ZINK SULFIDA (ZNS): STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAANNYA - KIMIA - 2026

The sulfida zink adalah sebatian bukan organik yang Z formula _n S dibentuk oleh kation Zn ²⁺ dan ion negatif S ^2- . Ia dijumpai di alam terutamanya sebagai dua mineral: wurtzite dan sphalerite (atau zinc blende), yang terakhir menjadi bentuk utamanya.

Sphalerite berwarna hitam secara semula jadi kerana kekotorannya. Dalam bentuknya yang murni menyajikan kristal putih, sementara wurtzite mempunyai kristal putih kelabu.

Sumber: Oleh Killerlimpet, dari Wikimedia Commons

Zink sulfida tidak larut dalam air. Ia boleh menyebabkan kerosakan persekitaran, kerana menembusi tanah dan mencemari air bawah tanah dan arusnya.

Zink sulfida boleh dihasilkan, antara lain reaksi, dengan kakisan dan peneutralan.

Oleh kakisan:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

Dengan peneutralan:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

Zink sulfida adalah garam fosforen, yang memberikannya keupayaan untuk pelbagai kegunaan dan aplikasi. Juga, ini adalah semikonduktor dan fotokatalis.

Struktur

Zink sulfida menggunakan struktur kristal yang ditadbir oleh tarikan elektrostatik antara kation Zn ²⁺ dan S ^2- anion . Ini adalah dua: sphalerite atau zinc blende, dan wurzite. Dalam kedua-duanya, ion meminimumkan tolakan antara ion dengan cas yang sama.

Zinc blende adalah yang paling stabil dalam keadaan tekanan dan suhu daratan; dan wurzit, yang kurang padat, terhasil dari penyusunan semula kristal kerana peningkatan suhu.

Kedua-dua struktur itu dapat wujud bersama dalam ZnS yang sama pada masa yang sama walaupun, sangat perlahan, wurzit akhirnya akan menguasai.

Zinc blende

Sumber: Oleh Solid State, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan sel unit kubik yang berpusat pada wajah struktur zinc blende. Sfera kuning sesuai dengan anion S ² , dan sfera kelabu ke kation Zn ²⁺ , terletak di sudut dan di tengah-tengah permukaan kubus.

Perhatikan geometri tetrahedral di sekitar ion. Zinc blende juga dapat ditunjukkan oleh tetrahedra ini, yang lubang di dalam kristal mempunyai geometri yang sama (lubang tetrahedral).

Begitu juga, dalam sel unit bahagian ZnS dipenuhi; iaitu, nisbah 1: 1. Oleh itu, untuk setiap kation Zn ²⁺ terdapat S ^2- anion . Dalam gambar itu kelihatan bola sfera kelabu banyak, tetapi pada hakikatnya, kerana di sudut dan pusat muka kubus, ia kelihatan bersama oleh sel lain.

Contohnya, jika anda mengambil empat sfera kuning yang ada di dalam kotak, “kepingan” semua bola kelabu di sekelilingnya harus sama dengan (dan lakukan) empat. Oleh itu, dalam sel unit padu terdapat empat Zn ²⁺ dan empat S ^2- , nisbah stoikiometrik ZnS dipenuhi.

Juga penting untuk menekankan bahawa terdapat lubang tetrahedral di depan dan di belakang sfera kuning (ruang yang memisahkannya antara satu sama lain).

Wurzita

Sumber: Oleh Solid State, dari Wikimedia Commons

Tidak seperti struktur zinc blende, wurzite menggunakan sistem kristal heksagon (gambar atas). Ini kurang padat, jadi pepejal mempunyai ketumpatan yang lebih rendah. Ion dalam wurzite juga mempunyai lingkungan tetrahedral dan nisbah 1: 1 yang setuju dengan formula ZnS.

Hartanah

Warna

Ia dapat disampaikan dalam tiga cara:

-Wurtzite, dengan kristal putih dan heksagon.

-Shalalit, dengan kristal putih kelabu dan kristal padu.

-Sebagai serbuk putih ke kelabu-putih atau kekuningan, dan kristal kekuningan padu.

Takat lebur

1700º C.

Keterlarutan air

Tidak larut secara praktikal (0,00069 g / 100 ml pada suhu 18 ° C).

Keterlarutan

Tidak larut dalam alkali, larut dalam asid mineral cair.

Ketumpatan

Sphalerite 4.04 g / cm ³ dan wurtzite 4.09 g / cm ³ .

Kekerasan

Ia mempunyai kekerasan 3 hingga 4 pada skala Mohs.

Kestabilan

Apabila mengandungi air, ia secara perlahan mengoksidasi menjadi sulfat. Di persekitaran yang kering ia stabil.

Penguraian

Apabila dipanaskan hingga suhu tinggi, ia memancarkan wap toksik zink dan sulfur oksida.

Tatanama

Konfigurasi elektron Zn adalah 3d ¹⁰ 4s ² . Dengan kehilangan dua elektron orbit 4s ia tetap sebagai kation Zn ²⁺ dengan orbital dnya terisi. Oleh itu, kerana Zn ²⁺ secara elektronik jauh lebih stabil daripada Zn ⁺ , ia hanya mempunyai nilai valensi +2.

Oleh itu, untuk nomenklatur saham, menambahkan nilai valensinya yang ditutup dalam kurungan dan dengan angka Rom dihilangkan: zink (II) sulfida.

Tatanama sistematik dan tradisional

Tetapi ada cara lain untuk memanggil ZnS selain yang telah disebutkan. Dalam sistematik, bilangan atom setiap elemen ditentukan dengan pengangka Yunani; dengan satu-satunya pengecualian elemen di sebelah kanan apabila hanya satu. Oleh itu, ZnS dinamakan sebagai: zink mono sulfide (dan bukan monozinc monosulfide).

Berkenaan dengan nomenklatur tradisional, zink yang mempunyai nilai satu +2 ditambahkan dengan menambahkan akhiran –ico. Oleh itu, nama tradisionalnya ialah: zinc sulphide ico .

Permohonan

Sebagai pigmen atau pelapis

-Sachtolith adalah pigmen putih yang dibuat dengan zink sulfida. Ia digunakan dalam caulks, mastic, sealant, undercoat, cat lateks, dan papan tanda.

Penggunaannya dalam kombinasi dengan pigmen penyerap cahaya ultraviolet, seperti titanium mikro atau pigmen besi oksida lutsinar, diperlukan dalam pigmen tahan cuaca.

-Apabila ZnS digunakan pada cat lateks atau bertekstur ia mempunyai tindakan mikrobisida yang berpanjangan.

-Kerasannya yang kuat dan tahan terhadap kerosakan, hakisan, hujan atau debu, menjadikannya sesuai untuk tingkap inframerah luaran atau di bingkai pesawat.

-ZnS digunakan dalam lapisan rotor yang digunakan dalam pengangkutan sebatian, untuk mengurangkan keausan. Ini juga digunakan dalam produksi tinta cetak, sebatian penebat, pigmentasi termoplastik, plastik tahan api dan lampu elektroluminesen.

-Sink sulfida boleh telus dan boleh digunakan sebagai tingkap untuk optik yang dapat dilihat dan optik inframerah. Ini digunakan dalam perangkat penglihatan malam, layar televisi, layar radar, dan lapisan pendarfluor.

-Doping ZnS dengan Cu digunakan dalam penghasilan panel elektroluminesen. Ia juga digunakan dalam penggerak roket dan gravimetri.

Untuk fosforensinya

-Fosforensinya digunakan untuk mengecat tangan jam dan dengan itu menunjukkan waktu dalam gelap; juga di cat untuk mainan, dalam tanda kecemasan dan amaran lalu lintas.

Fosforensi memungkinkan penggunaan zink sulfida dalam tiub sinar katod dan skrin sinar-X untuk bersinar di tempat gelap. Warna fosforensi bergantung pada pengaktif yang digunakan.

Semikonduktor, Fotokatalis dan Pemangkin

-Sphalerite dan wurtzite adalah semikonduktor celah jalur lebar. Sphalerite mempunyai jurang pita 3.54 eV, sedangkan wurtzite mempunyai jurang pita 3.91 eV.

-ZnS digunakan dalam penyediaan fotokatalis yang terdiri daripada CdS - ZnS / zirkonium - titanium fosfat yang digunakan untuk pengeluaran hidrogen di bawah cahaya yang dapat dilihat.

-Ia campur tangan sebagai pemangkin degradasi pencemaran organik. Ia digunakan dalam penyediaan penyegerak warna pada lampu LED.

Nanocrystalsnya digunakan untuk pengesanan protein yang sangat sensitif. Contohnya, dengan memancarkan cahaya dari titik kuantum ZnS. Ia digunakan dalam penyediaan fotokatalis gabungan (CdS / ZnS) -TiO2 untuk pengeluaran elektrik melalui fotoelectrocatalysis.

Rujukan

1. PubChem. (2018). Zink sulfida. Diambil dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015, 16 Januari). Pigmen Putih berdasarkan Zinc Sulfide. Dipulihkan dari: quiminet.com
3. Wikipedia. (2018). Zink sulfida. Diambil dari: en.wikipedia.org
4. II-VI UK. (2015). Zink Sulfida (ZnS). Diambil dari: ii-vi.es
5. Rob Toreki. (30 Mac 2015). Struktur Zincblende (ZnS). Diambil dari: ilpi.com
6. LibreTexts Kimia. (22 Januari 2017). Struktur-Zinc Blende (ZnS). Diambil dari: chem.libretexts.org
7. Reade. (2018). Zinc Sulfide / Zinc Sulphide (ZnS). Diambil dari: reade.com