 Порошки ZnS с различной концентрацией вакансий серы [1] | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена | |
| 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 |
| Структура | |
| 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 | Негорючий |
| 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 .
Структура [ править ]
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. [2] Переход от сфалерита формы к форме вюрцита происходит на уровне около 1020 ° C . Тетрагональная форма также известна как очень редкий минерал, называемый полгемуситом , с формулой (Zn, Hg) S.
Приложения [ править ]
Люминесцентный материал [ править ]
Сульфид цинка с добавлением нескольких частей на миллион подходящего активатора проявляет сильную фосфоресценцию (описанную Николой Тесла в 1893 году [3] ) 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 450 нанометров . Использование марганца дает оранжево-красный цвет при длине волны около 590 нанометров. Медьдает долговременное свечение и имеет знакомое зеленоватое свечение в темноте. Сульфид цинка, легированный медью («ZnS plus Cu»), также используется в электролюминесцентных панелях. [4] Он также проявляет фосфоресценцию из-за примесей при освещении синим или ультрафиолетовым светом.
Оптический материал [ править ]
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 какИртран-2, но это обозначение уже устарело.
Пигмент [ править ]
Сульфид цинка - распространенный пигмент , иногда называемый сахтолитом. В сочетании с сульфатом бария сульфид цинка образует литопон . [5]
Катализатор [ править ]
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. [1]
Свойства полупроводников [ править ]
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 [ править ]
О фосфоресценции ZnS впервые сообщил французский химик Теодор Сидо в 1866 году. Его результаты были представлены А.Е. Беккерелем , известным своими исследованиями люминесценции . [6] 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 . [7] Это свойство сделало сульфид цинка полезным в циферблатах радиевых часов.
Производство [ править ]
Сульфид цинка обычно получают из отходов других применений. Типичные источники включают плавильную печь, шлак и травильные щелоки. [5] 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 [ править ]
Его легко получить путем воспламенения смеси цинка и серы . [8] Поскольку сульфид цинка нерастворим в воде, его также можно получить в результате 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. [9]
Ссылки [ править ]
- ^ а б Ванга, банда; Хуанг, Байбяо; Ли, Чжуцзе; Лу, Заичжу; Ван, Зейян; Дай, Инь; Вангбо, Мён-Хван (2015). «Синтез и характеристика ZnS с контролируемым количеством вакансий S для фотокаталитического производства H 2 в видимом свете» . Научные отчеты . 5 : 8544. Bibcode : 2015NatSR ... 5E8544W . DOI : 10.1038 / srep08544 . PMC 4339798 . PMID 25712901 .
- ^ Уэллс, AF (1984), Структурная неорганическая химия (5-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6.
- ^ Тесла, Никола. «Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы» . Интернет-архив . Проверено 1 октября 2017 года .
- ^ Карл А. Франц, Вольфганг Г. Кер, Альфред Siggel, Юрген Wieczoreck и Waldemar Adam «Люминесцентные материалы» в энциклопедии Ульмана промышленной химии 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a15_519
- ^ a b Герхард Ауэр, Петер Водич, Аксель Вестерхаус, Юрген Кишкевиц, Вольф-Дитер Гриблер и Марсель Лидекерке «Пигменты, неорганические, 2. Белые пигменты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2009, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.n20_n01
- ^ Сидот, Т. (1866). "Sur les propriétés de la blende hexagonale" . Компт. Ренд. 63 : 188–189.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press . п. 1405. ISBN 978-0-08-022057-4.
- ^ Sur уннуво procédé де Preparation - дю sulfure де цинка фосфоресцирующий»Р. Coustal, Ф. PREVET, 1929
- ^ Mendham, J .; Denney, RC; Barnes, JD; Томас, MJK (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Prentice Hall, ISBN 0-582-22628-7
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме сульфида цинка . |
- Цинк и сера в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
- Состав люминофоров CRT
- Университет Рединга, Инфракрасная многослойная лаборатория оптических данных
- [1] точка плавления
