Vulkanisationsprozess hat das Finish eine höhere Zugfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Quellen und Abrieb und ist elastisch über einen weiteren Temperaturbereich.

In ihrer einfachsten Form wird die Vulkanisation durch Erhitzen des Kautschuks mit Schwefel (Encyclopaedia Britannica, 2018) erzeugt.

Zwei Bestandteile, die eine wichtige Rolle in der Vulkanisationschemie spielen, sind als "Aktivatoren" bekannt, üblicherweise Zinkoxid und Stearinsäure.

Diese Verbindungen reagieren miteinander und mit Beschleunigern unter Bildung einer Zinksulfidverbindung, die ihrerseits das Schlüsselzwischenprodukt bei der Zugabe von Schwefel zu einem Dienelastomer und die Bildung von Schwefelbindungen zur Herstellung von Elementen wie Reifen, Sohlen ist Schuh und sogar Hockey Pucks (Gent, 2016).

3- Pigmente und Farben

Zusammen mit Leinsamenöl (einem trocknenden Öl, das als Bindemittel verwendet werden kann) wird Zinkoxid seit dem 18. Jahrhundert als Pigment verwendet, was eine rasche Expansion der europäischen Farbenindustrie mit sich brachte. Basische weiße Pigmente umfassen Zinkoxid, Zinksulfid, Lithopon und Titandioxid (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Solarzellen

Eine sehr wichtige Verwendung ist, dass Zinkoxid weit verbreitet als die Pufferschicht in CIGS-Solarzellen (Copio Indio Gálio Selenido) verwendet wird. Einige aktuelle Experimente konzentrieren sich auf die Wirkung der ZnO-Dicke auf die maximale Ausgangsleistung für die Zellen.

5- Piezoelektrisch

Zinkoxid (ZnO) ist ein interessantes Material in Bezug auf die Leitfähigkeit. Es kristallisiert in der Wurtzit-Struktur, und seine Vereinigung ist eine Mischung aus ionischen und kovalenten. Hochreine Einkristalle sind Isolatoren.

Zinkoxid ist das piezoelektrischste aller Materialien und wird weithin als Wandler in elektronischen Geräten verwendet. (Piezoelektrizität ist die Eigenschaft eines Kristalls, unter Druck zu polarisieren.)

Zinkoxid ist ein guter Halbleiter, wenn Aluminiumverunreinigungen in dem Kristall enthalten sind. Polykristalline Halbleiter-Zinkoxidkeramiken verhalten sich gut und gehorchen dem Ohmschen Gesetz.

Die Zugabe von geringen Mengen anderer Oxide, wie Barium und Chrom, bewirkt, dass Zinkoxidkeramiken sehr nicht-ohmsche elektrische Eigenschaften haben

6- Andere Anwendungen

Der Zusatz von Zinkoxid hilft, den Beton zu verarbeiten und verbessert auch die Wasserbeständigkeit.

Zinkoxid wird in Zigarettenfiltern und als Zusatz in Getreide verwendet. Es wird auch in der Xerographie als photoleitfähige Folie und als Korrosionsschutz verwendet.

Die Zukunft von hochwertigem Zinkoxid wird sicherlich faszinierend sein. Die möglichen Fortschritte für nicht-medizinische Anwendungen übersteigen sogar die der derzeitigen medizinischen Anwendungen.

Nanorod-Zinkoxid-, Spintronik- und piezoelektrische Sensoren sind vielversprechende Bereiche, die in nicht allzu ferner Zukunft in Betracht gezogen werden sollten.

Referenzen

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