Struttura del solfuro di zinco (ZnS), proprietà, nomenclatura, usi

il solfuro di zinco è un composto inorganico di formula Z_nS, formato da cationi Zn²⁺ e anioni S^2-. Si trova in natura principalmente come due minerali: la wurtzite e la sfalerite (o blenda di zinco), essendo quest'ultima la sua forma principale.

La sfalerite si presenta nella natura del nero a causa delle impurità che presenta. In forma pura ha cristalli bianchi, mentre wurtzite ha cristalli grigio-bianchi.

Il solfuro di zinco è insolubile in acqua. Può causare danni ambientali, poiché penetra nel suolo e contamina l'acqua freatica e le sue correnti.

Il solfuro di zinco può essere prodotto, tra le altre reazioni, dalla corrosione e dalla neutralizzazione.

Dalla corrosione:

Zn + H₂S => ZnS + H₂

Per neutralizzazione:

H₂S + Zn (OH)₂ => ZnS + 2H₂O

Il solfuro di zinco è un sale fosforescente che gli conferisce la capacità di molteplici usi e applicazioni. Inoltre, è un semiconduttore e un fotocatalizzatore.

indice

• 1 struttura
  • 1.1 Blenda di zinco
  • 1.2 Wurzita
• 2 proprietà
  • 2.1 Colore
  • 2.2 Punto di fusione
  • 2.3 Solubilità in acqua
  • 2.4 Solubilità
  • 2,5 Densità
  • 2.6 Durezza
  • 2.7 Stabilità
  • 2.8 Decomposizione
• 3 Nomenclatura
  • 3.1 Nomenclature sistematiche e tradizionali
• 4 usi
  • 4.1 Come pigmenti o rivestimenti
  • 4.2 A causa della sua fosforescenza
  • 4.3 Semiconduttore, fotocatalizzatore e catalizzatore
• 5 riferimenti

struttura

Il solfuro di zinco adotta strutture cristalline governate da attrazioni elettrostatiche tra il catione Zn²⁺ e l'anione S^2-. Questi sono due: la sfalerite o blenda di zinco e il wurzite. In entrambi gli ioni si riducono al minimo le repulsioni tra ioni di pari carica.

La blenda di zinco è la più stabile in condizioni di pressione e temperatura terrestre; e il wurzite, che è meno denso, risulta dal riarrangiamento cristallino dovuto all'aumento della temperatura.

Le due strutture possono coesistere nello stesso solido di ZnS allo stesso tempo anche se, molto lentamente, il wurzite finirà per predominare.

Zinco Blende

La cella dell'unità cubica centrata sulle facce della struttura di blende di zinco è mostrata nell'immagine in alto. Le sfere gialle corrispondono agli anioni S^2-e grigi ai cationi Zn²⁺, situato negli angoli e nei centri delle facce del cubo.

Nota le geometrie tetraedriche attorno agli ioni. La blenda di zinco può anche essere rappresentata da questi tetraedri, i cui fori all'interno del cristallo hanno la stessa geometria (fori tetraedrici).

Inoltre, all'interno delle celle unitarie viene raggiunto il rapporto ZnS; cioè, un rapporto 1: 1. Quindi, per ogni Zn catione²⁺ c'è un anione S^2-. Nell'immagine può sembrare che le sfere grigie abbondino, ma in effetti quando si trovano negli angoli e al centro delle facce del cubo sono condivise da altre cellule.

Ad esempio, se prendi le quattro sfere gialle che si trovano all'interno della scatola, i "pezzi" di tutte le sfere grigie attorno a te devono aggiungere lo stesso (e lo fanno), quattro. In questo modo nella cella dell'unità cubica ci sono quattro Zn²⁺ e quattro S^2-, rispettando il rapporto stechiometrico ZnS.

È anche importante sottolineare che ci sono fori tetraedrici davanti e dietro le sfere gialle (lo spazio che li separa l'uno dall'altro).

wurtzite

A differenza della struttura della blenda di zinco, la wurzite adotta un sistema cristallino esagonale (immagine in alto). Questo è meno compatto, quindi il solido ha una densità inferiore. Gli ioni del wurzite hanno anche ambienti tetraedrici e un rapporto 1: 1 che corrisponde alla formula ZnS.

proprietà

colore

Può essere presentato in tre modi:

-Wurtzite, con cristalli bianchi ed esagonali.

-La sfalerite, con cristalli bianco-grigio e cristalli cubici.

-Come polvere bianca o grigiastro-giallastra e cristalli cubici giallastri.

Punto di fusione

1700º C.

Solubilità in acqua

Praticamente insolubile (0,00069 g / 100 ml a 18 ° C).

solubilità

Insolubile in alcali, solubile in acidi minerali diluiti.

densità

Sfalerite 4,04 g / cm³ e wurtzite 4,09 g / cm³.

durezza

Ha una durezza da 3 a 4 sulla scala di Mohs.

stabilità

Quando contiene acqua, si ossida lentamente in solfato. In un ambiente secco è stabile.

decomposizione

Quando riscaldato ad alte temperature emette vapori tossici di zinco e ossidi di zolfo.

nomenclatura

La configurazione elettronica di Zn è [Ar] 3d¹⁰4s². Perdere i due elettroni dell'orbitale 4s è come il catione Zn²⁺ con i suoi orbitali completi. Pertanto, dato che elettronicamente lo Zn²⁺ è molto più stabile di Zn⁺, ha solo una valenza di +2.

Quindi, è omesso per la nomenclatura azionaria, aggiungendo la sua valenza racchiusa tra parentesi e con numeri romani: solfuro di zinco (II).

Nomenclature sistematiche e tradizionali

Ma ci sono altri modi per chiamare ZnS in aggiunta a quello già proposto.In sistematica, il numero di atomi di ciascun elemento è specificato con i numeratori greci; con la sola eccezione dell'elemento a destra quando è solo uno. Quindi, lo ZnS è chiamato come: scimmiasolfuro di zinco (e non monosolfuro monozinc).

Per quanto riguarda la nomenclatura tradizionale, lo zinco con una valenza unica di +2, viene aggiunto aggiungendo il suffisso -ico. Di conseguenza, il suo nome tradizionale risulta essere: solfuro di zincoico.

applicazioni

Come pigmenti o rivestimenti

-Sachtolith è un pigmento bianco a base di solfuro di zinco. Viene utilizzato negli stucchi, nei mastici, nei sigillanti, nelle coperture inferiori, nelle pitture al lattice e nella segnaletica.

Il suo uso combinato con pigmenti che assorbono la luce ultravioletta, come il micro titanio o i pigmenti di ossido di ferro trasparente, è necessario nei pigmenti resistenti agli agenti atmosferici.

-Quando ZnS è applicato in lattice o vernici strutturate, ha un'azione microbicida prolungata.

- A causa della sua grande durezza e resistenza a rottura, erosione, pioggia o polvere, è adatto per finestre a infrarossi per esterni o telai di aerei.

-ZnS è utilizzato nel rivestimento di rotori utilizzati nel trasporto di composti, per ridurre l'usura. Viene anche utilizzato nella produzione di inchiostri da stampa, composti isolanti, pigmentazione termoplastica, plastiche resistenti alla fiamma e lampade elettroluminescenti.

-Il solfuro di zinco può essere trasparente e può essere utilizzato come finestra per l'ottica visibile e l'ottica a infrarossi. È utilizzato in dispositivi per la visione notturna, su schermi televisivi, schermi radar e rivestimenti fluorescenti.

-Il doping ZnS con Cu è utilizzato nella produzione di pannelli di elettroluminescenza. Inoltre, è utilizzato nella propulsione a razzo e gravimetria.

A causa della sua fosforescenza

-La tua fosforescenza è usata per tingere le lancette dell'orologio e quindi visualizzare il tempo al buio; anche in dipinti per giocattoli, in segnali di emergenza e avvisi di traffico.

La fosforescenza consente l'uso del solfuro di zinco nei tubi catodici e negli schermi a raggi X per brillare in punti oscuri. Il colore della fosforescenza dipende dall'attivatore usato.

Semiconduttore, fotocatalizzatore e catalizzatore

-La sfalerite e la wurtzite sono semiconduttori a fessura a banda larga. La sfalerite ha un intervallo di banda di 3,54 eV, mentre la wurtzite ha un intervallo di banda di 3,91 eV.

- ZnS è utilizzato nella preparazione di un fotocatalizzatore composto da CdS - ZnS / zirconio - fosfato di titanio utilizzato per la produzione di idrogeno sotto luce visibile.

-Si interviene come catalizzatore per la degradazione degli inquinanti organici. Viene utilizzato nella preparazione di un sincronizzatore di colore nelle lampade a LED.

- I suoi nanocristalli sono utilizzati per il rilevamento ultrasensibile di proteine. Ad esempio, emettendo luce dai punti quantici di ZnS. Viene utilizzato nella preparazione di un fotocatalizzatore combinato (CdS / ZnS) -TiO2 per la produzione elettrica tramite fotoelettrocatalisi.

riferimenti

1. PubChem. (2018). Zinco solfuro Tratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (16 gennaio 2015). Pigmento bianco a base di solfuro di zinco. Estratto da: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Zinco solfuro Tratto da: en.wikipedia.org
4. II-VI Regno Unito. (2015). Zinco solforato (ZnS). Tratto da: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30 marzo 2015). La struttura Zincblende (ZnS). Tratto da: ilpi.com
6. Chimica LibreTexts. (22 gennaio 2017). Structure-Zinc Blende (ZnS). Tratto da: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Solfuro di zinco / solfuro di zinco (ZnS). Tratto da: reade.com