Sulfură de zinc | |
Sphalerita (blenda) și wurtzita , cele două forme cristaline de sulfură de zinc. |
|
Identificare | |
---|---|
Numele IUPAC | sulfură de zinc (II) |
N o CAS | |
N o ECHA | 100.013.866 |
N o EC | 215-251-3 |
N o RTECS | ZH5400000 |
PubChem | 14821 |
ZÂMBETE |
[S-2]. [Zn + 2] , |
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / S.Zn / q-2; +2 Std. InChIKey: DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N |
Aspect | pulbere albă până la bej, inodoră |
Proprietăți chimice | |
Formulă | Zn S |
Masă molară | 97,45 ± 0,03 g / mol S 32,91%, Zn 67,11%, |
Proprietăți fizice | |
T ° fuziune | 1700 ° C , solubil în acizi minerali, insolubil în acid acetic |
T ° fierbere | 1180 ° C ( sublimare ) |
Solubilitate | aproape insolubil în apă |
Masa volumică | 4,1 g · cm -3 |
Proprietăți electronice | |
Trupa interzisă |
3,54 eV (cubic, 300 K) 3,91 eV (hexagonal, 300 K) |
Cristalografie | |
Sistem de cristal |
cubic (sphalerite) hexagonal (wurtzite) |
Precauții | |
SGH | |
nu este o substanță periculoasă pentru GHS | |
NFPA 704 | |
0 1 1 | |
Transport | |
nu se supune reglementării | |
Ecotoxicologie | |
DL 50 | 2.000 mg / kg (șobolan, oral) 2.000 mg / kg (șobolan, cutanat) |
CL 50 | 5,04 mg / l (șobolan, inhalare, 4 h ) 1.830 mg / l (pește, 96 h ) 0,97 mg / l (crustacee, 48 h ) |
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |
Sulfura de zinc se referă în principal două anorganic dimorfică corp ionic, de asemenea , compuși de cationi de zinc și anioni sulfuri în proporție stoechiometrică cu formula ZnS. Chimistul și mineralogistul disting cu claritate sulfura de zinc alfa ZnS α, cu structură hexagonală, puțin mai densă, corespunzătoare wurtzitei încă denumite în mod necorespunzător blende hexagonale, și sulfura de zinc beta ZnS β, de structură cristalină cubică, corespunzătoare sfaleritei sau vechea blendă minerală atât de comună în natură. Există, de asemenea, ZnS γ, cu o structură tetragonală foarte rară, de culoare neagră până la gri, numită polemusită , cu formula (Zn, Hg) S.
Dacă culoarea mineralelor poate fi închisă sau chiar neagră datorită prezenței diferitelor impurități, aceste substanțe dimorfe pure, foarte solubile în acizi minerali, sunt de culoare albă până la ușor colorată. În formă densă, sulfura de zinc sintetică ZnS β cu indicele de refracție 2.368 poate fi transparentă și poate fi utilizată ca fereastră în optică vizibilă și în infraroșu .
Vechea blendă a chimiștilor sau ZnS β apare pură în laborator sub formă de granule albe, insolubile în apă și în acid acetic . Densitatea sa este de ordinul a 4,1 g · cm -3 acompaniat de de 25 ° C . Încălzit la 1020 ° C , suferă o tranziție la forma ZnS α.
Cristalele de ZnS β cubic sau sphalerite naturale pot fi maro, negru, de culoare închisă până la ușor, transparente .... Termenul blendă desemnează încă minereuri de sulfură de zinc bazate pe ZnS β. Conțin adesea fier , mangan ..., și uneori, dar mai rar sau în urme, aur și argint . În unele cazuri, ZnS β incluzând ionii Ag, Cu sau Mn pot fi ușor fosforescenți. Concentrația prin flotație a minereurilor zdrobite se realizează prin adăugarea de substanțe care induc proprietăți specifice de suprafață (" surfactanți " sau " surfactanți "), deoarece acești din urmă aditivi conțin funcții de xantat sau tiosulfat , cu afinități cu sulfuri cristaline.
ZnS α este foarte puțin solubil în apă, cu o solubilitate de 6,9 x 10 -3 g per 1 L de apa pura la 18 ° C . De asemenea , este insolubilă în acid acetic , la sublimeze la 1185 ° C și sub o presiune de 150 de atmosfere, se fierbe la 1850 ° C . Compusul care are doi indici de refracție , și anume 2.356 și 2.378, este fosforescent în UV cu o lungime de undă de 254 nm. A fost folosit ca detector de raze X, acoperire cu ecran intermitent sau monitor pentru computer sau TV.
În general, solidul ZnS este dizolvat prin acțiunea anionilor cianuri , generând formarea unui complex de zinc care este solubil într-un mediu apos bazic .
Indiferent de structurile lor cristaline cu 4 coordonări, sulfurile de zinc pot prezenta diverse fosforescențe datorate impurităților sau locurilor libere, evident după expunerea la lumină ultravioletă sau la raze X sau chiar la lumină albastră puternică. În practică, impuritățile inserate în acești compuși artificiali ZnS sunt selectați și numiți activatori (ioni Cu, Ag și Au care înlocuiesc Zn și P, As și Sb care înlocuiesc S) și coactivatori (ioni halogeni Cl, Br, I pe siturile S , și Al, Ga, In pe site-urile Zn). Benzile de emisii fosforescente mai mult sau mai puțin durabile după expunerea anterioară sunt limitate, dar multiple în verde, albastru, roșu și infraroșu .
Ionii de zinc sunt precipitați cu ușurință în soluție apoasă de ioni sulfuri, cu un produs de solubilitate pK s cuprins între 21,6 și 23,8. Dar avem nevoie de condiții specifice. Dacă operatorul este plasat într-o soluție neutră sau alcalină, de exemplu cu o sulfură de amoniu , precipitatul alb obținut este coloidal , imposibil de filtrat și, prin urmare, nepotrivit pentru prepararea derivaților chimici. Pentru a obține un precipitat cristalin ușor filtrabil, este necesar să se procedeze la cald cu clorură de amoniu (soluție ușor acidă).
Zn 2+ aq + S 2- aq + 2 NH 4 + aq + 2 Cl - aq → ZnS pulbere albă + 2 NH 4 + + 2 Cl -Dacă se folosește hidrogen sulfurat gazos (H 2 S) la barbotare, este necesar să se mențină o aciditate favorabilă unei precipitații mai lente de un mediu tampon acetic (pH 4), cu o concentrație de ioni de zinc aproximativ centimolară (0,01 M). Un pH mai mic limitează concentrația ionilor de sulf liber în soluție și astfel scade gradul de suprasaturare a soluției. Acest lucru permite precipitarea mai lentă și, prin urmare, o cristalinitate mai bună a precipitatului obținut.
Zn 2+ aq + H 2 S gaz higrogen sulfurat → 2 H + ion proton sau hidroniu + pulbere albă ZnSSulfura de zinc există astfel în principal în două forme cristaline, această dualitate fiind adesea dată ca exemplu de polimorfism ; în aceste două forme, geometria lui Zn și S este tetraedrică :
Tranziția între cele două forme are loc la aproximativ 1020 ° C .
Sulfura de zinc poate fi utilizată ca pigment gri alb, în vopsele, piele și linoleum , cauciucuri sau litoponi (pigmenți albi pe bază de ZnS · BaSO 4 ). Uneori este adăugat ca umplutură activă în anumite procese, cum ar fi în industria cauciucului și a materialelor plastice, unde acționează ca un agent de eliminare a acidului și de reglementare.
Sulfurile de zinc preparate artificial, adăugate cu câteva părți pe milion (ppm, 10 -6 , mg / kg) de activator (i) adecvat (e) și eventual co-activator (i), sunt utilizate ca fosfor în numeroase aplicații: tub de raze catodice , Ecrane cu raze X , produse fosforescente etc. În general, fosforescența eficientă durează doar câteva ore și face lumină în principal verde, galben, portocaliu ...
Când argintul este utilizat ca activator, culoarea rezultată este un albastru strălucitor cu o emisie maximă la 450 nanometri . Mangan în ceea ce privește produsul la culoare rosu-portocaliu în jurul valorii de 590 nanometri și cupru oferă o lumină verde pentru viață lungă tipic de cele mai strălucitoare obiecte în întuneric. Sulfura de zinc dopată din cupru este, de asemenea, utilizată pentru panourile electroluminescente .
De asemenea, este utilizat pe scară largă ca scintilator pentru detectarea radiațiilor ionizante sau ca ecrane TV sau detectoare de raze X.
Combinat cu produse colorante organice, ZnS a făcut posibilă fabricarea vopselelor luminescente sub lumină UV continuă, de data aceasta printr-un efect global de fluorescență .
Fosforescența de ZnS α a fost semnalată pentru prima dată de către chimistul francez Théodore Sidot în 1866 . Descoperirile sale au fost prezentate de Edmond Becquerel , care și-a câștigat o parte din faima sa pentru cercetările sale despre luminescență .
În 1930, René Coustal a reușit să producă o sulfură de zinc foarte fosforescentă folosind așa-numita metodă de „explozie”. Sulfura de zinc a fost apoi utilizat de Ernest Rutherford și alți cercetători în primii ani ai fizicii nucleare ca un scintilator , care emite lumină sub excitare de x - raze de raze catodice , făcându - l util pentru raze X ecrane și CRT - urilor .