Сульфид цинка - Zinc sulfide

Сульфид цинка
ZnS Powders2.jpg
Порошки ZnS с различной концентрацией вакансий серы.
Имена
Другие названия
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ECHA InfoCard 100.013.866 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
UNII
  • сфалерит: [SH + 2] 12 [ZnH2-2] [SH + 2] 3 [ZnH2-2] [SH + 2] ([ZnH-2] 14) [ZnH-2] 1 [S + 2] 5 ( [ZnH-2] 38) [Zn-2] 26 [SH + 2] 2 [ZnH-2] ([S + 2] 4) [SH + 2] 1 [ZnH2-2] [SH + 2] 3 [ ZnH-2] 2 [S + 2] [ZnH-2] ([SH + 2] 6 [ZnH-2] ([SH + 2]) [SH + 2] 68) [SH + 2] ([ZnH2- 2] 6) [ZnH-2] 35
  • вюрцит: [ZnH2-2] 1 [S + 2] 47 [ZnH-2] 2 [S + 2] [ZnH-2] 3 [S + 2] 8 ([ZnH2-2] [SH + 2] ([ ZnH2-2] 4) [ZnH2-2] 6) [ZnH-2] 4 [S + 2] [ZnH-2] 5 [S + 2] 6 ([ZnH2-2] 6) [Zn-2] 78 [S + 2] 78 [ZnH-2] ([SH + 2] 69) [SH + 2] 5 [ZnH2-2] [SH + 2] 4 [ZnH-2] 7 [SH + 2] 3 [ZnH2 -2] [SH + 2] 2 [ZnH-2] 8 [SH + 2] 1 [ZnH2-2] 9
  • вюрцит: [ZnH2-2] 1 [SH + 2] ([ZnH2-2] 6) [ZnH2-2] [SH + 2] 7 [ZnH-2] 2 [S + 2] [Zn-2] 3 ( [S + 2] [ZnH-2] 9 [S + 2] 5) [S + 2] 18 [Zn-2] 45 [S + 2] [ZnH-2] 5 [SH + 2] 6 [Zn- 2] 78 [S + 2] 78 [ZnH2-2] [SH + 2] 5 [ZnH2-2] [S + 2] 4 ([ZnH2-2] [SH + 2] 9 [ZnH2-2] 4) [ZnH-2] 7 [S + 2] 34 [ZnH2-2] [SH + 2] 2 [ZnH2-2] 8
Характеристики
ZnS
Молярная масса 97,474 г / моль
Плотность 4,090 г / см 3
Температура плавления 1850 ° С (3360 ° F, 2120 К) (возвышенный)
незначительный
Ширина запрещенной зоны 3,54 эВ (кубическая, 300 K)
3,91 эВ (гексагональная, 300 K)
2,3677
Состав
см текст
Тетраэдр (Zn 2+ )
Тетраэдр (S 2- )
Термохимия
-204,6 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасности ICSC 1627
NFPA 704 (огненный алмаз)
1
0
0
точка возгорания Не воспламеняется
Родственные соединения
Другие анионы
Оксид
цинка Селенид
цинка Теллурид цинка
Другие катионы
Сульфид кадмия Сульфид
ртути
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверятьY проверить  ( что есть   ?) проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Сульфид цинка (или сульфид цинка ) представляет собой неорганическое соединение с химической формулой ZnS. Это основная форма цинка, встречающаяся в природе, где он в основном встречается в виде минерала сфалерита . Хотя этот минерал обычно черный из-за различных примесей, чистый материал имеет белый цвет и широко используется в качестве пигмента. В своей плотной синтетической форме сульфид цинка может быть прозрачным , и он используется в качестве окна для оптики видимого и инфракрасного диапазона .

Состав

Сфалерит, более распространенный полиморф сульфида цинка
Вюрцит, менее распространенный полиморф сульфида цинка

ZnS существует в двух основных кристаллических формах , и этот дуализм часто является ярким примером полиморфизма . В каждой форме координационная геометрия Zn и S является тетраэдрической. Более стабильная кубическая форма известна также как цинковая обманка или сфалерит . Гексагональная форма известна как минерал вюрцит , хотя его также можно получить синтетическим путем. Переход от сфалерита формы к форме вюрцита происходит на уровне около 1020  ° С . Тетрагональная форма также известна как очень редкий минерал, называемый полгемуситом , с формулой (Zn, Hg) S.

Приложения

Люминесцентный материал

Сульфид цинка с добавлением нескольких частей на миллион подходящего активатора проявляет сильную фосфоресценцию (описанную Николой Тесла в 1893 году) и в настоящее время используется во многих приложениях, от электронно-лучевых трубок до рентгеновских экранов и светящихся в темноте продуктов. Когда серебро используется в качестве активатора, получается ярко-синий цвет с максимумом при 450 нанометрах . Использование марганца дает оранжево-красный цвет при длине волны около 590 нанометров. Медь дает долгое свечение и имеет знакомое зеленоватое свечение в темноте. Сульфид цинка, легированный медью («ZnS plus Cu»), также используется в электролюминесцентных панелях. Он также проявляет фосфоресценцию из-за примесей при освещении синим или ультрафиолетовым светом.

Оптический материал

Сульфид цинка также используется в качестве материала для инфракрасной оптики, пропускающего от видимых длин волн до чуть более 12 микрометров . Его можно использовать в виде плоского оптического окна или в форме линзы . Он сделан в виде микрокристаллических листов путем синтеза из газообразного сероводорода и паров цинка, и продается как FLIR- grade (Forward Looking Infrared), где сульфид цинка находится в молочно-желтой непрозрачной форме. Этот материал при горячем изостатическом прессовании (HIPed) может быть преобразован в водно-прозрачную форму, известную как Cleartran (торговая марка). Ранние коммерческие формы продавались как Иртран-2, но сейчас это обозначение устарело.

Пигмент

Сульфид цинка - распространенный пигмент , иногда называемый сахтолитом. В сочетании с сульфатом бария сульфид цинка образует литопон .

Катализатор

Мелкодисперсный порошок ZnS является эффективным фотокатализатором , который при освещении производит газообразный водород из воды. Вакансии серы могут быть введены в ZnS в процессе его синтеза; это постепенно превращает бело-желтоватый ZnS в коричневый порошок и повышает фотокаталитическую активность за счет улучшенного поглощения света.

Полупроводниковые свойства

Оба сфалерита и вюрцит являются внутренними, широкозонными запрещенной зоной полупроводников . Это прототипы полупроводников II-VI , и в них используются структуры, связанные со многими другими полупроводниками, такими как арсенид галлия . Кубическая форма ZnS имеет ширину запрещенной зоны около 3,54 электронвольта при температуре 300 кельвинов , а гексагональная форма имеет ширину запрещенной зоны около 3,91 электронвольта. ZnS может быть легирован как полупроводник n-типа или как полупроводник p-типа .

История

О фосфоресценции ZnS впервые сообщил французский химик Теодор Сидо в 1866 году. Его результаты были представлены А.Е. Беккерелем , известным своими исследованиями люминесценции . ZnS использовался Эрнестом Резерфордом и другими в первые годы развития ядерной физики в качестве сцинтилляционного детектора, поскольку он излучает свет при возбуждении рентгеновскими лучами или электронным пучком , что делает его полезным для рентгеновских экранов и электронно-лучевых трубок . Это свойство сделало сульфид цинка полезным в циферблатах радиевых часов.

Производство

Смеси цинка и серы вступают в пиротехническую реакцию, оставляя после себя сульфид цинка.

Сульфид цинка обычно получают из отходов других применений. Типичные источники включают плавильную печь, шлак и травильные щелоки. Это также побочный продукт синтеза аммиака из метана, где оксид цинка используется для удаления примесей сероводорода в природном газе:

ZnO + H 2 S → ZnS + H 2 O

Лабораторная подготовка

Его легко получить путем воспламенения смеси цинка и серы . Поскольку сульфид цинка нерастворим в воде, его также можно получить в реакции осаждения . Растворы, содержащие соли Zn 2+, легко образуют осадок ZnS в присутствии сульфид- ионов (например, из H 2 S ).

Zn 2+ + S 2- → ZnS

Эта реакция лежит в основе гравиметрического анализа цинка.

Рекомендации

Внешние ссылки