Оксид цинка

Окси́д ци́нка (о́кись цинка) ZnO — бесцветный кристаллический порошок (кристаллы гексагональной сингонии), нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании. В природе встречается в виде минерала цинкита.

Оксид цинка
Wurtzite polyhedra.png
Such different zinc oxide - nanonails.jpg
Общие
Систематическое
наименование
Цинка оксид
Хим. формула ZnO
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 81,408 г/моль
Плотность 5,61 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 3587 ± 1 °F[1]
 • сублимации 1800 °C
Мол. теплоёмк. 40,28 Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования -350,8 кДж/моль
Давление пара 0 ± 1 мм рт.ст.[1]
Оптические свойства
Показатель преломления 2,015 и 2,068
Структура
Кристаллическая структура гексагональная сингония, a = 0,32495 нм, c = 0,52069 нм, z = 2
Классификация
Рег. номер CAS 1314-13-2
PubChem
Рег. номер EINECS 215-222-5
SMILES
InChI
RTECS ZH4810000
ChEBI ZH4810000
ChemSpider
Безопасность
Предельная концентрация аэрозоль в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3
в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3
Токсичность Токсичен, при вдыхании пыли вызывает литейную лихорадку
Фразы риска (R) R50/53
Фразы безопасности (S) S60, S61
Краткие характер. опасности (H)
H410
Меры предостор. (P)
P273
Сигнальное слово осторожно
Пиктограммы СГС Пиктограмма «Окружающая среда» системы СГС
NFPA 704
Огнеопасность 1: Следует нагреть перед воспламенением (например, соевое масло). Температура вспышки выше 93 °C (200 °F)Опасность для здоровья 2: Интенсивное или продолжительное, но не хроническое воздействие может привести к временной потере трудоспособности или возможным остаточным повреждениям (например, диэтиловый эфир)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код W: Реагирует с водой необычным или опасным образом (например, цезий, натрий, рубидий)NFPA 704 four-colored diamond
1
2
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

СвойстваПравить

Физические свойстваПравить

Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное смещение стехиометрического отношения в сторону обогащения кислородом придаёт ему электронный тип проводимости.

При нагревании вещество меняет цвет: белый при комнатной температуре, оксид цинка становится жёлтым. Объясняется это уменьшением ширины запрещённой зоны и сдвигом края в спектре поглощения из УФ-области в синюю область видимого спектра.

Химические свойстваПравить

При температурах 1350 - 1800 °C оксид цинка сублимируется, сублимация идет через механизм разложения оксида цинка на цинк и кислород в высокотемпературной зоне и образование оксида в низкотемпературной зоне, скорости сублимации зависят от состава газовой среды, в которой она проводится[3].

Химически оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей цинка, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (например, Na2[Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)6] и др.):

 

Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:

 

При сплавлении со щелочами и оксидами некоторых металлов оксид цинка образует цинкаты:

 
 

При сплавлении с оксидом бора и диоксидом кремния оксид цинка образует стеклообразные бораты и силикаты:

 
 

При смешивании порошка оксида цинка с концентрированным раствором хлорида цинка образуется быстро (за 2—3 минуты) твердеющая масса — цинковый цемент[4].

Нахождение в природеПравить

Известен природный минерал цинкит, состоящий в основном из оксида цинка.

ПолучениеПравить

  • Сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»).
  • Термическим разложением некоторых солей цинка:
  • Окислительным обжигом сульфида ZnS.
  • С помощью гидротермальный синтез[5]
  • Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии, особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).

ПрименениеПравить

Оксид цинка широко применяют в химической и фармацевтической промышленности. Применяется в составе зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в косметических кремах для загара и косметических процедурах, в производстве в качестве наполнителя резины, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Применяется в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка применяют при производстве стекла и керамики.

В химической промышленностиПравить

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью[источник не указан 704 дня], что на практике используется для создания самоочищающихся поверхностей, бактерицидных покрытий для стен и потолков в больницах и пр. Для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах оксид цинка в настоящее время не используется[источник не указан 704 дня].

В электроникеПравить

Оксид цинка применяется для производства варисторов, которые используются в современных ограничителях перенапряжений (ОПН) взамен морально устаревших газонаполненных разрядников.

Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров[источник не указан 704 дня]. На основе оксида цинка создан светодиод голубого цвета[источник не указан 704 дня].

Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры[источник не указан 704 дня].

Также оксид цинка входит в состав теплопроводных паст, например, пасты КПТ-8.

В медицинеПравить

 
Туба с цинковой мазью

В медицине используется в качестве компонента лекарственных средств наружного применения, используемых в дерматологии. Обладает противовоспалительным, подсушивающим, адсорбирующим, вяжущим и антисептическим действием.

Применяют в виде присыпки, мази, пасты, линимента. Является одним из компонентов ряда комплексных дерматологических и косметических препаратов, таких как «Цинковая мазь», «Паста Лассара» и пр.

Фармакологическое действие обусловлено тем, что оксид цинка образует альбуминаты и денатурирует белки. При нанесении на поражённую поверхность уменьшает явления экссудации, воспаления и раздражения тканей, образует защитный барьер от действия раздражающих факторов.

Может применяться при дерматите, в том числе пелёночном, опрелостях, потнице, поверхностных ранах и ожогах (солнечные ожоги, порезы, царапины), язвенных поражениях кожи (трофических язвах), пролежнях, экземе в стадии обострения, простом герпесе, стрептодермии.

Безопасность и токсичностьПравить

Соединение малотоксично, но его пыль вредна для органов дыхания, ПДК в воздухе рабочих помещений — 0,5 мг/м³ (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни.

ПримечанияПравить

  1. 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0675.html
  2. Термопрохладки
  3. Anthrop, Donald F.; Searcy, Alan W. (1964-08). “Sublimation and Thermodynamic Properties of Zinc Oxide”. The Journal of Physical Chemistry. 68 (8): 2335—2342. DOI:10.1021/j100790a052. eISSN 1541-5740. ISSN 0022-3654. Дата обращения 2020-09-22. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  4. Справочник химика. Цинковый цемент.
  5. S. Baruah and J. Dutta «Review: Hydrothermal growth of ZnO nanostructures» Sci. Technol. Adv. Mater. 10 (2009) 013001 скачать бесплатно (недоступная ссылка)

ЛитератураПравить

  • Перельман В. И. Краткий справочник химика. — М.-Л.: Химия, 1964.
  • Бовина Л. А. и др. Физика соединений AIIBVI / под ред. А. Н. Георгобиани, М. К. Шейнкмана. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 319, [1] с.: рис., табл. — 2600 экз.
  • Статья «Цинка окись» в Большой советской энциклопедии.

Дополнительная литератураПравить

  • Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C., Teke A., Reshchikov M. A., Doğan S., Avrutin V., Cho S.-J., Morkoç H. A comprehensive review of ZnO materials and devices // Journal of Applied Physics. — 2005. — Vol. 98. — P. 041301. — ISSN 00218979. — doi:10.1063/1.1992666.