гексагональная сингония, a = 0,32495 нм, c = 0,52069 нм, z = 2
Классификация
Рег. номер CAS
1314-13-2
Рег. номер PubChem
14806
Регистрационный номер EC
215-222-5
ChEBI
ZH4810000
Безопасность
ПДК
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
R-фразы
R50/53
S-фразы
S60, S61
NFPA 704
Содержание
Свойства
Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное легирование кислородом делает его полупроводником n-типа.
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.
Оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием солей, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксицинкаты (Na2[Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)6]):
Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:
При сплавлении с щелочами и оксидами металлов оксид цинка образует цинкаты:
ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O ZnO + CoO CoZnO2
При сплавлении с оксидами бора и кремния оксид цинка образует стекловидные бораты и силикаты:
ZnO + B2O3Zn(BO2)2 ZnO + SiO2ZnSiO3
Получение
Применение
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.
Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров. На основе оксида цинка создали светодиод голубого цвета. Тонкие пленки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры.
Свойства оксида цинка обуславливают его широко применение в фармацевтической промышленности. Оксид цинка нашел широкое применение в создании абразивных зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в кремах для загара и косметических процедурах, в производстве электрокабеля, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Кроме того, применение распространено в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка участвует процессе производства стекла и керамики.
Влияние на человека
Слабо токсичен, ПДК в воздухе рабочих помещений — 6 мг/м³. Пыль может образовываться при обжиге изделий из латуни.
Окси́д ци́нка (окись цинка, цинковые белила) — химическое соединение цинка с кислородом, имеющее формулу ZnO.
Белый, желтеющий при нагревании порошок. Кристалл при комнатной температуре бесцветен.
Содержание
Свойства
Физические свойства
Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ.
При нагревании вещество меняет цвет: белый при комнатной температуре, оксид цинка становится жёлтым. Объясняется это уменьшением ширины запрещенной зоны и сдвигом края в спектре поглощения из УФ-области в синюю.
Химические свойства
Кристаллические свойства
Пьезоэлектрические свойства
Нанокристаллический оксид цинка
Получение
Применение
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.
Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров. На основе оксида цинка создали светодиод голубого цвета. Тонкие пленки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры.
Свойства оксида цинка обуславливают его широко применение в фармацевтической промышленности. Оксид цинка нашел широкое применение в создании абразивных зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в кремах для загара и косметических процедурах, в производстве электрокабеля, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Кроме того, применение распространено в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка участвует процессе производства стекла и керамики.
Влияние на человека
Слабо токсичен, ПДК в воздухе рабочих помещений — 6 мг/м³. Пыль может образовываться при обжиге изделий из латуни.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Цинка окись» в других словарях:
Цинка окись — оксид цинка, ZnO. Бесцветные кристаллы; плотность 5,7 г/см3. Желтеет при прокаливании, не плавится, возгоняется при температурах выше 1800 °С. В воде нерастворима. Амфотерна растворяется в кислотах с образованием соответствующих солей, а… … Большая советская энциклопедия
ЦИНКА ОКИСЬ — (Zinci oxydum; ФХ), вяжущее и адсорбирующее средство. Белый или с желтоватым оттенком аморфный порошок без запаха. Растворим в растворах щелочей, разведённых минеральных кислотах, а также в уксусной кислоте. Обладает также противовоспалительным и … Ветеринарный энциклопедический словарь
Окись цинка — Оксид цинка Общие Систематическое наименование Цинка оксид Химическая формула ZnO Отн. молек. масса N а. е. м. Молярная масса … Википедия
Окись этилена — Окись этилена … Википедия
ОКИСЬ ЦИНКА — Zinci oxydum. Свойства. Белый или белый с желтоватым оттенком мелкий аморфный порошок, без запаха. Практически нерастворим в воде и спирте, но растворяется в разведенных минеральных кислотах, а также в уксусной. Форма выпуска. Выпускают в форме … Отечественные ветеринарные препараты
ОКИСЬ — ОКИСЬ, и, жен. (спец.). Соединение элементов средней степени окисления с кислородом. О. углерода (угарный газ.). О. цинка. | прил. окисный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Окись углерода — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
Окись дифенилена — (oxyde de biphénylène, Di[Bi]phenylenoxyd) находится (около 0,3%) в смоле (Stupp, Stuppfett,), получающейся при перегонке без доступа воздуха ртутной руды в Идрии (Гольдшмидт и Шмидт); образуется при перегонке трехфенильного эфира ортофосфорной… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Окись — Оксид (окисел, окись) соединение химического элемента с кислородом, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй после фтора, поэтому к оксидам… … Википедия
3.3 эВ при комнатной температуре. Преимущества, связанные с большим зазором диапазона, включают в себя более высокие напряжения пробоя, способность выдерживать большие электрические поля, более низкий электронный шум и работу при высоких температурах и высокой мощности. Зазор оксида цинка может быть дополнительно настроен на
В производстве оксида цинка выделяют три основных метода.
Существуют многочисленные специализированные методы для получения оксида цинка для научных исследований и применения в нишевых областях. Эти методы можно классифицировать по полученной форме ZnO (объемная, тонкая пленка, нанопроволока), температура («низкая», близкая к комнатной температуре или «высокой», т.е. T
1000 ° C), тип процесса (осаждение из паровой фазы или рост из раствора) и другие параметры. Крупные монокристаллы (многие кубические сантиметры) могут быть выращены в результате переноса газа (парофазное осаждение), гидротермального синтеза или роста расплава. Однако из-за высокого давления паров оксида цинка рост из расплава является проблематичным. Трудно контролировать рост транспорта газа, оставляя предпочтение гидротермальному методу. Тонкие пленки могут быть получены химическим осаждением из паровой фазы, эпитаксией из паровой фазы с металлической структурой, электроосаждением, импульсным лазерным осаждением, распылением, золь-гель- синтезом, нанесением атомного слоя, пиролизом распылением и т.д. Обычная белая порошковая окись цинка может быть получена в лаборатории путем электролиза раствора бикарбоната натрия с цинковым анодом. Производятся гидроксид цинка и водород. Гидроксид цинка при нагревании разлагается до оксида цинка. Наноструктуры оксида цинка могут быть синтезированы в различные морфологии, в том числе нанопроволоки, наностержни, тетраподы, нанообъекты, нановолокна, наночастицы и т.д. Наноструктуры могут быть получены с помощью большинства вышеупомянутых методов при определенных условиях, а также с использованием метода «пар-жидкость-твердое тело». Синтез обычно проводят при температурах около 90 ° С в эквимолярном водном растворе нитрата цинка и гексамина, причем последний обеспечивает основную среду. Некоторые добавки, такие как полиэтиленгликоль или полиэтиленимин, могут улучшить соотношение размеров нанонитей оксида цинка. Допирование нанопроволок оксида цинка было достигнуто добавлением других нитратов металлов к раствору для выращивания. Морфология полученных наноструктур может быть настроена путем изменения параметров, относящихся к составу предшественников (таких как концентрация цинка и рН) или к термической обработке (такой как температура и скорость нагрева).
Твердый оксид цинка также растворяется в щелочах с образованием растворимых цинкатов:
ZnO разлагается на пары цинка и кислород примерно при 1975 ° C при стандартном давлении кислорода. При карботермической реакции нагревание углеродом превращает оксид в пары цинка при гораздо более низкой температуре (около 950 ° C).
ZnO + C → Zn (пар) + CO
Физические свойства
Состав
Гексагональные полиморфы и полиморфы из цинковой обманки не обладают инверсионной симметрией (отражение кристалла относительно любой данной точки не превращает его в себя). Это и другие свойства симметрии решетки приводят к пьезоэлектричеству гексагонального ZnO и цинковой обманки и пироэлектричеству гексагонального ZnO.
Механические свойства
Электрические и оптические свойства
ZnO имеет относительно большую прямую запрещенную зону
Текущие ограничения на p-легирование ограничивают электронные и оптоэлектронные применения ZnO, для которых обычно требуются переходы материалов n-типа и p-типа. Известные легирующие примеси p-типа включают элементы группы I Li, Na, K; элементы группы V N, P и As; а также медь и серебро. Однако многие из них образуют глубокие акцепторы и не вызывают значительной проводимости p-типа при комнатной температуре.
Подвижность электронов ZnO сильно зависит от температуры и имеет максимум
2000 см 2 / (В · с) при 80 К. Данных о подвижности дырок мало, их значения находятся в диапазоне 5–30 см 2 / (В · с).
Оксид цинка известен своими сильно нелинейными оптическими свойствами, особенно в больших объемах. Нелинейность наночастиц ZnO можно настроить в соответствии с их размером.
Производство
Для промышленного использования ZnO производится в количестве 10 5 тонн в год с помощью трех основных процессов:
Косвенный процесс
В непрямом или французском способе металлический цинк плавится в графитовом тигле и испаряется при температуре выше 907 ° C (обычно около 1000 ° C). Пары цинка реагируют с кислородом воздуха с образованием ZnO, что сопровождается падением его температуры и ярким свечением. Частицы оксида цинка транспортируются в охлаждающий канал и собираются в мешке. Этот косвенный метод был популяризирован Леклером (Франция) в 1844 году и поэтому широко известен как французский процесс. Его продукт обычно состоит из агломерированных частиц оксида цинка со средним размером от 0,1 до нескольких микрометров. По весу большая часть оксида цинка в мире производится по французскому методу.
Прямой процесс
Прямой или американский процесс начинается с различных загрязненных цинковых композитов, таких как цинковые руды или побочные продукты плавильного производства. Прекурсоры цинка восстанавливаются ( карботермическое восстановление ) путем нагревания с источником углерода, таким как антрацит, с образованием паров цинка, которые затем окисляются, как в непрямом процессе. Из-за более низкой чистоты исходного материала конечный продукт также имеет более низкое качество в прямом процессе по сравнению с непрямым.
Влажный химический процесс
Лабораторный синтез
Существуют многочисленные специализированные методы получения ZnO для научных исследований и нишевых приложений. Эти методы можно классифицировать по полученной форме ZnO (объемная, тонкая пленка, нанопроволока ), температуре («низкая», близкая к комнатной температуре, или «высокая», то есть T
1000 ° C), типу процесса (осаждение из паровой фазы. или рост из раствора) и другие параметры.
Обычный белый порошкообразный оксид цинка можно получить в лаборатории путем электролиза раствора бикарбоната натрия с цинковым анодом. Производятся гидроксид цинка и газообразный водород. Гидроксид цинка при нагревании разлагается до оксида цинка.
Наноструктуры ZnO
История
Приложения
Производство резины
От 50% до 60% ZnO используется в резиновой промышленности. Оксид цинка вместе со стеариновой кислотой используется при вулканизации резины. Добавка ZnO также защищает резину от грибков (см. Медицинские приложения) и УФ-излучения.
Керамическая промышленность
Керамическая промышленность потребляет значительное количество оксида цинка, особенно в составах керамической глазури и фритты. Относительно высокая теплоемкость, теплопроводность и высокая температурная стабильность ZnO в сочетании со сравнительно низким коэффициентом расширения являются желательными свойствами при производстве керамики. ZnO влияет на температуру плавления и оптические свойства глазурей, эмалей и керамических составов. Оксид цинка как вторичный флюс с низким расширением улучшает эластичность глазурей за счет уменьшения изменения вязкости в зависимости от температуры и помогает предотвратить образование трещин и дрожание. При замене BaO и PbO на ZnO теплоемкость уменьшается, а теплопроводность увеличивается. Цинк в небольших количествах улучшает проявление глянцевых и блестящих поверхностей. Однако в умеренных и больших количествах он дает матовые и кристаллические поверхности. Что касается цвета, цинк имеет сложное влияние.
Медицина
Во многих солнцезащитных кремах используются наночастицы оксида цинка (наряду с наночастицами диоксида титана), потому что такие маленькие частицы не рассеивают свет и поэтому не выглядят белыми. Наночастицы не впитываются кожей в большей степени, чем частицы оксида цинка обычного размера, и поглощаются только внешним слоем кожи, но не телом.
Сигаретные фильтры
Пищевая добавка
Пигмент
УФ-поглотитель
Покрытия
Краски, содержащие порошок оксида цинка, давно используются в качестве антикоррозионных покрытий для металлов. Особенно эффективны они для оцинкованного железа. Железо трудно защитить, поскольку его реакционная способность с органическими покрытиями приводит к хрупкости и недостаточной адгезии. Краски на основе оксида цинка сохраняют свою эластичность и адгезию на таких поверхностях в течение многих лет.
Пластмассы, такие как полиэтиленнафталат (PEN), можно защитить, нанеся покрытие из оксида цинка. Покрытие снижает диффузию кислорода с помощью PEN. Слои оксида цинка также могут использоваться на поликарбонате на открытом воздухе. Покрытие защищает поликарбонат от солнечного излучения, снижает скорость его окисления и фото-пожелтения.
Предотвращение коррозии в ядерных реакторах
Риформинг метана
H 2 S + ZnO → H 2 O + ZnS
Возможные приложения
Электроника
3,4 эВ при комнатной температуре). По сравнению с GaN, ZnO имеет большую энергию связи экситона (
60 мэВ, в 2,4 раза больше тепловой энергии при комнатной температуре), что приводит к яркому излучению ZnO при комнатной температуре. ZnO можно комбинировать с GaN для светодиодных приложений. Например, прозрачный проводящий оксидный слой и наноструктуры ZnO обеспечивают лучший светоотвод. Другие свойства ZnO, благоприятные для применения в электронике, включают его устойчивость к излучению высокой энергии и возможность формирования рисунка путем влажного химического травления. Радиационная стойкость делает ZnO подходящим кандидатом для использования в космосе. ZnO является наиболее многообещающим кандидатом в области случайных лазеров для создания УФ-лазерных источников с электронной накачкой.
Прозрачные тонкопленочные транзисторы (TTFT) могут быть изготовлены из ZnO. Как полевые транзисторы, они могут даже не нуждаться в p-n-переходе, что позволяет избежать проблемы легирования ZnO p-типа. Некоторые из полевых транзисторов даже используют наностержни ZnO в качестве проводящих каналов.
Датчик с наностержнями из оксида цинка
Спинтроника
ZnO также рассматривался для применения в спинтронике : если он легирован 1–10% магнитных ионов (Mn, Fe, Co, V и т. Д.), ZnO может стать ферромагнитным даже при комнатной температуре. Такой ферромагнетизм при комнатной температуре в ZnO: Mn наблюдался, но пока неясно, происходит ли он от самой матрицы или от вторичных оксидных фаз.
Пьезоэлектричество
В 2008 году Центр по характеризации наноструктур в Технологическом институте Джорджии сообщили получения производству электроэнергии устройство ( так называемый гибкий генератор заряда насоса) подачу переменного тока, растягивая и отпуская нанопроводов из оксида цинка. Этот мини-генератор создает колебательное напряжение до 45 милливольт, преобразуя около семи процентов приложенной механической энергии в электричество. Исследователи использовали провода длиной 0,2–0,3 мм и диаметром от трех до пяти микрометров, но устройство можно было уменьшить до меньшего размера.
ZnO в виде тонкой пленки был продемонстрирован в миниатюрных высокочастотных тонкопленочных резонаторах, датчиках и фильтрах.
Na2ZnO2 + H2O ZnO + CoO 
