황화 아연 의 무기 화합물 화학식 Z N 양이온 아연에 의해 형성된 S 2+ 음이온 S -2- . 그것은 자연에서 주로 두 가지 광물로 발견됩니다 : wurtzite와 sphalerite (또는 아연 블렌드), 후자는 주요 형태입니다.
Sphalerite는 불순물로 인해 자연적으로 검은 색입니다. 순수한 형태로 흰색 결정을 나타내며 wurtzite는 회백색 결정을 가지고 있습니다.
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황화 아연은 물에 녹지 않습니다. 지면에 침투하여 지하수와 해류를 오염시키기 때문에 환경 피해를 입힐 수 있습니다.
황화 아연은 부식 및 중화에 의해 다른 반응 중에서 생성 될 수 있습니다.
부식에 의해 :
Zn + H 2 S => ZnS + H 2
무력화 :
H 2 S + Zn (OH) 2 => ZnS + 2H 2 O
황화 아연은 인광 성 염으로 여러 용도와 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 또한 반도체 및 광촉매입니다.
구조
황화 아연은 Zn 2+ 양이온 과 S 2- 음이온 사이의 정전 기적 인력에 의해 지배되는 결정 구조를 채택 합니다. 이들은 두 가지입니다 : sphalerite 또는 아연 혼합 및 wurzite. 둘 다에서 이온은 동일한 전하의 이온 사이의 반발을 최소화합니다.
아연 블렌드는 지상의 압력과 온도 조건에서 가장 안정적입니다. 밀도가 낮은 wurzite는 온도 상승으로 인한 결정질 재 배열로 인해 발생합니다.
두 구조는 동일한 ZnS 고체에서 동시에 공존 할 수 있지만 매우 느리게 뷔 르자이 트가 우세하게 될 것입니다.
아연 블렌드
출처 : 솔리드 스테이트, 위키 미디어 커먼즈
상단 이미지는 아연 블렌드 구조의면 중앙에있는 입방 단위 셀을 보여줍니다. 노란색 구체는 S 2- 음이온에 해당 하고 회색 구체 는 큐브면의 모서리와 중앙에 위치한 Zn 2+ 양이온 에 해당합니다.
이온 주위의 사면체 기하학에 주목하십시오. 아연 블렌드는 또한 결정 내부의 구멍이 동일한 기하학 (사면체 구멍)을 갖는이 사면체로 나타낼 수 있습니다.
마찬가지로 단위 셀 내에서 ZnS 비율이 충족됩니다. 즉, 1 : 1 비율입니다. 따라서 각 Zn 2+ 양이온 에 대해 S 2- 음이온이 있습니다. 이미지에서는 회색 구체가 풍부 해 보일 수 있지만 실제로는 큐브 얼굴의 모서리와 중앙에 있기 때문에 다른 세포와 공유됩니다.
예를 들어, 상자 안에있는 네 개의 노란색 구를 가져 오면 그 주위의 모든 회색 구의 "조각"이 4 개와 같아야합니다. 따라서 입방 단위 셀에는 4 개의 Zn 2+ 및 4 개의 S 2-가 있으며, 화학 양 론적 비율 ZnS가 충족됩니다.
노란색 구 (서로를 분리하는 공간)의 앞뒤에 사면체 구멍이 있음을 강조하는 것도 중요합니다.
Wurzita
출처 : 솔리드 스테이트, 위키 미디어 커먼즈
아연 블렌드의 구조와 달리 wurzite는 육각형 결정 시스템 (상단 이미지)을 채택합니다. 이것은 덜 컴팩트하므로 고체의 밀도가 낮습니다. wurzite의 이온은 또한 사면체 주변과 ZnS 공식과 일치하는 1 : 1 비율을 가지고 있습니다.
속성
색깔
세 가지 방법으로 표시 할 수 있습니다.
-Wurtzite, 흰색 및 육각형 결정.
-회백색 결정과 입방 결정을 가진 sphalerite.
-백색 내지 회백색 또는 황색 분말 및 입방정 황색 결정.
녹는 점
1700ºC
수용성
실질적으로 불용성 (0.00069g / 18 ° C에서 100ml).
용해도
알칼리에 불용성이며 묽은 무기산에 용해됩니다.
밀도
Sphalerite 4.04 g / cm 3 및 wurtzite 4.09 g / cm 3 .
경도
Mohs 척도에서 경도는 3 ~ 4입니다.
안정
물이 들어 있으면 서서히 산화되어 황산염으로 변합니다. 건조한 환경에서는 안정적입니다.
분해
고온으로 가열하면 아연과 황산화물의 독성 증기를 방출합니다.
명명법
Zn의 전자 배열은 3d 10 4s 2 입니다. 4s 궤도의 두 전자를 잃음으로써 d 궤도가 채워진 Zn 2+ 양이온 으로 남아 있습니다 . 따라서 Zn 2+ 는 Zn + 보다 전자적으로 훨씬 더 안정적 이므로 원자가는 +2입니다.
따라서 스톡 명명법의 경우 괄호로 묶인 원자가를 추가하고 로마 숫자를 사용하면 황화 아연 (II)이 생략됩니다.
체계적이고 전통적인 명명법
그러나 이미 언급 한 것 외에도 ZnS를 호출하는 다른 방법이 있습니다. 체계 학에서 각 원소의 원자 수는 그리스 분자로 지정됩니다. 단 하나 인 경우 오른쪽에있는 요소를 제외하고는 따라서 ZnS는 아연 모노 설파이드 ( 모노 아연 모노 설파이드가 아님) 로 명명됩니다 .
전통적인 명명법과 관련하여 단일 원자가가 +2 인 아연은 접미사 –ico를 추가하여 추가됩니다. 결과적으로 전통적인 이름은 황화 아연 ico 입니다.
응용
안료 또는 코팅제
-Sachtolith는 황화 아연으로 만든 흰색 안료입니다. 코크, 매 스틱, 실란트, 언더 코트, 라텍스 페인트 및 간판에 사용됩니다.
마이크로 티타늄 또는 투명한 산화철 안료와 같은 자외선 흡수 안료와 함께 사용하는 것은 내후성 안료에 필요합니다.
-ZnS를 라텍스 또는 질감 페인트에 적용하면 장기간 살균 작용이 있습니다.
-뛰어난 경도와 파손, 침식, 비 또는 먼지에 대한 내성으로 인해 외부 적외선 창 또는 항공기 프레임에 적합합니다.
-ZnS는 화합물 운송에 사용되는 로터 코팅에 사용되어 마모를 줄입니다. 또한 인쇄 잉크, 절연 화합물, 열가소성 착색제, 내염성 플라스틱 및 전계 발광 램프 생산에도 사용됩니다.
-아연 황화물은 투명 할 수 있으며 가시 광선 및 적외선 광학의 창으로 사용할 수 있습니다. 야간 투시 장치, 텔레비전 화면, 레이더 화면 및 형광 코팅에 사용됩니다.
-ZnS와 Cu의 도핑은 전계 발광 패널의 생산에 사용됩니다. 또한 로켓 추진 및 중량 측정에 사용됩니다.
인광을 위해
-그것의 인광은 시계 바늘을 착색하는 데 사용되어 어두운 곳에서 시간을 표시합니다. 장난감 페인트, 비상 표지판 및 교통 경고에도 사용됩니다.
인광은 음극선 관과 X 선 스크린에 황화 아연을 사용하여 어두운 곳에서 빛을 발합니다. 인광의 색상은 사용 된 활성화 제에 따라 다릅니다.
반도체, 광촉매 및 촉매
-Sphalerite 및 wurtzite는 광대역 슬릿 반도체입니다. Sphalerite는 3.54 eV의 밴드 틈새를 갖는 반면 wurtzite는 3.91 eV의 밴드 틈새를 가지고 있습니다.
-ZnS는 가시 광선 하에서 수소를 생산하는 데 사용되는 CdS-ZnS / 지르코늄-인산 티타늄으로 구성된 광촉매의 제조에 사용됩니다.
-유기 오염 물질 분해 촉매로 개입 LED 램프의 컬러 싱크로 나이저 준비에 사용됩니다.
-단백질의 초 고감도 검출을 위해 나노 결정이 사용됩니다. 예를 들어 ZnS의 양자점에서 빛을 방출합니다. 광전기 촉매를 통한 전기 생산을 위해 결합 된 광촉매 (CdS / ZnS) -TiO2의 제조에 사용됩니다.
참고 문헌
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