Cấu trúc, tính chất, danh pháp của kẽm sulfide (ZnS)



các kẽm sunfua là hợp chất vô cơ có công thức ZnS, được hình thành bởi các cation Zn2+ và anion S2-. Nó được tìm thấy trong tự nhiên chủ yếu là hai khoáng chất: wurtzite và sphalerite (hoặc hỗn hợp kẽm), sau này là dạng chính của nó.

Sphalerite xuất hiện trong bản chất của màu đen do các tạp chất mà nó thể hiện. Ở dạng tinh khiết, nó có các tinh thể màu trắng, trong khi wurtzite có các tinh thể màu trắng xám.

Kẽm sunfua không hòa tan trong nước. Nó có thể gây ra thiệt hại môi trường, vì nó xâm nhập vào mặt đất và làm ô nhiễm nước ngầm và dòng chảy của nó.

Kẽm sunfua có thể được tạo ra, trong số các phản ứng khác, bằng sự ăn mòn và trung hòa.

Do ăn mòn:

Zn + H2S => ZnS + H2

Bằng cách trung hòa:

H2S + Zn (OH)2 => ZnS + 2H2Ôi

Zinc sulfide là một loại muối lân quang, cung cấp cho nó khả năng sử dụng và ứng dụng. Ngoài ra, nó là một chất bán dẫn và xúc tác quang.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
    • 1.1 Hỗn hợp kẽm
    • 1.2 Wurzita
  • 2 thuộc tính
    • 2.1 Màu
    • 2.2 Điểm nóng chảy
    • 2.3 Độ hòa tan trong nước
    • 2.4 Độ hòa tan
    • Mật độ 2,5
    • 2.6 Độ cứng
    • 2.7 Ổn định
    • 2.8 Phân hủy
  • 3 danh pháp
    • 3.1 Danh pháp hệ thống và truyền thống
  • 4 công dụng
    • 4.1 Là chất màu hoặc lớp phủ
    • 4.2 Vì sự lân quang của nó
    • 4.3 Chất bán dẫn, xúc tác quang và chất xúc tác
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Kẽm sunfua thông qua các cấu trúc tinh thể được điều chỉnh bởi các điểm hấp dẫn tĩnh điện giữa cation Zn2+ và anion S2-. Đây là hai: hỗn hợp sphalerite hoặc kẽm và wurzite. Trong cả hai ion đều giảm đến mức tối thiểu lực đẩy giữa các ion có điện tích bằng nhau.

Hỗn hợp kẽm ổn định nhất trong điều kiện nhiệt độ và áp suất trên mặt đất; và wurzite, ít đậm đặc hơn, là kết quả của sự sắp xếp lại tinh thể do sự gia tăng nhiệt độ.

Hai cấu trúc có thể cùng tồn tại trong cùng một khối ZnS cùng một lúc, mặc dù, rất chậm, wurzite sẽ kết thúc chiếm ưu thế.

Hỗn hợp kẽm

Hình trên cho thấy ô đơn vị hình khối tập trung vào các mặt của cấu trúc hỗn hợp kẽm. Các quả cầu màu vàng tương ứng với các anion S2-, và các màu xám cho các cation Zn2+, nằm ở các góc và ở trung tâm của các mặt khối.

Lưu ý các hình học tứ diện xung quanh các ion. Hỗn hợp kẽm cũng có thể được đại diện bởi các tứ diện này, có các lỗ bên trong tinh thể có cùng hình dạng (lỗ tứ diện).

Ngoài ra, trong các ô đơn vị, tỷ lệ ZnS được đáp ứng; đó là tỷ lệ 1: 1. Do đó, với mỗi cation Zn2+ có một anion S2-. Trong hình ảnh có vẻ như các quả cầu màu xám rất nhiều, nhưng thực tế khi ở trong các góc và trung tâm của các mặt của khối lập phương, chúng được chia sẻ bởi các tế bào khác.

Ví dụ: nếu bạn lấy bốn quả cầu màu vàng bên trong hộp, "các mảnh" của tất cả các quả cầu màu xám xung quanh bạn phải thêm cùng một (bốn cái). Theo cách này trong ô đơn vị khối có bốn Zn2+ và bốn S2-, hoàn thành tỷ lệ ZnS cân bằng hóa học.

Cũng cần nhấn mạnh rằng có các lỗ tứ diện ở phía trước và phía sau các quả cầu màu vàng (không gian ngăn cách chúng với nhau).

Wurzita

Không giống như cấu trúc của hỗn hợp kẽm, wurzite áp dụng hệ thống tinh thể hình lục giác (hình trên cùng). Điều này là nhỏ gọn hơn, vì vậy chất rắn có mật độ thấp hơn. Các ion trong wurzite cũng có môi trường tứ diện và tỷ lệ 1: 1 phù hợp với công thức ZnS.

Thuộc tính

Màu

Nó có thể được trình bày theo ba cách:

-Wurtzite, với các tinh thể màu trắng và hình lục giác.

-Sphalerit, với tinh thể màu trắng xám và tinh thể khối.

-Là một loại bột màu trắng đến xám trắng hoặc vàng nhạt, và các tinh thể màu vàng nhạt.

Điểm nóng chảy

1700 độ C.

Độ hòa tan trong nước

Hầu như không hòa tan (0,00069 g / 100 ml ở 18º C).

Độ hòa tan

Không hòa tan trong kiềm, hòa tan trong axit khoáng loãng.

Mật độ

Sphalerit 4,04 g / cm3 và wurtzite 4,09 g / cm3.

Độ cứng

Nó có độ cứng từ 3 đến 4 trên thang Mohs.

Ổn định

Khi nó chứa nước, nó từ từ oxy hóa thành sunfat. Trong môi trường khô ráo, nó ổn định.

Phân hủy

Khi đun nóng ở nhiệt độ cao, nó thải ra hơi độc của oxit kẽm và lưu huỳnh.

Danh pháp

Cấu hình điện tử của Zn là [Ar] 3d104 giây2. Mất hai electron của quỹ đạo 4s giống như cation Zn2+ với quỹ đạo đầy đủ của nó. Do đó, cho rằng Zn điện tử2+ nó ổn định hơn nhiều so với Zn+, nó chỉ có hóa trị +2.

Do đó, bỏ qua danh pháp chứng khoán, thêm hóa trị của nó được đặt trong ngoặc đơn và với các chữ số La Mã: kẽm sulfide (II).

Danh pháp hệ thống và truyền thống

Nhưng có nhiều cách khác để gọi ZnS ngoài cách đã được đề xuất. Trong hệ thống, số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố được chỉ định bằng tử số Hy Lạp; với ngoại lệ duy nhất của phần tử bên phải khi nó chỉ là một. Do đó, ZnS được đặt tên là: khỉKẽm sunfua (và không phải monozinc monosulfide).

Về danh pháp truyền thống, kẽm có hóa trị duy nhất là +2, được thêm vào bằng cách thêm hậu tố -ico. Kết quả là, tên truyền thống của nó hóa ra là: Zinc sulphideico.

Công dụng

Là sắc tố hoặc lớp phủ

-Sachtolith là một sắc tố màu trắng được làm bằng kẽm sunfua. Nó được sử dụng trong putties, ma tít, niêm phong, bìa thấp hơn, sơn latex và biển báo.

Việc sử dụng nó kết hợp với các sắc tố hấp thụ tia cực tím, như các sắc tố vi titan hoặc sắt oxit trong suốt, là cần thiết trong các sắc tố chịu được thời tiết.

-Khi ZnS được áp dụng trong latex hoặc sơn kết cấu, nó có tác dụng diệt vi khuẩn kéo dài.

-Do độ cứng cao và khả năng chống vỡ, xói mòn, mưa hoặc bụi, làm cho nó phù hợp với cửa sổ hồng ngoại bên ngoài hoặc khung máy bay.

-ZnS được sử dụng trong lớp phủ của cánh quạt được sử dụng trong việc vận chuyển các hợp chất, để giảm hao mòn. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất mực in, hợp chất cách điện, sắc tố nhiệt dẻo, nhựa chống cháy và đèn điện phát quang.

-Kẽm sunfua có thể trong suốt, và có thể được sử dụng như một cửa sổ cho quang học nhìn thấy và quang học hồng ngoại. Nó được sử dụng trong các thiết bị nhìn đêm, trên màn hình tivi, màn hình radar và trong lớp phủ huỳnh quang.

-Sự pha tạp ZnS với Cu được sử dụng trong sản xuất các tấm điện phát quang. Ngoài ra, nó được sử dụng trong động cơ tên lửa và trọng lực.

Vì sự lân quang của nó

-Độ lân quang của nó được sử dụng để nhuộm tay của đồng hồ và do đó hình dung thời gian trong bóng tối; cũng trong sơn cho đồ chơi, trong các dấu hiệu khẩn cấp và cảnh báo giao thông.

Phốt phát cho phép sử dụng kẽm sunfua trong các ống tia catốt và trên màn hình tia X để tỏa sáng trong các điểm tối. Màu của lân quang phụ thuộc vào chất kích hoạt được sử dụng.

Chất bán dẫn, xúc tác quang và chất xúc tác

-Sphalerite và wurtzite là các chất bán dẫn khe rộng. Sphalerite có khoảng cách băng là 3,54 eV, trong khi wurtzite có khoảng cách băng là 3,91 eV.

-ZnS được sử dụng để điều chế một chất xúc tác quang gồm CdS - ZnS / zirconium - titan phosphate được sử dụng để sản xuất hydro dưới ánh sáng nhìn thấy.

-Nó hoạt động như một chất xúc tác cho sự xuống cấp của các chất ô nhiễm hữu cơ. Nó được sử dụng để chuẩn bị bộ đồng bộ màu trong đèn LED.

-Các tinh thể nano của nó được sử dụng để phát hiện protein siêu nhạy. Ví dụ, bằng cách phát ra ánh sáng từ các chấm lượng tử của ZnS. Nó được sử dụng để điều chế một chất xúc tác quang kết hợp (CdS / ZnS) -TiO2 để sản xuất điện thông qua quá trình quang điện.

Tài liệu tham khảo

  1. PubChem. (2018). Kẽm sunfua. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
  2. QuimiNet. (Ngày 16 tháng 1 năm 2015). Sắc tố trắng dựa trên Zinc Sulfide. Lấy từ: quiminet.com
  3. Wikipedia. (2018). Kẽm sunfua. Lấy từ: en.wikipedia.org
  4. II-VI Vương quốc Anh. (2015). Kẽm sunfua (ZnS). Lấy từ: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (Ngày 30 tháng 3 năm 2015). Cấu trúc Zincblende (ZnS). Lấy từ: ilpi.com
  6. Hóa học LibreTexts. (Ngày 22 tháng 1 năm 2017). Cấu trúc-Kẽm Blende (ZnS). Lấy từ: chem.libretexts.org
  7. Đọc (2018). Kẽm sunfua / Kẽm sunfua (ZnS). Lấy từ: reade.com