Оксид цинка: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[непроверенная версия][отпатрулированная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
В химической промышленности: принесла пару ссылок, сняла надстрочники про источники
В электронике: добавила ссылку, убрала надстрочный шаблон про источник
Строка 191: Строка 191:
Оксид цинка применяется для производства [[варистор]]ов, которые используются в современных [[Разрядник|ограничителях перенапряжений (ОПН)]] взамен морально устаревших газонаполненных разрядников.
Оксид цинка применяется для производства [[варистор]]ов, которые используются в современных [[Разрядник|ограничителях перенапряжений (ОПН)]] взамен морально устаревших газонаполненных разрядников.


Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых [[лазер]]ов{{Нет АИ|29|12|2018}}. На основе оксида цинка в комбинации с [[Нитрид галлия|нитридом галлия]] создан [[голубой светодиод|светодиод голубого цвета]]<ref>{{cite journal | vauthors = Liu XY, Shan CX, Zhu H, Li BH, Jiang MM, Yu SF, Shen DZ | title = Ultraviolet Lasers Realized via Electrostatic Doping Method | journal = Scientific Reports | volume = 5 | pages = 13641 | date = September 2015 | pmid = 26324054 | pmc = 4555170 | doi = 10.1038/srep13641 | bibcode = 2015NatSR...513641L }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Bakin A, El-Shaer A, Mofor AC, Al-Suleiman M, Schlenker E, Waag A | title=ZnMgO-ZnO quantum wells embedded in ZnO nanopillars: Towards realisation of nano-LEDs | journal=Physica Status Solidi C | volume=4 | issue=1 | year=2007 | doi=10.1002/pssc.200673557 | pages=158–161|bibcode = 2007PSSCR...4..158B }}</ref>.
Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых [[лазер]]ов<ref>{{Cite web|url=https://scilead.ru/article/4859-oksid-tsinka|title=Оксид цинка|website=scilead.ru|access-date=2024-08-19}}</ref>. На основе оксида цинка в комбинации с [[Нитрид галлия|нитридом галлия]] создан [[голубой светодиод|светодиод голубого цвета]]<ref>{{cite journal | vauthors = Liu XY, Shan CX, Zhu H, Li BH, Jiang MM, Yu SF, Shen DZ | title = Ultraviolet Lasers Realized via Electrostatic Doping Method | journal = Scientific Reports | volume = 5 | pages = 13641 | date = September 2015 | pmid = 26324054 | pmc = 4555170 | doi = 10.1038/srep13641 | bibcode = 2015NatSR...513641L }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Bakin A, El-Shaer A, Mofor AC, Al-Suleiman M, Schlenker E, Waag A | title=ZnMgO-ZnO quantum wells embedded in ZnO nanopillars: Towards realisation of nano-LEDs | journal=Physica Status Solidi C | volume=4 | issue=1 | year=2007 | doi=10.1002/pssc.200673557 | pages=158–161|bibcode = 2007PSSCR...4..158B }}</ref>.


Тонкие плёнки и иные [[наноструктуры]] на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические [[сенсор]]ы<ref>{{cite journal| vauthors = Wang HT, Kang BS, Ren F, Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Pearton SJ, Lin J | doi=10.1063/1.1949707|title=Hydrogen-selective sensing at room temperature with ZnO nanorods|year=2005 |journal=Applied Physics Letters|volume=86|page=243503|issue=24|bibcode = 2005ApPhL..86x3503W }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Voss LF, Pearton SJ, Wang HT, Kang BS, Ren F, Jun J, Lin J | display-authors = 6 |doi=10.1063/1.2136070|title=Hydrogen sensing at room temperature with Pt-coated ZnO thin films and nanorods|year=2005 |journal=Applied Physics Letters|volume=87|page=222106 |issue=22|bibcode = 2005ApPhL..87v2106T }}</ref>.
Тонкие плёнки и иные [[наноструктуры]] на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические [[сенсор]]ы<ref>{{cite journal| vauthors = Wang HT, Kang BS, Ren F, Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Pearton SJ, Lin J | doi=10.1063/1.1949707|title=Hydrogen-selective sensing at room temperature with ZnO nanorods|year=2005 |journal=Applied Physics Letters|volume=86|page=243503|issue=24|bibcode = 2005ApPhL..86x3503W }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Voss LF, Pearton SJ, Wang HT, Kang BS, Ren F, Jun J, Lin J | display-authors = 6 |doi=10.1063/1.2136070|title=Hydrogen sensing at room temperature with Pt-coated ZnO thin films and nanorods|year=2005 |journal=Applied Physics Letters|volume=87|page=222106 |issue=22|bibcode = 2005ApPhL..87v2106T }}</ref>.

Версия от 20:39, 19 августа 2024

Оксид цинка
Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование
Цинка оксид
Хим. формула
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 81,408 г/моль
Плотность 5,61 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 1975 °C
 • 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 2,068CRC Handbook of Chemistry and Physics. — 92nd. — CRC Press, 2011. — ISBN 978-1439855119.
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
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность 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)
0
2
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Окси́д ци́нка (о́кись цинка)  — белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы. Кристаллизуется в гексагональной сингонии типа вюрцита. Нерастворим в воде, желтеет при нагревании. В природе встречается в виде минерала цинкита.

Свойства

Физические свойства

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.

Эффективная масса носителей заряда mp 0,59me; mn 0,24me.

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.

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].

Химические свойства

Химически оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей цинка, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (например, 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 природе

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

Получение

Применение

Оксид цинка широко применяют в химической и фармацевтической промышленности. Применяется в составе зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в солнцезащитных кремах, в 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 промышленности

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью[8], 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 пока ещё не используется[9].

В электронике

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[10]. На основе оксида цинка в комбинации с нитридом галлия создан светодиод голубого цвета[11][12].

Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры[13][14].

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

В медицине

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, из него делают временные пломбы. 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 токсичность

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

Примечания

  1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0675.html
  2. Термопрокладки. Дата обращения: 8 июля 2012. Архивировано 15 марта 2011 года.
  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: 22 сентября 2020.
  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)
  6. Д. И. Киплик. Техника живописи. — М.: Сварог и К., 2002. — С. 175. — ISBN 5-93070-014-1.
  7. Natallia Преобразователь ржавчины с цинком: свойства, применение. Цинковый портал (10 апреля 2023). Дата обращения: 19 августа 2024.
  8. Alina M. Schimpf, Carolyn E. Gunthardt, Jeffrey D. Rinehart, James M. Mayer, Daniel R. Gamelin. Controlling Carrier Densities in Photochemically Reduced Colloidal ZnO Nanocrystals: Size Dependence and Role of the Hole Quencher (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 2013-11-06. — Vol. 135, iss. 44. — P. 16569–16577. — ISSN 0002-7863. — doi:10.1021/ja408030u. Архивировано 30 июля 2023 года.
  9. Вода и свет улучшили способность оксида цинка разрушать органические загрязнители. InScience (5 декабря 2023). Дата обращения: 19 августа 2024.
  10. Оксид цинка. scilead.ru. Дата обращения: 19 августа 2024.
  11. Liu XY, Shan CX, Zhu H, Li BH, Jiang MM, Yu SF, Shen DZ (September 2015). "Ultraviolet Lasers Realized via Electrostatic Doping Method". Scientific Reports. 5: 13641. Bibcode:2015NatSR...513641L. doi:10.1038/srep13641. PMC 4555170. PMID 26324054.
  12. Bakin A, El-Shaer A, Mofor AC, Al-Suleiman M, Schlenker E, Waag A (2007). "ZnMgO-ZnO quantum wells embedded in ZnO nanopillars: Towards realisation of nano-LEDs". Physica Status Solidi C. 4 (1): 158—161. Bibcode:2007PSSCR...4..158B. doi:10.1002/pssc.200673557.
  13. Wang HT, Kang BS, Ren F, Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Pearton SJ, Lin J (2005). "Hydrogen-selective sensing at room temperature with ZnO nanorods". Applied Physics Letters. 86 (24): 243503. Bibcode:2005ApPhL..86x3503W. doi:10.1063/1.1949707.
  14. Tien LC, Sadik PW, Norton DP, Voss LF, Pearton SJ, Wang HT, et al. (2005). "Hydrogen sensing at room temperature with Pt-coated ZnO thin films and nanorods". Applied Physics Letters. 87 (22): 222106. Bibcode:2005ApPhL..87v2106T. doi:10.1063/1.2136070.

Литература

  • 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 литература

  • 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.