Как можно получить оксид цинка

Оксид цинка

Оксид цинка

Способы получения

Оксид цинка можно получить различными методами :

1. Окислением цинка кислородом:

2Zn + O2 → 2ZnO

2. Разложением гидроксида цинка при нагревании:

3. Оксид цинка можно получить разложением нитрата цинка :

Химические свойства

Оксид цинка — типичный амфотерный оксид . Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодействии оксида цинка с основными оксидами образуются соли-цинкаты.

Например , оксид цинка взаимодействует с оксидом натрия:

2. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солицинкаты, а в растворе – комплексные соли . При этом оксид цинка проявляет кислотные свойства.

Например , оксид цинка взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием цинката натрия и воды:

Оксид цинка растворяется в избытке раствора щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:

3. Оксид цинка не взаимодействует с водой.

ZnO + H2O ≠

4. Оксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами . При этом образуются соли цинка. В этих реакциях оксид цинка проявляет основные свойства.

Например , оксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка:

5. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием солей.

Например , оксид цинка реагирует с соляной кислотой:

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

6. Оксид цинка проявляет слабые окислительные свойства .

Например , оксид цинка при нагревании реагирует с водородом и угарным газом:

ZnO + С(кокс) → Zn + СО

ZnO + СО → Zn + СО2

7. Оксид цинка — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например , из карбоната бария:

Источник

Оксид цинка

Оксид цинка
Систематическое
наименование
Цинка оксид
Хим. формула ZnO
Состояние твёрдое
Молярная масса 81,408 г/моль
Плотность 5,61 г/см³
Температура
• плавления 3587 ± 1 °F
• сублимации 1800 °C
Мол. теплоёмк. 40,28 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования -350,8 кДж/моль
Давление пара 0 ± 1 мм рт.ст.
Показатель преломления 2,015 и 2,068
Кристаллическая структура гексагональная сингония, a = 0,32495 нм, c = 0,52069 нм, z = 2
ГОСТ ГОСТ 10262-73
Рег. номер CAS 1314-13-2
PubChem 14806
Рег. номер EINECS 215-222-5
SMILES
RTECS ZH4810000
ChEBI ZH4810000
ChemSpider 14122
Предельная концентрация аэрозоль в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м 3
в атмосферном воздухе 0,05 мг/м 3
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
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид цинкакись цинка) ZnO — бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании и сублимирующийся при 1800 °C.

Содержание

  • 1 Свойства
    • 1.1 Физические свойства
    • 1.2 Химические свойства
  • 2 Нахождение в природе
  • 3 Получение
  • 4 Применение
    • 4.1 В химической промышленности
    • 4.2 В электронике
    • 4.3 В медицине
  • 5 Безопасность и токсичность

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.

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 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, 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.

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 Zn(CH3COO)2;
    • гидроксида Zn(OH)2;
    • карбоната ZnCO3;
    • нитрата Zn(NO3)2.
  • Окислительным обжигом сульфида ZnS.
  • С помощью гидротермальный синтез
  • Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии, особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).

Применение

Оксид цинка широко применяют в химической, 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 промышленности

  • Активатор вулканизации некоторых типов каучуков.
  • Вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков.
  • Катализатор получения метанола.
  • Белый пигмент при производстве красок и эмалей (в настоящее время (2007 г.) вытесняется нетоксичным диоксидом титана TiO2).
  • Наполнитель и пигмент в производстве:
    • резины;
    • пластмасс;
    • бумаги;
    • парфюмерных и косметических средств.
  • Добавка к кормам для животных.
  • В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла;
  • Как один из компонентов преобразователя ржавчины.

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью, 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.

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. На основе оксида цинка создан светодиод голубого цвета.

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

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, ПДК в воздухе рабочих помещений — 0,5 мг/м³ (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни.

Источник

Окись цинка (ZnO) формула, свойства и применение

оксид цинка представляет собой химическое соединение формулы ZnO. Это неорганическое химическое соединение, используемое в качестве ингредиента в безрецептурных препаратах. Он также используется в основном в качестве добавки в пигментах и ​​полупроводниках в различных отраслях промышленности..

Оксид цинка встречается в природе в цинките, минерале, обнаруженном в основном в Нью-Джерси, США. Цинцит имеет гексагональную кристаллическую структуру (mindat.org и Институт минералогии Хадсона, 2017).

Существует несколько процессов для синтеза оксида цинка, основными способами являются французский и американский метод.

Во французском процессе металлический цинк испаряется, а пар окисляется предварительно нагретым воздухом. Американский процесс использует различные неочищенные соединения цинка, которые восстанавливаются углеродом, образуя пары цинка. Затем пары цинка окисляются кислородом, присутствующим в воздухе, аналогично французскому процессу.

Другим способом синтеза оксида цинка является мокрый процесс, который заключается в очистке сульфата или хлорида цинка путем осаждения карбонатом. Затем осадок прокаливают для получения оксида цинка (формула оксида цинка, S.F.).

  • 1 Физико-химические свойства
  • 2 Реактивность и опасности
  • 3 наночастицы
  • 4 использования
    • 4.1 1- Медицина
    • 4.2 2- Резиновая промышленность
    • 4.3 3- Пигменты и краски
    • 4.4 4- Солнечные батареи
    • 4,5 5- пьезоэлектрический
    • 4.6 6- Другое использование
  • 5 ссылок

Физико-химические свойства

Оксид цинка представляет собой белое твердое вещество без аромата и горького вкуса (Национальный центр биотехнологической информации., 2017). Его внешний вид показан на рисунке 2.

Оксид цинка имеет две возможные структуры: гексагональную и кубическую, но гексагональные кристаллы являются наиболее распространенными. Соединение имеет молекулярную массу 81,38 г / моль и плотность 5,606 г / мл. Его температура плавления составляет 1975 ° C, где он начинает разлагаться (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO представляет собой амфотерный оксид, который может растворяться в кислотах или щелочах в результате реакций:

ZnO + 2H + → Zn +2 + H2О

ZnO + 2OH — → Zn +2 + H2О

Оксид цинка нерастворим в воде (0,0004 г на 100 мл воды при 17 ° C). Низкая растворимость, которую он производит, дает водные растворы, которые имеют нейтральный уровень pH. Реагирует бурно с алюминиевой и магниевой пылью с опасностью пожара и взрыва.

Интимные смеси оксида цинка и хлорированного каучука с или без углеводородов или хлорированных растворителей бурно реагируют, даже при взрыве, при нагревании.

Медленное добавление оксида цинка для покрытия поверхности лака из льняного масла вызывает выделение тепла и возгорание (CAMEO, 2016).

Реактивность и опасности

Оксид цинка является стабильным соединением, которое не является легковоспламеняющимся и не проявляет несовместимости с другими химическими соединениями, но при нагревании выделяет токсичные пары. Соединение не токсично и не опасно при попадании внутрь или при контакте с кожей или глазами, однако соединение представляет опасность при вдыхании.

Вредная концентрация частиц в воздухе может быть достигнута быстро, особенно для частиц оксида цинка. Вдыхание паров может вызвать металлическую лихорадку со следующими симптомами:

  • боль в горле
  • головная боль
  • температура или высокая температура тела
  • тошнота
  • рвотное
  • слабость
  • простуда
  • мышечная боль.

Вещество, подобное дыму, раздражает дыхательные пути. Эффекты могут быть отложены. Симптомы металлической лихорадки дыма проявляются лишь через несколько часов (NIOSH, 2015).

В случае вдыхания пострадавшему должно быть разрешено отдыхать в хорошо проветриваемом помещении. Если вдыхание серьезное, пострадавшего следует как можно скорее эвакуировать в безопасное место..

Ослабьте тесную одежду, такую ​​как воротник рубашки, ремни или галстук. Если пострадавшему трудно дышать, следует назначить кислород.

Если пострадавший не дышит, проводится реанимация из уст в уста. Всегда с учетом того, что человеку, оказывающему помощь в проведении реанимации изо рта в рот, может быть опасно, когда вдыхаемый материал является токсичным, инфекционным или коррозийным (Паспорт безопасности материала Оксид цинка, 2013 г.).

Несмотря на использование оксида цинка в качестве лекарственного средства, он очень токсичен для окружающей среды, особенно для водных организмов. Должны быть приняты немедленные меры для ограничения их распространения в окружающую среду в соответствии с установленными правилами.

наночастицы

Сегодня нанотехнологии работают в различных областях науки, воздействуя на материалы и устройства, используя различные методы нанометрового масштаба (Васим Мохаммад (Ph.D.), 2010)..

Наночастицы являются частью наноматериалов, которые определяются как отдельные частицы диаметром 1-100 нм..

В последние годы наночастицы стали общим материалом для разработки новых передовых приложений в области связи, хранения энергии, обнаружения, хранения данных, оптики, передачи, защиты окружающей среды, косметики, биологии и медицины благодаря их важные оптические, электрические и магнитные свойства.

В частности, уникальные свойства и полезность наночастиц также проистекают из множества атрибутов, включая схожие размеры наночастиц и биомолекул, таких как белки и полинуклеотидные кислоты. Кроме того, наночастицы могут быть сделаны с широким спектром металлов.

Наночастицы оксида металла, включая оксид цинка, являются универсальными платформами для биомедицинских применений и терапевтического вмешательства.

Существует острая необходимость в разработке новых классов противораковых агентов, и недавние исследования показывают, что наноматериалы ZnO являются очень многообещающими (John W. Rasmussen, 2010).

Эти наночастицы обладают антибактериальными, антикоррозийными, противогрибковыми и ультрафиолетовыми фильтрационными свойствами. Некоторыми синонимами наночастиц оксида цинка являются оксидатум, оксида цинка, перманентный белый цвет, кетоцинк и оксоцинк (AZoNano, 2013).

приложений

1- Медицина

Оксид цинка — продукт, широко используемый в дерматологии для ухода за кожей. В Соединенных Штатах это основной компонент солнцезащитных кремов из-за его отражающих свойств.

Оксид цинка является одним из самых безопасных ингредиентов для защиты кожи от вредного воздействия ультрафиолетовых (УФ) лучей. УФ-лучи проникают в кожу и повреждают ткани, ускоряя процесс старения и высушивая кожу..

Эти лучи также увеличивают риск рака кожи. Солнцезащитные кремы, содержащие оксид цинка, фильтруют ультрафиолетовые лучи, предотвращая их проникновение в кожу и повреждение клеток..

Оксид цинка также эффективен при лечении кожи. Может использоваться для заживления ран, снижения чувствительности, связанной с солнечными ожогами, и смягчения потрескавшейся кожи..

Люди с дефицитом цинка, как правило, испытывают медленные циклы заживления ран. Когда оксид цинка наносится на область раны, он обеспечивает организм дополнительным количеством цинка, необходимого для восстановления клеток кожи. Оксид цинка помогает поддерживать влажную и чистую область раны.

Лосьоны и кремы, содержащие оксид цинка, являются эффективными вяжущими веществами кожи. Оксид цинка может быть нанесен для предотвращения образования избытка масла на поверхности..

Иногда его используют для лечения прыщей — считается, что он уменьшает появление пятен и уменьшает раздражение и воспаление кожи, уменьшая количество и выраженность прыщей.

Национальные институты здравоохранения сообщают, что местное и пероральное введение цинка, по-видимому, является безопасным и эффективным средством лечения прыщей (PEARSON, 2015).

Цинковая мазь может лучше всего действовать для этого общего состояния кожи при использовании в сочетании с актуальным антибиотиком эритромицином.

Из-за его антибактериальных и дезодорирующих свойств врачи обычно лечат опрелости с помощью мази с оксидом цинка. Обычно применяется при каждой смене подгузников для оптимальной эффективности..

Поддержание чистоты области подгузника и полное высыхание кожи перед нанесением мази из оксида цинка может помочь свести к минимуму выраженность сыпи на подгузнике..

По данным Американской академии дерматологии, мазь из оксида цинка может облегчить симптомы меланодермии. Мелазма является распространенным заболеванием кожи, которое вызывает появление коричневых пятен на лице, особенно на носу, щеках, губах и лбу подбородка..

Около 90 процентов случаев меланодермии встречаются у женщин. Наиболее часто встречается у людей с более темной кожей.

Небольшие раздражения кожи, такие как порезы, ожоги, царапины и ядовитый плющ, часто выигрывают от противовоспалительных свойств, содержащихся в мази с оксидом цинка. Вы можете наносить тонкий слой оксида цинка на пораженную кожу так часто, как это необходимо, чтобы снять раздражение и способствовать заживлению..

Защитное действие мази из оксида цинка на кожу делает ее одним из лучших безрецептурных средств лечения геморроя

Геморрой — это опухшие вены в анальном канале, вызванные избыточным давлением в области таза и прямой кишки. Геморрой, как правило, несерьезен, но может вызывать значительный дискомфорт (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Резиновая промышленность

Более 50% оксида цинка используется в резиновой промышленности. Благодаря процессу вулканизации отделка обладает более высокой прочностью на разрыв и стойкостью к набуханию и истиранию, а также эластична в более широком температурном диапазоне..

В своей простейшей форме вулканизация производится нагреванием каучука с серой (Encyclopædia Britannica, 2018).

Два компонента, которые играют важную роль в химии вулканизации, известны как «активаторы», обычно это оксид цинка и стеариновая кислота..

Эти соединения вступают в реакцию вместе и с ускорителями с образованием соединения сульфида цинка, которое, в свою очередь, является ключевым промежуточным соединением при добавлении серы к диеновому эластомеру и создании связей серы с образованием таких элементов, как шины, подошвы обувные и даже хоккейные шайбы (Гент, 2016).

3- Пигменты и краски

Наряду с льняным маслом (сушильным маслом, используемым в качестве транспортного средства) оксид цинка используется в качестве пигмента с 18-го века, что привело к быстрому расширению европейской лакокрасочной промышленности. Основные белые пигменты включают оксид цинка, сульфид цинка, литопон и диоксид титана (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Солнечные батареи

Очень важным применением является то, что оксид цинка широко используется в качестве буферного слоя в солнечных элементах CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). В некоторых современных экспериментах основное внимание уделяется влиянию толщины ZnO на максимальную выходную мощность элементов..

5- пьезоэлектрический

Оксид цинка (ZnO) является интересным материалом с точки зрения проводимости. Он кристаллизуется в структуре вюрцита, и его соединение представляет собой смесь ионного и ковалентного. Монокристаллы высокой чистоты являются изоляторами.

Оксид цинка является наиболее пьезоэлектрическим из всех материалов и широко используется в качестве преобразователя в электронных устройствах. (Пьезоэлектричество — это свойство кристалла поляризоваться при воздействии давления.)

Оксид цинка является хорошим полупроводником, когда в кристалле содержатся примеси алюминия. Поликристаллическая полупроводниковая керамика на основе оксида цинка ведет себя хорошо и подчиняется закону Ома.

Добавление небольшого количества других оксидов, таких как барий и хром, делает керамику на основе оксида цинка очень неомологическими электрическими свойствами.

6- Другое использование

Добавление оксида цинка помогает обрабатывать бетон, а также улучшает водостойкость.

Оксид цинка используется в сигаретных фильтрах и в качестве добавки в зерновых. Он также используется в ксерографии как фотопроводящий лист и как антикоррозийный.

Будущее высококачественного оксида цинка, несомненно, будет захватывающим. Потенциальные достижения для немедикаментозных применений даже превосходят таковые в современных медицинских целях.

Нанородный оксид цинка, спинтронные и пьезоэлектрические датчики являются очень многообещающими областями, и те, которые необходимо учитывать в недалеком будущем.

Источник

Читайте также:  Как правильно расплавить цинк
Поделиться с друзьями
Металл и камни