Оксид цинку

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Оксид цинку
Zinc oxide.jpg
Інші назви Цинкові білила
Ідентифікатори
Номер CAS 1314-13-2
PubChem 14806
Номер EINECS 215-222-5
RTECS ZH4810000
Властивості
Молекулярна формула ZnO
Молярна маса 81,408 г/моль
Зовнішній вигляд білий порошок
Запах немає запаху
Густина 5,606 г/см³
Тпл 1975 °C (розкл.)[1]
Ткип 2360 °C
Розчинність (вода) 0,16 мг/100 мл (30 °C)
Показник заломлення (nD) 2,0041
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-348,0 кДж/моль
Ст. ентропія So298 43,9 Дж·K−1моль−1
Небезпеки
MSDS ICSC 0208
Індекс ЄС 030-013-00-7
Класифікація ЄС Небезпечно для навколишнього середовища N
R-фрази R50/53
S-фрази S60, S61
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
2
0
W
Температура спалаху 1436 °C
Пов'язані речовини
Інші аніони сульфід цинку
селенід цинку
Інші катіони оксид кадмію
оксид ртуті(II)
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Окси́д ци́нку (цинкові білила, срібні білила, китайські білила) — неорганічна сполука з формулою ZnO. Білий порошок, практично нерозчинний у воді.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Оксид цинку є прямозонним напівпровідником з шириною забороненої зони 3,36 еВ. Природне легування киснем робить його напівпровідником n-типу. При нагріванні речовина змінює колір: білий при кімнатній температурі, оксид цинку стає жовтим. Пояснюється це зменшенням ширини забороненої зони і зрушенням краю в спектрі поглинання з УФ-області в синю.

Теплопровідність: 54 Вт/(м·К).

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Оксид цинку проявляє амфотерні властивості. Він реагує з кислотами та кислотними оксидами з утворенням солей. При сплавленні з оксидами бору та кремнію оксид цинку утворює склоподібні борати і силікати.

\mathrm{ ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O }
\mathrm{ ZnO + H_2S \xrightarrow{450-550^oC} ZnS + H_2O }
\mathrm{ ZnO + B_2O_3\xrightarrow{t} \ Zn(BO_2)_ 2}
\mathrm{ ZnO + SiO_2 \xrightarrow{1200-1400^oC} \ ZnSiO_3}

При взаємодії з розчинами лугів утворює комплексні три-, тетра- та гексагідроксоцинкати, які можуть змінювати склад в залежності від реакції середовища:

\mathrm{ ZnO + NaOH \xrightarrow{boiling} Na[Zn(OH)_3]}
\mathrm{ [Zn(OH)_3]^- + OH^- \rightarrow [Zn(OH)_4]^{2-}}

При сплавленні з твердими лугами і оксидами металів оксид цинку утворює цинкати:

\mathrm{ ZnO + 2NaOH \xrightarrow{500-600^oC} Na_2ZnO_2 + H_2O}
\mathrm{ ZnO + CoO \xrightarrow{t} CoZnO_2}

Оксид цинку розчиняється у концентрованому водному розчині амоніаку, утворюючи комплексні амоніакати:

\mathrm{ ZnO + 4NH_3 + H_2O \rightarrow [Zn(NH_3)_4](OH)_2 }

Відновлення цинку з його оксиду проводиться лише реакцією з коксом:

\mathrm{ ZnO + C \xrightarrow{1100-1200^oC} Zn + CO}

Отримання[ред.ред. код]

Цинкіт (з родовища в Аризоні)

Для потреб промисловості оксид цинку добувають з мінералу цинкіту. В лабораторних умовах синтез оксиду можливий, наприклад, взаємодією металевого цинку з перегрітою водяною парою або спаленням його у струмені кисню:

\mathrm{ Zn + H_2O \xrightarrow{600-800^oC} ZnO + H_2}
\mathrm{ 2Zn + O_2 \xrightarrow{>225^oC} 2ZnO}

Іншим способом є термічне розкладання оксигенвмісних сполук цинку:

\mathrm{ Zn(OH)_2 \rightarrow ZnO + H_2O}
\mathrm{ ZnCO_3 \xrightarrow{300^oC} ZnO + CO_2}
\mathrm{ 2Zn(NO_3)_2 \xrightarrow{340^oC} 2ZnO + 2NO_2 + O_2}
\mathrm{ 2ZnSO_4 \xrightarrow{740-1000^oC} 2ZnO + 2SO_2 + O_2}

Альтернативним методом для промислових масштабів є окислювальне випалювання сульфіду ZnS:

\mathrm{ 2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{800-1000^oC} 2ZnO + 2SO_2}

Застосування[ред.ред. код]

Оксид цинку використовують під назвою цинкові білила у живопису в якості пігменту. Вони відомі також як срібні білила або китайські білила. Біла фарба. Порівняно швидко висихають, міцні, тривкі, еластичні. Часто використовуються для підмальовка і пришвидшують висихання інших кольорів, змішаних з ним. З причин вмісту в них свинцю вважаються небезпечними при попаданні в організм, тому витісняються нетоксичним діоксидом титану TiO2.

Використовується як білий пігмент при виробництві фарб і емалей, гуми, пластмас, паперу, парфумерії та косметики. Знаходить застосування в якості вулканізуючого агента хлоропренових каучуків, каталізатора синтезу метанолу.

Відомо також, що оксид цинку має фотокаталітичну активність, що на практиці використовується для створення самоочисних поверхонь, бактерицидних покриттів для стін і стель у лікарнях і пр. Для фотокаталітичного очищення води в промислових масштабах оксид цинку в даний час не використовується. Крім того, порошок оксиду цинку — перспективний матеріал в якості робочого середовища для порошкових лазерів. На основі оксиду цинку створили світлодіод блакитного кольору. Тонкі плівки та інші наноструктури на основі оксиду цинку можуть застосовуватися як чутливі газові та біологічні сенсори.

Властивості оксиду цинку обумовлюють його широке застосування у фармацевтичній промисловості. Оксид цинку знайшов широке застосування в створенні абразивних зубних паст і цементів в терапевтичній стоматології, в кремах для засмаги та косметичних процедурах, у виробництві електрокабеля, штучної шкіри і гумотехнічних виробів. Крім того, застосування поширене в шинній, лакофарбової, нафтопереробної промисловостях. Оксид цинку застосовують при виробництві скла і кераміки.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Takahashi, Kiyoshi; Yoshikawa, Akihiko; Sandhu, Adarsh (2007). Wide bandgap semiconductors: fundamental properties and modern photonic and electronic devices. Springer. с. 357. ISBN 3540472347. 

Джерела[ред.ред. код]

  • Р. Рипан, И. Чертяну. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. — М.: Изд. «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с.
  • Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр./Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; Под ред. Р. А. Лидина. — М.: Химия, 2000. 480 с.: ил. — ISBN 5-7245-1163-0.