Оксид цинка ZnO — бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании и сублимирующийся при 1800 °C.
| Оксид цинка | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Цинка оксид |
| Хим. формула | ZnO |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 81,408 г/моль |
| Плотность | 5,61 г/см³ |
| Термические свойства | 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. |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 2,015 и 2,068 |
| 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 |
O=[Zn]
|
| InChI |
1S/O.Zn
XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N
|
| 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 |
|
Свойства
Физические свойства
- Теплопроводность: 54 Вт/(м·К).
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 и 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.
