Русская Википедия:Оксид цинка
Шаблон:Вещество Окси́д ци́нка (о́кись цинка) <chem>ZnO</chem> — 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)[1].
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[2].
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, <chem>Na2[Zn(OH)4],</chem> <chem>Ba2[Zn(OH)6]</chem> и др.):
- <chem>[Zn(OH)3]- + OH- -> [Zn(OH)4]^{2-}.</chem>
Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:
- <chem>ZnO + 4NH3 + H2O -> [Zn(NH3)4](OH)2.</chem>
При сплавлении со щелочами и оксидами некоторых металлов оксид цинка образует цинкаты:
- <chem>ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O;</chem>
- <chem>ZnO + CoO -> CoZnO2.</chem>
При сплавлении с оксидом бора и диоксидом кремния оксид цинка образует стеклообразные бораты и силикаты:
- <chem>ZnO + B2O3 -> Zn(BO2)2;</chem>
- <chem>ZnO + SiO2 ->ZnSiO3.</chem>
При смешивании порошка оксида цинка с концентрированным раствором хлорида цинка образуется быстро (за 2—3 минуты) твердеющая масса — цинковый цемент[3].
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:
- ацетата <chem>Zn(CH3COO)2</chem>;
- гидроксида <chem>Zn(OH)2</chem>;
- карбоната <chem>ZnCO3</chem>;
- нитрата <chem>Zn(NO3)2</chem>.
- Окислительным обжигом сульфида <chem>ZnS</chem>.
- С помощью гидротермального синтеза[4].
- 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 (в настоящее время (2007 год) вытесняется нетоксичным диоксидом титана <chem>TiO2</chem>).
- Наполнитель и пигмент в производстве:
- Добавка к кормам для животных.
- В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла;
- Как один из компонентов преобразователя ржавчиныШаблон:Нет АИ.
Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью[5], 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 используетсяШаблон:Нет АИ.
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 лазеровШаблон:Нет АИ. На основе оксида цинка в комбинации с нитридом галлия создан светодиод голубого цвета[6][7].
Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры[8][9].
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. 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
Литература
- Шаблон:Книга
- 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
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Справочник химика. Цинковый цемент.
- ↑ S. Baruah and J. Dutta «Review: Hydrothermal growth of ZnO nanostructures» Sci. Technol. Adv. Mater. 10 (2009) 013001 скачать бесплатноШаблон:Недоступная ссылка
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- Русская Википедия
- Страницы с неработающими файловыми ссылками
- Оксиды
- Ингибиторы коррозии
- Пигменты
- Катализаторы
- Соединения цинка
- Полупроводники
- Амфотерные оксиды
- Лекарственные средства по алфавиту
- Дерматотропные средства
- Антисептики и дезинфицирующие средства
- Полупроводниковые материалы
- Соединения A2B6
- Фармпрепараты, содержащие цинк
- Страницы, где используется шаблон "Навигационная таблица/Телепорт"
- Страницы с телепортом
- Википедия
- Статья из Википедии
- Статья из Русской Википедии