Сульфид цинка - Zinc sulfide
Порошки ZnS с различной концентрацией вакансий серы.
|
|
Имена | |
---|---|
Другие названия | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol )
|
|
ECHA InfoCard | 100.013.866 |
PubChem CID
|
|
Номер RTECS | |
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
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) |
Показатель преломления ( n D )
|
2,3677 |
Состав | |
см текст | |
Тетраэдр (Zn 2+ ) Тетраэдр (S 2- ) |
|
Термохимия | |
Std энтальпия
формации (Δ F H ⦵ 298 ) |
-204,6 кДж / моль |
Опасности | |
Паспорт безопасности | ICSC 1627 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
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). |
|
проверить ( что есть ?) | |
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
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
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
- Цинк и сера в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
- Состав люминофоров CRT
- Университет Рединга, Инфракрасная многослойная лаборатория оптических данных
- [1] точка плавления