산화 아연 화학 수식 ZnO를 갖는 무기 화합물이다. Zn 2+ 및 O 2- 이온 으로 만 1 : 1 비율로 구성됩니다. 그러나 결정 격자는 O 2 공석을 나타낼 수 있으며 , 이는 합성 결정의 색상을 변경할 수있는 구조적 결함을 유발합니다.
그것은 프랑스 공정에 의해 금속 아연의 산화로부터 직접 생성되는 분말 백색 고체 (하단 이미지)로 상업적으로 획득됩니다. 또는 아연 광석의 증기가 산화되어 결국 응고되는 방식으로 탄열 환원에 노출됩니다.
산화 아연으로 시계 유리. 출처 : Adam Rędzikowski
ZnO를 제조하는 다른 방법은 아연 염 수용액으로부터 수산화물 Zn (OH) 2 를 침전시키는 것입니다. 마찬가지로 ZnO의 형태 학적으로 다양한 박막 또는 나노 입자는 증기의 화학적 증착과 같은보다 정교한 기술에 의해 합성 될 수 있습니다.
이 금속 산화물은 금속 불순물로 인해 결정이 일반적으로 노란색 또는 주황색 인 광물 징크 라이트로 자연에서 발견됩니다. ZnO 결정은 압전, 열 변색, 발광, 극성이며 반도체 특성에서 매우 넓은 에너지 대역을 갖는 것이 특징입니다.
구조적으로 황화 아연 ZnS와 동형이며, 각각 wurzite 및 blende와 유사한 육각형 및 입방정 결정을 채택합니다. 여기에는 Zn2 + 와 O2- 사이의 상호 작용에 특정 공유 특성이 있으며 , 이는 ZnO 결정에서 전하의 이질적인 분포를 유발합니다.
ZnO의 특성 및 용도에 대한 연구는 물리학, 전자 및 생물 의학 분야로 확장됩니다. 가장 간단하고 일상적인 사용은 얼굴 크림과 개인 위생 제품, 자외선 차단제의 구성에서 눈에 띄지 않습니다.
구조
다 형체
ZnO는 육각형 뷔 르자이 트 구조의 상압 및 온도 조건에서 결정화됩니다. 이 구조에서 Zn 2+ 및 O 2- 이온 은 각각 ZnO 4 또는 OZn 4 와 함께 4 면체로 둘러싸 이는 방식으로 교대로 층으로 배열 됩니다.
또한, "주형"또는 입방체 지지체를 사용하여 ZnO를 만들어 입방 형 아연 블렌드 구조로 결정화 할 수 있습니다. 이는 wurzite와 마찬가지로 ZnS 인 ZnS의 동형 구조 (공간에서 동일하지만 다른 이온을 가짐)에 해당합니다.
이 두 구조 (부르 자이 트 및 블렌드) 외에도 고압 (약 10GPa)의 ZnO는 NaCl과 동일한 암염 구조에서 결정화됩니다.
상호 작용
Zn 2+ 와 O 2- 사이의 상호 작용 은 부분적으로 Zn-O 공유 결합 (sp 3 혼성화를 갖는 두 원자)이있는 특정 공유 특성을 나타내며 사면체의 왜곡으로 인해 순간을 나타냅니다 ZnO 결정의 이온 매력을 추가하는 쌍극자.
ZnO의 Blende (왼쪽) 및 wurzite (오른쪽) 구조. 출처 : Gabriel Bolívar.
ZnO 구조에 대해 언급 된 사면체를 시각화하는 상단 이미지가 있습니다.
블 렌다와 뷔 르자이 트 구조의 차이점은 위에서 볼 때 이온이 가려지지 않는다는 점에도 있습니다. 예를 들어, wurzite에서 흰색 구체 (Zn 2+ )는 빨간색 구체 (O 2- ) 바로 위에 표시 됩니다. 반면에 큐빅 블렌드 구조에서는 2 개가 아닌 A, B, C의 3 개의 레이어가 있기 때문에 그렇지 않습니다.
나노 입자 형태
ZnO 결정은 육각형 뷔 르자이 트 구조를 갖는 경향이 있지만 나노 입자의 형태는 또 다른 이야기입니다. 매개 변수와 합성 방법에 따라 막대, 판, 잎, 구체, 꽃, 벨트, 바늘 등 다양한 형태를 취할 수 있습니다.
속성
외모
무취의 흰색 분말 고체이며 쓴맛이 있습니다. 본질적으로 아연 석 광물과 같은 금속 불순물로 결정화되어 발견 될 수 있습니다. 그러한 결정이 흰색이면 열 변색 성을 나타내므로 가열하면 흰색에서 노란색으로 색상이 변합니다.
마찬가지로, 합성 결정은 화학 양 론적 산소 조성에 따라 붉은 색 또는 녹색을 띌 수 있습니다. 즉, O 2- 음이온 부족으로 인한 틈이나 공석은 빛이 이온 네트워크와 상호 작용하는 방식에 직접적인 영향을 미칩니다.
몰 질량
81.406g / 몰
녹는 점
1974 년 ° C 이 온도에서 아연 증기와 분자 또는 기체 산소를 방출하는 열분해를 겪습니다.
밀도
5.1g / cm 3
수용성
ZnO는 물에 거의 녹지 않으며 18ºC에서 0.0004 % 농도의 용액을 거의 생성하지 않습니다.
양쪽 성
ZnO는 산과 염기 모두와 반응 할 수 있습니다. 수용액에서 산과 반응하면 Zn 2+ 가 물 분자 2+ 와 복합화 되는 용해성 염을 형성하여 용해도가 증가합니다 . 예를 들어 황산과 반응하여 황산 아연을 생성합니다.
ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O
유사하게, 그것은 지방산과 반응하여 아연 스테아 레이트 및 팔미 테이트와 같은 각각의 염을 형성합니다.
그리고 물이있는 상태에서 염기와 반응하면 아연 염이 형성됩니다.
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2
열용량
40.3 J / K 몰
직접적인 에너지 갭
3.3 eV. 이 값은 강렬한 전기장에서 작동 할 수있는 광대역 반도체를 만듭니다. 또한 n 형 반도체라는 특성도있어 구조에 전자가 추가로 기여하는 이유를 설명 할 수 없었습니다.
이 산화물은 광전자 장치 (센서, 레이저 다이오드, 광전지)의 개발과 관련된 잠재적 인 응용 분야의 후보로 간주되는 광학적, 음향 적 및 전자적 특성으로 구별됩니다. 그러한 속성의 이유는 물리학의 영역을 벗어났습니다.
응용
약용
산화 아연은 피부 자극, 여드름, 피부염, 찰과상 및 균열을 치료하기 위해 많은 흰색 크림의 첨가제로 사용되었습니다. 이 분야에서는 기저귀로 인한 아기 피부의 자극을 완화하는 데 사용됩니다.
마찬가지로, 이산화 티타늄 나노 입자 인 TiO 2 와 함께 태양의 자외선을 차단하는 데 도움이 되기 때문에 자외선 차단제의 구성 요소입니다 . 로션, 에나멜, 파우더 및 비누.
반면에 ZnO는식이 보충제와 비타민 제품 및 곡물에 사용되는 아연 공급원입니다.
항균
나노 입자의 형태에 따르면 ZnO는 자외선에 의해 활성화되어 과산화수소 또는 미생물의 세포막을 약화시키는 반응성 종을 생성 할 수 있습니다.
이런 일이 발생하면 나머지 ZnO 나노 입자는 세포질을 고랑하고 세포를 구성하는 생체 분자의 개요와 상호 작용하기 시작하여 세포 사멸을 초래합니다.
그렇기 때문에 모든 나노 입자가 자외선 차단제 조성물에 사용될 수있는 것은 아니지만 항균 활성이없는 나노 입자 만 사용할 수 있습니다.
이러한 유형의 ZnO가 포함 된 제품은 수용성 고분자 물질로 코팅되어 감염, 상처, 궤양, 박테리아 및 심지어 당뇨병을 치료하도록 설계되었습니다.
안료 및 코팅
백색 아연으로 알려진 안료는 ZnO로, 부식으로부터 금속 표면을 보호하기 위해 다양한 페인트 및 코팅에 첨가됩니다. 예를 들어 아연 도금 철을 보호하기 위해 ZnO가 추가 된 코팅이 사용됩니다.
다른 한편으로, 이러한 코팅은 열이 외부에있는 경우 (외부에있는 경우) 또는 내부에있는 경우에 내부로 들어오는 것을 방지하기 위해 창 유리에도 사용되었습니다. 마찬가지로, 일부 폴리머 및 섬유 소재가 태양 복사 및 열의 작용으로 인한 열화로부터 보호됩니다.
바이오 이미지
ZnO 나노 입자의 발광은 바이오 이미징에 사용하기 위해 연구되었으며, 따라서 방출되는 청색, 녹색 또는 주황색 빛을 통해 세포의 내부 구조를 연구합니다.
첨가물
ZnO는 또한 융점이 낮기 때문에 고무, 시멘트, 치약, 유리 및 세라믹의 첨가제로 사용되며, 따라서 융제 역할을합니다.
황화수소 제거제
ZnO는 H 2 S 의 불쾌한 가스를 제거하여 일부 가스 연기의 탈황을 돕습니다.
ZnO + H 2 S → ZnS + H 2 O
위험
산화 아연은 무독성이며 무해한 화합물이므로 고체를 신중하게 취급해도 위험이 없습니다.
그러나 문제는 연기에 있습니다. 고온에서 분해되지만 아연 증기는 결국 폐를 오염시키고 일종의 "금속 열"을 유발하기 때문입니다. 이 질병은 기침, 발열, 가슴이 답답함, 입안의 일정한 금속 맛이 특징입니다.
또한 발암 성이 없으며,이를 함유 한 크림이 아연의 피부 흡수를 증가시키는 것으로 나타나지 않았으므로 ZnO 기반 자외선 차단제는 안전한 것으로 간주됩니다. 알레르기 반응이없는 경우에는 사용을 중지해야합니다.
박테리아와 싸우기 위해 고안된 특정 나노 입자와 관련하여 이들이 작용 부위로 올바르게 운반되지 않으면 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
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