Il solfuro di zinco è un composto inorganico di formula ZnS, formato da cationi ZnDue+ e S anioniDue-. Si trova in natura principalmente come due minerali: wurtzite e sfalerite (o blenda di zinco), quest'ultima è la sua forma principale.
La sfalerite è di natura nera a causa delle impurità che presenta. Nella sua forma pura ha cristalli bianchi, mentre la wurtzite ha cristalli bianco-grigiastri..
Il solfuro di zinco è insolubile in acqua. Può causare danni ambientali, poiché penetra nel suolo e contamina le acque sotterranee e le sue correnti.
Il solfuro di zinco può essere prodotto, tra le altre reazioni, per corrosione e neutralizzazione.
Per corrosione:
Zn + HDueS => ZnS + HDue
Per neutralizzazione:
HDueS + Zn (OH)Due => ZnS + 2HDueO
Il solfuro di zinco è un sale fosforescente, che gli conferisce la capacità di molteplici usi e applicazioni. Inoltre, è un semiconduttore e un fotocatalizzatore.
Indice articolo
Il solfuro di zinco adotta strutture cristalline governate da attrazioni elettrostatiche tra il catione ZnDue+ e l'anione SDue-. Questi sono due: sfalerite o blenda di zinco e wurzite. In entrambi, gli ioni riducono al minimo le repulsioni tra ioni di uguali cariche..
La blenda di zinco è la più stabile nelle condizioni terrestri di pressione e temperatura; e la wurzite, che è meno densa, risulta dal riarrangiamento cristallino dovuto all'aumento della temperatura.
Le due strutture possono coesistere nello stesso solido ZnS allo stesso tempo, anche se, molto lentamente, la wurzite finirà per dominare..
L'immagine in alto mostra la cella unitaria cubica centrata sulle facce della struttura in blenda di zinco. Le sfere gialle corrispondono agli anioni SDue-, e quelli grigi ai cationi ZnDue+, situato agli angoli e al centro delle facce del cubo.
Notare le geometrie tetraedriche attorno agli ioni. La blenda di zinco può essere rappresentata anche da questi tetraedri, i cui fori all'interno del cristallo hanno la stessa geometria (fori tetraedrici).
Allo stesso modo, all'interno delle celle unitarie la proporzione ZnS è soddisfatta; cioè un rapporto 1: 1. Quindi, per ogni catione ZnDue+ c'è un anione SDue-. Nell'immagine può sembrare che le sfere grigie abbondino, ma in realtà, poiché si trovano negli angoli e al centro delle facce del cubo, sono condivise da altre cellule.
Ad esempio, se prendi le quattro sfere gialle che si trovano all'interno della scatola, i "pezzi" di tutte le sfere grigie attorno ad essa dovrebbero essere uguali (e lo fanno) quattro. Quindi nella cella unitaria cubica ci sono quattro ZnDue+ e quattro SDue-, soddisfacendo il rapporto stechiometrico ZnS.
È anche importante sottolineare che sono presenti fori tetraedrici davanti e dietro le sfere gialle (lo spazio che le separa l'una dall'altra).
A differenza della struttura della blenda di zinco, la wurzite adotta un sistema cristallino esagonale (immagine in alto). Questo è meno compatto, quindi il solido ha una densità inferiore. Gli ioni in wurzite hanno anche un ambiente tetraedrico e un rapporto 1: 1 che concorda con la formula ZnS..
Può essere presentato in tre modi:
-Wurtzite, con cristalli bianchi ed esagonali.
-Sfalerite, con cristalli bianco-grigiastri e cristalli cubici.
-Come polvere da bianca a grigiastra o giallastra e cristalli cubici giallastri.
1700º C.
Praticamente insolubile (0,00069 g / 100 ml a 18 ° C).
Insolubile in alcali, solubile in acidi minerali diluiti.
Sfalerite 4,04 g / cm3 e wurtzite 4,09 g / cm3.
Ha una durezza da 3 a 4 sulla scala di Mohs.
Quando contiene acqua, si ossida lentamente in solfato. In un ambiente secco è stabile.
Quando riscaldato a temperature elevate emette vapori tossici di zinco e ossidi di zolfo.
La configurazione elettronica di Zn è [Ar] 3d104sDue. Perdendo i due elettroni dell'orbitale 4s rimane il catione ZnDue+ con i loro orbitali d pieni. Pertanto, poiché elettronicamente ZnDue+ è molto più stabile di Zn+, ha solo una valenza di +2.
Viene quindi omesso per la nomenclatura stock, aggiungendo la sua valenza racchiusa tra parentesi e con numeri romani: solfuro di zinco (II).
Ma ci sono altri modi per chiamare ZnS oltre a quello già sollevato. Nella sistematica, il numero di atomi di ogni elemento è specificato con i numeratori greci; con la sola eccezione dell'elemento a destra quando è uno solo. Pertanto, lo ZnS è denominato come: scimmiasolfuro di zinco (e non monosolfuro di monozinco).
Rispetto alla nomenclatura tradizionale, lo zinco avente una sola valenza di +2 viene aggiunto aggiungendo il suffisso -ico. Di conseguenza, il suo nome tradizionale risulta: solfuro di zincoico.
-Sachtolith è un pigmento bianco a base di solfuro di zinco. Utilizzato in calafataggio, mastici, sigillanti, sottofondi, vernici al lattice e segnaletica.
Il suo utilizzo in combinazione con pigmenti che assorbono la luce ultravioletta, come i pigmenti di micro titanio o ossido di ferro trasparenti, è necessario nei pigmenti resistenti agli agenti atmosferici.
-Quando ZnS viene applicato su lattice o pitture testurizzate ha un'azione microbicida prolungata.
-Grazie alla sua grande durezza e resistenza alla rottura, all'erosione, alla pioggia o alla polvere, lo rende adatto per finestre a infrarossi esterne o in telai di aeromobili.
-ZnS viene utilizzato nel rivestimento di rotori utilizzati nel trasporto di mescole, per ridurre l'usura. Viene anche utilizzato nella produzione di inchiostri da stampa, composti isolanti, pigmentazione termoplastica, plastiche ignifughe e lampade elettroluminescenti..
-Il solfuro di zinco può essere trasparente e può essere utilizzato come finestra per ottiche visibili e ottiche a infrarossi. Utilizzato in dispositivi di visione notturna, schermi televisivi, schermi radar e rivestimenti fluorescenti.
-ZnS con drogaggio Cu viene utilizzato nella produzione di pannelli di elettroluminescenza. Inoltre, è utilizzato nella propulsione a razzo e nella gravimetria.
-La sua fosforescenza viene utilizzata per colorare le lancette dell'orologio e quindi visualizzare l'ora al buio; anche nella pittura per giocattoli, nei segnali di emergenza e nelle segnalazioni stradali.
La fosforescenza consente l'uso del solfuro di zinco nei tubi a raggi catodici e negli schermi a raggi X per illuminare le macchie scure. Il colore della fosforescenza dipende dall'attivatore utilizzato.
-La sfalerite e la wurtzite sono semiconduttori a fessura a banda larga. La sfalerite ha una fessura di banda di 3,54 eV, mentre la wurtzite ha una fessura di banda di 3,91 eV.
-ZnS viene utilizzato nella preparazione di un fotocatalizzatore composto da CdS - ZnS / zirconio - fosfato di titanio utilizzato per la produzione di idrogeno sotto luce visibile.
-Agisce da catalizzatore per la degradazione degli inquinanti organici. Utilizzato nella preparazione di un sincronizzatore di colori nelle lampade a LED.
-I suoi nanocristalli vengono utilizzati per il rilevamento di proteine ultrasensibili. Ad esempio, emettendo luce da punti quantici di ZnS. Viene utilizzato nella preparazione di un fotocatalizzatore combinato (CdS / ZnS) -TiO2 per la produzione elettrica tramite fotoelettrocatalisi.
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