Formula, proprietà e usi dell'ossido di zinco (ZnO)

il ossido di zinco è un composto chimico della formula ZnO. È un composto chimico inorganico usato come ingrediente nei farmaci da banco. Viene anche usato principalmente come additivo nei pigmenti e nei semiconduttori in vari settori.

L'ossido di zinco si trova in natura nella zincite, un minerale che si trova principalmente nel New Jersey, negli Stati Uniti. Zincite ha una struttura cristallina esagonale (mindat.org e Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Esistono diversi processi per sintetizzare l'ossido di zinco, le vie principali sono il metodo francese e quello americano.

Nel processo francese, lo zinco metallico vaporizza e il vapore viene ossidato con aria preriscaldata. Il processo americano utilizza diversi composti di zinco grezzo, che sono ridotti dal carbone, producendo vapori di zinco. Quindi, i vapori di zinco sono ossidati con ossigeno presente nell'aria, simile al processo francese.

Un altro modo per sintetizzare l'ossido di zinco è il processo a umido, che consiste nel purificare il solfato o il cloruro di zinco attraverso la precipitazione con il carbonato. Il precipitato viene quindi calcinato per ottenere ossido di zinco (Formula di ossido di zinco, S.F.).

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

indice

• 1 Proprietà fisiche e chimiche
• 2 Reattività e rischi
• 3 nanoparticelle
• 4 usi
  • 4.1 1- Medicina
  • 4.2 2- Industria della gomma
  • 4.3 3- Pigmenti e vernici
  • 4.4 4- celle solari
  • 4.5 5- Piezoelettrico
  • 4.6 6- Altri usi
• 5 riferimenti

Proprietà fisiche e chimiche

L'ossido di zinco è un solido bianco, inodore e dal sapore amaro (National Center for Biotechnology Information., 2017). Il suo aspetto è mostrato in figura 2.

L'ossido di zinco ha due possibili strutture: esagonale e cubica, ma i cristalli esagonali sono i più comuni. Il composto ha un peso molecolare di 81,38 g / mol e una densità di 5,606 g / ml. Il suo punto di fusione è 1975 ° C, dove inizia a decomporsi (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO è un ossido anfotero che può essere sciolto in acidi o alcali attraverso le reazioni:

ZnO + 2H⁺ → Zn⁺² + H₂O

ZnO + 2OH^- → Zn⁺² + H₂O

L'ossido di zinco è insolubile in acqua (0,0004 g per 100 ml di acqua a 17 ° C). La bassa solubilità che produce produce soluzioni acquose che sono neutre nel pH. Reagisce violentemente con alluminio e polvere di magnesio causando pericolo di incendio e esplosione.

Miscele intime di ossido di zinco e gomma clorurata con o senza idrocarburi o solventi clorurati reagiscono violentemente, anche in modo esplosivo per riscaldamento.

L'aggiunta lenta di ossido di zinco per coprire la superficie della vernice ad olio di lino causa generazione di calore e accensione (CAMEO, 2016).

Reattività e rischi

L'ossido di zinco è un composto stabile che non è infiammabile e non mostra alcuna incompatibilità con altri composti chimici, ma quando riscaldato emette fumi tossici. Il composto non è tossico o pericoloso se ingerito o a contatto con la pelle o con gli occhi, tuttavia il composto rappresenta un pericolo per inalazione.

Una concentrazione dannosa di particelle nell'aria può essere raggiunta rapidamente, specialmente per le particelle di ossido di zinco. L'inalazione di fumi può causare febbre da fumi metallici con i seguenti sintomi:

• mal di gola
• mal di testa
• febbre o temperatura corporea elevata
• nausea
• vomito
• debolezza
• freddo
• dolore muscolare

La sostanza come il fumo è irritante per le vie respiratorie. Gli effetti potrebbero essere ritardati. I sintomi della febbre da fumo metallico non si manifestano se non dopo poche ore (NIOSH, 2015).

In caso di inalazione, alla vittima dovrebbe essere permesso di riposare in un'area ben ventilata. Se l'inalazione è grave, la vittima deve essere evacuata in un'area sicura il prima possibile.

Allentare abiti stretti come colletto della camicia, cinture o cravatta. Se la vittima ha difficoltà a respirare, deve essere somministrato ossigeno.

Se la vittima non respira, viene effettuata una rianimazione bocca a bocca. Tenendo sempre presente che può essere pericoloso per la persona che fornisce aiuto praticare la rianimazione bocca-a-bocca quando il materiale inalato è tossico, infettivo o corrosivo (Scheda di sicurezza del prodotto, ossido di zinco, 2013).

Nonostante l'uso dell'ossido di zinco come farmaco, è molto tossico per l'ambiente, specialmente per gli organismi acquatici. Devono essere adottate misure immediate per limitare la loro diffusione nell'ambiente secondo le normative stabilite.

nanoparticelle

Oggi la nanotecnologia opera in vari campi della scienza attraverso la sua azione su materiali e dispositivi che utilizzano tecniche su scala nanometrica (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Le nanoparticelle fanno parte di nanomateriali che sono definiti come singole particelle di 1-100 nm di diametro.

Negli ultimi anni, le nanoparticelle sono state un materiale comune per lo sviluppo di nuove applicazioni all'avanguardia nelle comunicazioni, nell'energetica, nell'individuazione, nell'archiviazione dei dati, nell'ottica, nella trasmissione, nella protezione ambientale, nella cosmesi, nella biologia e nella medicina grazie alla loro importanti proprietà ottiche, elettriche e magnetiche.

In particolare, le proprietà e l'utilità uniche delle nanoparticelle derivano anche da una varietà di attributi, tra cui la dimensione simile di nanoparticelle e biomolecole come le proteine ​​e gli acidi polinucleotidici. Inoltre, le nanoparticelle possono essere prodotte con una vasta gamma di metalli.

Le nanoparticelle di ossido di metallo, incluso l'ossido di zinco, sono piattaforme versatili per applicazioni biomediche e interventi terapeutici.

C'è un'urgente necessità di sviluppare nuove classi di agenti antitumorali e recenti studi dimostrano che i nanomateriali ZnO sono molto promettenti (John W. Rasmussen, 2010).

Queste nanoparticelle hanno proprietà antibatteriche, anti-corrosive, antifungine e di filtrazione UV. Alcuni dei sinonimi delle nanoparticelle di ossido di zinco sono l'ossidium, il cinci oxicum, il bianco permanente, il ketocinc e l'oxocinc (AZoNano, 2013).

applicazioni

1- Medicina

L'ossido di zinco è un prodotto ampiamente usato localmente in dermatologia per la cura della pelle. Negli Stati Uniti è il componente principale dei filtri solari grazie alle sue proprietà riflettenti.

L'ossido di zinco è uno degli ingredienti più sicuri per proteggere la pelle dagli effetti nocivi dei raggi ultravioletti (UV). I raggi UV penetrano nella pelle e danneggiano il tessuto, accelerando il processo di invecchiamento e asciugando la pelle.

Questi raggi aumentano anche il rischio di cancro della pelle. I filtri solari che contengono ossido di zinco filtrano i raggi UV, impedendo loro di penetrare nella pelle e causare danni alle cellule.

L'ossido di zinco è anche efficace nella cura della pelle. Può essere usato per guarire le ferite, ridurre la sensibilità associata alle scottature e ammorbidire la pelle screpolata.

Le persone che hanno carenza di zinco tendono a sperimentare cicli di guarigione della ferita più lenti. Quando l'ossido di zinco viene applicato sulla zona della ferita, fornisce al corpo lo zinco in più di cui ha bisogno per riparare le cellule della pelle. L'ossido di zinco aiuta a mantenere l'area della ferita umida e pulita.

Lozioni e creme che contengono ossido di zinco sono efficaci astringenti della pelle. L'ossido di zinco può essere applicato per prevenire la formazione di olio in eccesso sulla superficie.

A volte è usato come trattamento per l'acne - si ritiene che riduca la comparsa di imperfezioni e riduca l'irritazione e l'infiammazione della pelle riducendo il numero e la gravità dei brufoli dell'acne.

Il National Institutes of Health riferisce che lo zinco topico e orale sembra essere un trattamento sicuro ed efficace per l'acne (PEARSON, 2015).

L'unguento di zinco può funzionare meglio per questa comune condizione della pelle quando l'antibiotico topico eritromicina è usato in combinazione.

A causa delle sue proprietà antibatteriche e deodoranti, i medici spesso trattano l'eritema da pannolino con un unguento all'ossido di zinco. Di solito viene applicato ad ogni cambio di pannolino per un'efficacia ottimale.

Mantenere pulita la zona del pannolino e lasciare che la pelle si asciughi completamente prima di applicare l'unguento all'ossido di zinco può aiutare a ridurre al minimo la gravità dell'eruzione del pannolino.

L'unguento all'ossido di zinco può alleviare i sintomi del melasma, secondo l'American Academy of Dermatology. Il melasma è una condizione comune della pelle che provoca macchie brune sul viso, in particolare il naso, le guance, le labbra e la fronte superiore del mento.

Circa il 90% dei casi di melasma si verifica nelle donne. È più frequente nelle persone con carnagioni più scure.

Piccole irritazioni della pelle come tagli, ustioni, graffi ed edera velenosa spesso traggono beneficio dalle proprietà antinfiammatorie contenute nell'unguento di ossido di zinco. È possibile applicare un sottile strato di ossido di zinco sulla pelle interessata ogni volta che è necessario per alleviare l'irritazione e promuovere la guarigione.

Gli effetti protettivi della pomata all'ossido di zinco sulla pelle lo rendono uno dei migliori trattamenti da banco per le emorroidi

Le emorroidi sono vene gonfie nel canale anale causate da un'eccessiva pressione nelle aree pelviche e rettali. Le emorroidi di solito non sono gravi, ma possono causare un significativo disagio (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Industria della gomma

Più del 50% dell'ossido di zinco è utilizzato nell'industria della gomma. Attraverso il processo di vulcanizzazione, la finitura ha una maggiore resistenza alla trazione e resistenza al gonfiore e all'abrasione ed è elastica su un più ampio intervallo di temperature.

Nella sua forma più semplice, la vulcanizzazione viene prodotta riscaldando la gomma con lo zolfo (Encyclopædia Britannica, 2018).

Due ingredienti che svolgono un ruolo importante nella chimica di vulcanizzazione sono noti come "attivatori", comunemente ossido di zinco e acido stearico.

Questi composti reagiscono insieme e con acceleratori per formare un composto di solfuro di zinco, che a sua volta è l'intermedio chiave nell'aggiunta di zolfo ad un elastomero dienico e la creazione di legami di zolfo per produrre elementi come pneumatici, suole scarpe e persino dischi da hockey (Gent, 2016).

3- Pigmenti e vernici

Insieme all'olio di lino (un olio essiccante utile come veicolo), l'ossido di zinco viene utilizzato come pigmento dal XVIII secolo, il che ha portato una rapida espansione dell'industria europea delle vernici. I pigmenti bianchi basici comprendono l'ossido di zinco, il solfuro di zinco, il litopone e il diossido di titanio (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- celle solari

Un uso molto importante è che l'ossido di zinco è ampiamente utilizzato come strato tampone nelle celle solari CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Alcuni esperimenti attuali si concentrano sull'effetto dello spessore ZnO sulla massima potenza di uscita per le celle.

5- Piezoelettrico

L'ossido di zinco (ZnO) è un materiale interessante per quanto riguarda la conduttività. Si cristallizza nella struttura wurtzite e la sua unione è una miscela di ionico e covalente. I monocristalli ad elevata purezza sono isolanti.

L'ossido di zinco è il più piezoelettrico di tutti i materiali ed è ampiamente usato come trasduttore nei dispositivi elettronici. (Piezoelettricità è la proprietà di un cristallo di polarizzare quando sottoposto a pressione).

L'ossido di zinco è un buon semiconduttore quando le impurità di alluminio sono incluse nel cristallo. Le ceramiche di ossido di zinco a semiconduttore policristallino conducono bene e obbediscono alla legge di Ohm.

L'aggiunta di piccole quantità di altri ossidi, come il bario e il cromo, rende le ceramiche all'ossido di zinco dotate di proprietà elettriche non-ohmiche

6- Altri usi

L'aggiunta di ossido di zinco aiuta a trattare il calcestruzzo e migliora anche la resistenza all'acqua.

L'ossido di zinco è usato nei filtri delle sigarette e come additivo nei cereali. Viene anche utilizzato in xerografia come foglio fotoconduttivo e anticorrosivo.

Il futuro dell'ossido di zinco di alta qualità sarà certamente affascinante. I potenziali progressi per le applicazioni non medicinali superano addirittura quelli degli attuali usi medicinali.

I sensori nanorodici di ossido di zinco, spintronici e piezoelettrici sono campi molto promettenti e quelli che dovrebbero essere presi in considerazione in un futuro non troppo lontano.

riferimenti

1. (2013, 10 luglio). Nanoparticelle di ossido di zinco (ZnO) - Proprietà, applicazioni. Recuperato da azonano: azonano.com.
2. (2016). OSSIDO DI ZINCO, GREGGIO. Estratto da cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
3. EMBL-EBI. (2017, 22 febbraio). ossido di zinco. Recupero da ChEBI: ebi.ac.uk.
4. Encyclopædia Britannica. (7 luglio 1998). Vernice. Recupero da britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2018, 15 settembre). LAVORAZIONE DELLA GOMMA DI Vulcanizzazione. Recupero da Britannica.com.
6. Gent, A. N. (2016, 21 aprile). Gomma. Recupero da britannica.com.
7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16 agosto). Usi di ossido di zinco. Estratto da livestrong.com.
8. John W. Rasmussen, E. M. (2010). Nanoparticelle di ossido di zinco per la distruzione selettiva di cellule tumorali e potenziali applicazioni di somministrazione di farmaci. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9) :, 1063-1077.
9. Scheda di sicurezza del materiale Ossido di zinco. (2013, 21 maggio). Estratto da sciencelab.com.
10. org e l'Hudson Institute of Mineralogy. (2017, 29 marzo). Zincite. Estratto da mindat.org.
11. Centro nazionale per informazioni biotecnologiche ... (2017, 30 aprile). Database composto di PubChem; CID = 14806. Estratto da PubChem.
12. (2015, 22 luglio). OSSIDO DI ZINCO Estratto da cdc.gov.
13. PEARSON, O. (2015, 18 febbraio). I benefici dell'ossido di zinco per la pelle. Estratto da livestrong.com
14. Royal Society of Chemistry. (2015). Ossido di zinco Recuperato da chemspider
15. Vaseem Mohammad (Ph.D.), A. U.-B. (2010). Nanoparticelle ZnO: crescita, proprietà e applicazioni. Nelle nanostrutture di ossido di metallo e loro applicazioni (pagine 1-36). Editori scientifici americani.
16. Formula di ossido di zinco. (S.F.). Estratto da softschools.com.