Oxid zinočnatý (ZnO) vzorec, vlastnosti a použitia



oxid zinočnatý je chemická zlúčenina vzorca ZnO. Je to anorganická chemická zlúčenina, ktorá sa používa ako prísada do voľne predajných liekov. Používa sa hlavne ako prísada do pigmentov a polovodičov v rôznych priemyselných odvetviach.

Oxid zinočnatý sa nachádza v prírode v zinku, minerálii, ktorá sa nachádza hlavne v New Jersey, USA. Zinokit má hexagonálnu kryštalickú štruktúru (mindat.org a Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Existuje niekoľko spôsobov syntézy oxidu zinočnatého, pričom hlavnými cestami sú francúzska a americká metóda.

Vo francúzskom procese sa kovový zinok odparuje a para sa oxiduje predhriatým vzduchom. Americký proces využíva rôzne surové zlúčeniny zinku, ktoré sú redukované uhlíkom a produkujú zinkové pary. Potom sa zinkové pary oxidujú kyslíkom prítomným vo vzduchu, podobne ako francúzsky proces.

Ďalší spôsob syntézy oxidu zinočnatého je mokrý proces, ktorý spočíva v čistení síranu alebo chloridu zinočnatého zrážaním uhličitanom. Zrazenina sa potom kalcinuje za získania oxidu zinočnatého (oxid zinočnatý vzorca, S.F.)..

ZnSO4 + naco3 → ZnCO3 + Naso4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

index

  • 1 Fyzikálne a chemické vlastnosti
  • 2 Reaktivita a nebezpečenstvá
  • 3 Nanočastice
  • 4 Použitie
    • 4.1 1- Lekárstvo
    • 4.2 2- Gumárenský priemysel
    • 4.3 3- Pigmenty a farby
    • 4.4 4- Solárne bunky
    • 4,5 5- Piezoelektrické
    • 4.6 6- Iné použitia
  • 5 Referencie

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Oxid zinočnatý je biela pevná látka bez arómy a horkej chuti (Národné centrum pre biotechnologické informácie, 2017). Jeho vzhľad je znázornený na obrázku 2.

Oxid zinočnatý má dve možné štruktúry: hexagonálne a kubické, ale najčastejšie sú hexagonálne kryštály. Zlúčenina má molekulovú hmotnosť 81,38 g / mol a hustotu 5,606 g / ml. Teplota topenia je 1975 ° C, kde sa začína rozkladať (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO je amfoterný oxid, ktorý sa môže v reakciách rozpúšťať v kyselinách alebo zásadách:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Oxid zinočnatý je nerozpustný vo vode (0,0004 g na 100 ml vody pri 17 ° C). Nízka rozpustnosť, ktorú produkuje, vytvára vodné roztoky, ktoré sú pri pH neutrálne. Prudko reaguje s prachom z hliníka a horčíka, čo môže spôsobiť požiar a výbuch.

Intenzívne zmesi oxidu zinočnatého a chlórovanej gumy s alebo bez uhľovodíkov alebo chlórovaných rozpúšťadiel reagujú prudko, dokonca aj explozívne pri zahrievaní..

Pomalé pridávanie oxidu zinočnatého na pokrytie povrchu lakovinového oleja spôsobuje tvorbu tepla a zapálenie (CAMEO, 2016).

Reaktivita a nebezpečenstvá

Oxid zinočnatý je stabilná zlúčenina, ktorá nie je horľavá a nevykazuje inkompatibilitu s inými chemickými zlúčeninami, ale pri zahrievaní emituje toxické výpary. Zlúčenina nie je toxická alebo nebezpečná pri požití alebo pri kontakte s pokožkou alebo očami, avšak zlúčenina predstavuje nebezpečenstvo pri vdýchnutí.

Škodlivá koncentrácia častíc vo vzduchu sa môže rýchlo dosiahnuť, najmä pre častice oxidu zinočnatého. Vdýchnutie výparov môže spôsobiť horúčku kovových výparov s nasledujúcimi príznakmi:

  • bolesť hrdla
  • bolesť hlavy
  • horúčka alebo vysoká telesná teplota
  • nevoľnosť
  • zvracať
  • slabosť
  • prechladnutie
  • svalová bolesť.

Látka, ako je dym, dráždi dýchacie cesty. Účinky sa môžu oneskoriť. Príznaky horúčky kovového dymu sa prejavujú až po niekoľkých hodinách (NIOSH, 2015).

V prípade vdýchnutia by mal byť obeť ponechaná na dobre vetranom mieste. Ak je inhalácia ťažká, obeť by mala byť čo najskôr evakuovaná do bezpečnej oblasti.

Uvoľnite tesné oblečenie, ako napríklad golier, remene alebo kravatu. Ak je pre obeť ťažké dýchať, musí sa podať kyslík.

Ak obeť nedýcha, vykoná sa resuscitácia z úst do úst. Vždy berte do úvahy, že môže byť nebezpečné pre osobu poskytujúcu pomoc pri dýchaní z úst do úst, keď je inhalovaný materiál toxický, infekčný alebo žieravý (Karta bezpečnostných údajov zinku, 2013).

Napriek použitiu oxidu zinočnatého ako liečiva je veľmi toxický pre životné prostredie, najmä pre vodné organizmy. Musia sa prijať okamžité opatrenia na obmedzenie ich šírenia do životného prostredia v súlade so stanovenými predpismi.

nanočastice

V súčasnosti pôsobí nanotechnológia v rôznych oblastiach vedy prostredníctvom pôsobenia na materiály a zariadenia s použitím rôznych techník nanometrového rozsahu (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Nanočastice sú súčasťou nanomateriálov, ktoré sú definované ako jednotlivé častice s priemerom 1 až 100 nm.

Od nedávnych rokov sú nanočastice spoločným materiálom pre vývoj nových špičkových aplikácií v oblasti komunikácie, skladovania energie, detekcie, ukladania dát, optiky, prenosu, ochrany životného prostredia, kozmetiky, biológie a medicíny vďaka ich dôležité optické, elektrické a magnetické vlastnosti.

Najmä jedinečné vlastnosti a užitočnosť nanočastíc vyplývajú aj z rôznych atribútov, vrátane podobnej veľkosti nanočastíc a biomolekúl, ako sú proteíny a polynukleotidové kyseliny. Okrem toho môžu byť nanočastice vyrobené zo širokej škály kovov.

Nanočastice oxidov kovov, vrátane oxidu zinočnatého, sú všestranné platformy pre biomedicínske aplikácie a terapeutický zásah.

Existuje naliehavá potreba vyvinúť nové triedy protirakovinových látok a nedávne štúdie ukazujú, že nanomateriály ZnO sú veľmi sľubné (John W. Rasmussen, 2010).

Tieto nanočastice majú antibakteriálne, antikorózne, protiplesňové a UV filtračné vlastnosti. Niektoré synonymá nanočastíc oxidu zinočnatého sú oxydatum, cinci oxicum, permanentná biela, ketokin a oxocinok (AZoNano, 2013).

aplikácie

1. Lekárstvo

Oxid zinočnatý je produkt, ktorý sa široko používa v dermatológii na starostlivosť o pleť. V Spojených štátoch je hlavnou zložkou krémov na opaľovanie kvôli svojim odrazovým vlastnostiam.

Oxid zinočnatý je jednou z najbezpečnejších zložiek na ochranu pokožky pred škodlivými účinkami ultrafialových (UV) lúčov. UV lúče prenikajú pokožkou a poškodzujú tkanivo, urýchľujú proces starnutia a vysušujú pokožku.

Tieto lúče tiež zvyšujú riziko rakoviny kože. Opaľovacie krémy, ktoré obsahujú oxid zinočnatý, filtrujú UV žiarenie, čím im bránia v preniknutí do kože a spôsobujú poškodenie buniek.

Oxid zinočnatý je tiež účinný pri hojení kože. Môže sa použiť na hojenie rán, zníženie citlivosti spojenej so spálením slnkom a zmäkčenie popraskanej kože.

Ľudia, ktorí trpia nedostatkom zinku majú sklon k pomalému hojeniu rán. Keď sa oxid zinočnatý aplikuje na oblasť rany, poskytuje telu extra zinok, ktorý potrebuje na opravu kožných buniek. Oxid zinočnatý pomáha udržiavať vlhkú a čistú oblasť rany.

Pleťové vody a krémy, ktoré obsahujú oxid zinočnatý, sú účinnými sťahovadlami pokožky. Môže sa aplikovať oxid zinočnatý, aby sa zabránilo tvorbe nadbytočného oleja na povrchu.

Niekedy sa používa ako liečba akné - predpokladá sa, že znižuje výskyt škvŕn a znižuje podráždenie a zápal kože, znižuje počet a závažnosť akné breakouts.

National Institutes of Health uvádza, že lokálny a perorálny zinok sa javí ako bezpečná a účinná liečba akné (PEARSON, 2015).

Zinková masť môže najlepšie fungovať pri tomto bežnom stave kože, keď sa používa v kombinácii s lokálnym antibiotikom erytromycínom.

Kvôli svojim antibakteriálnym a deodorantným vlastnostiam lekári spravidla ošetrujú plienkovú vyrážku masťou oxidu zinočnatého. Zvyčajne sa aplikuje pri každej výmene plienky pre optimálnu účinnosť.

Udržiavanie oblasti plienky v čistote a umožnenie úplného vysušenia pokožky pred aplikáciou masti z oxidu zinočnatého môže pomôcť minimalizovať závažnosť vyrážky plienok.

Masť oxidu zinočnatého môže zmierniť symptómy melasmy podľa Americkej akadémie dermatológie. Melasma je bežný stav kože, ktorý spôsobuje hnedé škvrny na tvári, najmä na nose, lícach, perách a čele brady..

Približne 90 percent prípadov melasmy sa vyskytuje u žien. Najčastejšie sa vyskytuje u ľudí s tmavšou pokožkou.

Malé podráždenie pokožky, ako sú kusy, popáleniny, škrabance a jedovatý brečtan, často profitujú z protizápalových vlastností obsiahnutých v masti z oxidu zinočnatého. Tenkú vrstvu oxidu zinočnatého môžete aplikovať na postihnutú kožu tak často, ako je potrebné na zmiernenie podráždenia a podporu hojenia.

Ochranné účinky masti oxidu zinočnatého na pokožku z neho robia jeden z najlepších spôsobov liečby hemoroidov.

Hemoroidy sú opuchnuté žily v análnom kanáli, ktoré sú spôsobené nadmerným tlakom v panvovej a rektálnej oblasti. Hemoroidy zvyčajne nie sú závažné, ale môžu spôsobiť značné nepohodlie (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2 - gumárenský priemysel

Viac ako 50% oxidu zinočnatého sa používa v gumárenskom priemysle. Prostredníctvom vulkanizačného procesu má povrchová úprava vyššiu pevnosť v ťahu a odolnosť voči napučaniu a oderu a je elastická v širšom rozsahu teplôt..

Vo svojej najjednoduchšej forme sa vulkanizácia vyrába zahrievaním gumy so sírou (Encyclopædia Britannica, 2018).

Dve zložky, ktoré hrajú dôležitú úlohu vo vulkanizačnej chémii, sú známe ako "aktivátory", zvyčajne oxid zinočnatý a kyselina stearová..

Tieto zlúčeniny reagujú spoločne a s urýchľovačmi za vzniku zlúčeniny sulfidu zinočnatého, ktorá je zase kľúčovým medziproduktom pri pridávaní síry do diénového elastoméru a vytváraní sírových väzieb na výrobu prvkov, ako sú pneumatiky, podrážky. topánky a dokonca aj hokejové puky (Gent, 2016).

3- Pigmenty a farby

Spolu s ľanovým olejom (sušiacim olejom užitočným ako vehikulum) sa oxid zinočnatý používa ako pigment už od 18. storočia, čo prinieslo rýchle rozšírenie európskeho lakovacieho priemyslu. Medzi základné biele pigmenty patrí oxid zinočnatý, sulfid zinočnatý, lithopón a oxid titaničitý (Encyclopædia Britannica, 1998).

4. Solárne články

Veľmi dôležité je použitie oxidu zinočnatého ako tlmiacej vrstvy v solárnych článkoch CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Niektoré súčasné experimenty sa zameriavajú na vplyv hrúbky ZnO na maximálny výstupný výkon pre bunky.

5- Piezoelektrické

Oxid zinočnatý (ZnO) je zaujímavým materiálom vzhľadom na vodivosť. Kryštalizuje v wurtzitovej štruktúre a jej spojenie je zmesou iónových a kovalentných. Monokryštály s vysokou čistotou sú izolátory.

Oxid zinočnatý je najviac piezoelektrický zo všetkých materiálov a je široko používaný ako snímač v elektronických zariadeniach. (Piezoelektrickosť je vlastnosťou kryštálu polarizovať, keď je vystavený tlaku.)

Oxid zinočnatý je dobrým polovodičom, keď sú nečistoty obsiahnuté v kryštáli. Polykryštalická polovodičová keramika oxidu zinočnatého sa dobre riadi a dodržiava Ohmov zákon.

Pridanie malých množstiev iných oxidov, ako je baryum a chróm, spôsobuje, že keramika oxidu zinočnatého má veľmi neohmické elektrické vlastnosti.

6- Iné použitia

Pridanie oxidu zinočnatého napomáha spracovaniu betónu a tiež zlepšuje odolnosť voči vode.

Oxid zinočnatý sa používa v cigaretových filtroch a ako prísada do obilnín. Používa sa tiež v xerografii ako fotocitlivá fólia a ako antikorózna.

Budúcnosť vysoko kvalitného oxidu zinočnatého bude nepochybne fascinujúca. Potenciálne pokroky pri nelekárskych aplikáciách dokonca prevyšujú súčasné liečebné použitie.

Nanorod oxid zinočnatý, spintronické a piezoelektrické senzory sú veľmi sľubné oblasti a tie, ktoré musia brať do úvahy v nie príliš vzdialenej budúcnosti.

referencie

  1. (2013, 10. júl). Oxid zinočnatý (ZnO) Nanočastice - vlastnosti, aplikácie. Získané z azonano: azonano.com.
  2. (2016). ZINC OXIDE, CRUDE. Získané z cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI. (2017, 22. február). oxid zinočnatý. Získané z ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 7. júl). Maľovať. Získané z britannica.com.
  5. Encyclopædia Britannica. (2018, 15. september). Vulkanizácia VÝROBA GUMA. Obnovené z Britannica.com.
  6. Gent, A. N. (2016, 21. apríl). Kaučuk. Získané z britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16. august). Použitie mastí na báze oxidu zinočnatého. Zdroj: livestrong.com.
  8. John W. Rasmussen, E. M. (2010). Nanočastice oxidu zinočnatého pre selektívnu deštrukciu nádorových buniek a potenciál pre aplikácie podávania liečiv. Expert Opin Drug Deliv. 7 (9): 1063-1077.
  9. Karta bezpečnostných údajov materiálu Oxid zinočnatý. (2013, 21. máj). Získané z sciencelab.com.
  10. org a Mineralogický inštitút Hudson. (2017, 29. marec). Zinkit. Zdroj: mindat.org.
  11. Národné centrum pre biotechnologické informácie ... (2017, 30. apríl). PubChem Compound Database; CID = 14806. Získané z PubChem.
  12. (2015, 22. júl). OXID ZINC. Obnovené z cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18. február). Výhody oxidu zinočnatého pre pokožku. Zdroj: livestrong.com
  14. Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Oxid zinočnatý. Získané z chemspidera. 
  15. Vaseem Mohammad (Ph.D.), A. U.-B. (2010). ZnO nanočastice: rast, vlastnosti a aplikácie. V nanostruktúrach kovových oxidov a ich aplikáciách (str. 1-36). Americkí vedeckí vydavatelia.
  16. Oxid zinočnatý vzorec. (S.F.). Zdroj: softschools.com.