Оксид цинка: различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
→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{{ |
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 | |
---|---|
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 | 14806 |
Рег. номер EINECS | 215-222-5 |
SMILES | |
InChI | |
RTECS | ZH4810000 |
ChEBI | ZH4810000 |
ChemSpider | 14122 |
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 | |
NFPA 704 | |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
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
- Теплопроводность: 54 Вт/(м·К)[2].
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
- Сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»).
- Термическим разложением некоторых солей цинка:
- Окислительным обжигом сульфида .
- С помощью гидротермального синтеза[5].
- Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии, особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).
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
- Активатор вулканизации некоторых типов каучуков.
- Вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков.
- Катализатор получения метанола.
- Белый пигмент при производстве красок и эмалей (с начала XXI века вытесняется нетоксичным диоксидом титана ). Был особенно востребован художниками во второй половине XIX века в виде цинковых белил, поскольку новая масляная техника alla prima, основанная на письме в один приём, требовала долго сохнущих красок, каковыми и являлись последние.[6]
- Наполнитель и пигмент в производстве:
- Добавка к кормам для животных.
- В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла;
- Как один из компонентов преобразователя ржавчины[7].
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
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
- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0675.html
- ↑ Термопрокладки . Дата обращения: 8 июля 2012. Архивировано 15 марта 2011 года.
- ↑ 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.
- ↑ Справочник химика. Цинковый цемент.
- ↑ S. Baruah and J. Dutta «Review: Hydrothermal growth of ZnO nanostructures» Sci. Technol. Adv. Mater. 10 (2009) 013001 скачать бесплатно (недоступная ссылка)
- ↑ Д. И. Киплик. Техника живописи . — М.: Сварог и К., 2002. — С. 175. — ISBN 5-93070-014-1.
- ↑ Natallia Преобразователь ржавчины с цинком: свойства, применение . Цинковый портал (10 апреля 2023). Дата обращения: 19 августа 2024.
- ↑ 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.
- ↑ Вода и свет улучшили способность оксида цинка разрушать органические загрязнители . InScience (5 декабря 2023). Дата обращения: 19 августа 2024.
- ↑ Оксид цинка . scilead.ru. Дата обращения: 19 августа 2024.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.