Формула оксиду цинку (ZnO), властивості та застосування



The оксид цинку є хімічною сполукою формули ZnO. Це неорганічна хімічна сполука, яка використовується як інгредієнт у безрецептурних ліках. Використовується головним чином як добавка в пігменти і напівпровідники в різних галузях промисловості.

Оксид цинку зустрічається в природі в цинкіті, мінералі, що міститься головним чином в Нью-Джерсі, США. Цинкіт має гексагональну кристалічну структуру (mindat.org і Інститут мінералогії Гудзона, 2017).

Існує кілька процесів синтезу оксиду цинку, основними шляхами яких є французький і американський метод.

У французькому процесі металевий цинк випаровується, а пара окислюється нагрітим повітрям. Американський процес використовує різні неочищені сполуки цинку, які зменшуються вуглецем, виробляючи пари цинку. Потім пари цинку окислюються киснем, присутнім у повітрі, подібно до французького процесу.

Іншим способом синтезу оксиду цинку є мокрий процес, який полягає в очищенні сульфату або хлориду цинку шляхом осадження карбонатом. Осад потім прожарюють з отриманням оксиду цинку (оксид цинку Formula, S.F.)..

ZnSO4 + NaCO3 → ZnCO3 + NaSO4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

Індекс

  • 1 Фізико-хімічні властивості
  • 2 Реактивність і небезпека
  • 3 Наночастинки
  • 4 Використання
    • 4.1 1- Медицина
    • 4.2 2- Гумова промисловість
    • 4.3 3- Пігменти та фарби
    • 4.4. 4 Сонячні батареї
    • 4.5 5-п'єзоелектричний
    • 4.6 6- Інші види використання
  • 5 Посилання

Фізико-хімічні властивості

Оксид цинку являє собою білу тверду речовину без аромату і гіркого смаку (Національний центр біотехнологічної інформації., 2017). Його вигляд показаний на фіг.2.

Оксид цинку має дві можливі структури: гексагональну і кубічну, але найбільш поширеними є гексагональні кристали. З'єднання має молекулярну масу 81,38 г / моль і щільність 5,606 г / мл. Його температура плавлення становить 1975 ° С, де вона починає розкладатися (Royal Society of Chemistry, 2015).

ZnO являє собою амфотерний оксид, який може розчинятися в кислотах або лугах за допомогою реакцій:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

Оксид цинку нерозчинний у воді (0,0004 г на 100 мл води при 17 ° C). Низька розчинність, яку вона виробляє, виробляє водні розчини, які є нейтральними по pH. Бурхливо реагує з алюмінієвою та магнієвою пилом, що викликає пожежу та небезпеку вибуху.

Інтимні суміші оксиду цинку і хлорованого каучуку з або без вуглеводнів або хлорованих розчинників реагують бурхливо, навіть вибухово, при нагріванні.

Повільне додавання оксиду цинку для покриття поверхні льону олійного льону викликає виділення тепла і запалювання (CAMEO, 2016).

Реактивність і небезпека

Оксид цинку є стабільною сполукою, яка не є вогненебезпечною і не виявляє несумісності з іншими хімічними сполуками, але при нагріванні виділяє токсичні пари. З'єднання не є токсичним або небезпечним при потраплянні в організм або при контакті з шкірою або очима, однак з'єднання представляє небезпеку при вдиханні.

Шкідлива концентрація частинок в повітрі може бути досягнута швидко, особливо для частинок оксиду цинку. Вдихання парів може призвести до лихоманки металів з наступними симптомами:

  • біль у горлі
  • головний біль
  • лихоманка або висока температура тіла
  • нудота
  • блювота
  • Слабкість
  • холодно
  • м'язові болі.

Речовина, як дим, подразнює дихальні шляхи. Ефекти можуть затримуватися. Симптоми металевої димної лихоманки не проявляються через кілька годин (NIOSH, 2015).

У разі інгаляції потерпілому слід дозволити відпочивати в добре провітрюваному приміщенні. Якщо інгаляція є серйозною, жертву слід якомога швидше евакуювати до безпечної зони.

Ослабте щільний одяг, наприклад, комір сорочки, ремені або краватку. Якщо потерпілому важко дихати, слід вводити кисень.

Якщо потерпілий не дихає, проводиться реанімація рот в рот. Завжди беручи до уваги те, що може бути небезпечно для особи, яка надає допомогу для реанімації рот в рот, коли інгаляційний матеріал є токсичним, інфекційним або корозійним (Паспорт безпеки матеріалу Оксид цинку, 2013).

Незважаючи на використання оксиду цинку в якості лікарського засобу, він дуже токсичний для навколишнього середовища, особливо для водних організмів. Необхідно вжити невідкладних заходів для обмеження їх поширення на навколишнє середовище відповідно до встановлених правил.

Наночастинки

Сьогодні нанотехнології діють у різних галузях науки завдяки дії на матеріали та пристрої з використанням різних нанометрових технологій (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Наночастинки є частиною наноматеріалів, які визначаються як окремі частинки діаметром 1-100 нм.

Останніми роками наночастинки були загальним матеріалом для розробки нових передових додатків в галузі зв'язку, зберігання енергії, виявлення, зберігання даних, оптики, передачі, захисту навколишнього середовища, косметики, біології та медицини завдяки їх важливі оптичні, електричні та магнітні властивості.

Зокрема, унікальні властивості і корисність наночастинок також виникають з різних атрибутів, включаючи аналогічний розмір наночастинок і біомолекул, таких як білки і полінуклеотидні кислоти. Крім того, наночастинки можуть бути виготовлені з широким спектром металів.

Наночастинки оксидів металів, включаючи оксид цинку, є універсальними платформами для біомедичних застосувань і терапевтичного втручання.

Існує нагальна потреба у розробці нових класів протипухлинних засобів, і останні дослідження показують, що наноматеріали ZnO дуже перспективні (John W. Rasmussen, 2010).

Ці наночастинки мають антибактеріальні, антикорозійні, протигрибкові та УФ-фільтраційні властивості. Деякі з синонімів наночастинок оксиду цинку - оксидат, оксик цинцину, перманентний білий, кетоцинк і оксоцинк (AZoNano, 2013).

Використання

1- Медицина

Оксид цинку є продуктом, широко використовуваним місцево в дерматології для догляду за шкірою. У Сполучених Штатах вона є основним компонентом сонцезахисних засобів завдяки своїм відбиваючим властивостям.

Оксид цинку є одним з найбезпечніших інгредієнтів для захисту шкіри від шкідливого впливу ультрафіолетових (УФ) променів. Ультрафіолетові промені проникають в шкіру і пошкоджують тканини, прискорюючи процес старіння і висушуючи шкіру.

Ці промені також збільшують ризик раку шкіри. Сонцезахисні засоби, що містять ультрафіолетові промені оксиду цинку, перешкоджають їх проникненню в шкіру і викликають пошкодження клітин.

Оксид цинку також ефективний у лікуванні шкіри. Він може бути використаний для загоєння ран, зниження чутливості, пов'язаної з сонячними опіками, і пом'якшення потрісканої шкіри.

Люди з дефіцитом цинку, як правило, відчувають повільні цикли загоєння ран. Коли оксид цинку наносять на область рани, він надає організму додатковий цинк, необхідний для відновлення клітин шкіри. Оксид цинку допомагає зберегти вологість і чистість області рани.

Лосьйони та креми, що містять оксид цинку, є ефективними в'яжучими речовинами шкіри. Оксид цинку можна застосовувати для запобігання утворення надлишкової олії на поверхні.

Він іноді використовується як лікування акне - це, як вважають, зменшує появу дефектів і зменшує подразнення і запалення шкіри, зменшуючи кількість і тяжкість акне.

Національні інститути охорони здоров'я повідомляють, що актуальним і оральним цинком є ​​безпечне та ефективне лікування прищів (PEARSON, 2015).

Цинкова мазь може найкраще підходити для цього загального стану шкіри при використанні в комбінації з еритроміцином.

Завдяки своїм антибактеріальним і дезодоруючим властивостям лікарі зазвичай лікують висип підгузників мазью оксиду цинку. Зазвичай застосовується при кожній зміні пелюшок для оптимальної ефективності.

Збереження ділянки підгузника чистим, що дозволяє шкірі повністю просохнути перед нанесенням оксиду цинку, може допомогти мінімізувати тяжкість висипання пелюшки..

Мазь з оксиду цинку може полегшити симптоми мелазми, повідомляє Американська академія дерматології. Мелазма - це загальний стан шкіри, яке викликає коричневі плями на обличчі, особливо на носі, щоках, губах і чолі підборіддя..

Приблизно 90 відсотків випадків мелазми зустрічаються у жінок. Найбільш часто зустрічається у людей з більш темною шкірою.

Дрібні подразнення шкіри, такі як порізи, опіки, подряпини і отруйний плющ, часто користуються протизапальними властивостями, що містяться в оксиді цинку. Ви можете наносити тонкий шар оксиду цинку на уражену шкіру так часто, як це необхідно, щоб полегшити роздратування і сприяти загоєнню.

Захисний ефект оксиду цинку на шкірі робить його одним з кращих безрецептурних методів лікування геморою.

Геморой - це набряклі вени в анальному каналі, що викликані надлишковим тиском в тазовому та ректальному районах. Зазвичай геморой не є серйозним, але може викликати значний дискомфорт (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Гумова промисловість

Більше 50% оксиду цинку використовується в гумовій промисловості. Завдяки процесу вулканізації обробка має більш високу міцність на розрив і стійкість до набухання і стирання, а також еластична при більш широкому діапазоні температур.

У найпростішій формі вулканізація виробляється нагріванням каучуку сіркою (Encyclopædia Britannica, 2018).

Два інгредієнти, які відіграють важливу роль в хімії вулканізації, відомі як "активатори", як правило, оксид цинку і стеаринова кислота..

Ці сполуки реагують разом і з прискорювачами з утворенням сполуки сульфіду цинку, що, в свою чергу, є ключовим проміжним продуктом при додаванні сірки до дієлового еластомеру і створення сполук сірки для отримання таких елементів, як шини, підошви взуттєві та хокейні шайби (Gent, 2016).

3- Пігменти та фарби

Поряд з лляною олією (оліфою, корисною як транспортний засіб), оксид цинку використовується як пігмент з 18-го століття, що призвело до швидкого розширення європейської лакофарбової промисловості. Основні білі пігменти включають оксид цинку, сульфід цинку, літопон і діоксид титану (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Сонячні батареї

Дуже важливим є те, що оксид цинку широко використовується як буферний шар у сонячних елементах CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Деякі сучасні експерименти спрямовані на вплив товщини ZnO на максимальну вихідну потужність для клітин.

5- п'єзоелектричний

Оксид цинку (ZnO) є цікавим матеріалом щодо провідності. Він кристалізується в структурі вюрциту, а його об'єднання - суміш іонного і ковалентного. Монокристали високої чистоти є ізоляторами.

Оксид цинку є найбільш п'єзоелектричним з усіх матеріалів і широко використовується як перетворювач в електронних пристроях. (П'єзоелектричність - це властивість кристала поляризувати, коли він піддається тиску.)

Оксид цинку є гарним напівпровідником, коли алюмінієві домішки включені в кристал. Полікристалічні напівпровідникові кераміки з оксиду цинку добре працюють і підкоряються закону Ома.

Додавання невеликих кількостей інших оксидів, таких як барій і хром, робить кераміку оксиду цинку дуже неомічними електричними властивостями

6- Інші види використання

Додавання оксиду цинку допомагає обробити бетон, а також підвищує водостійкість.

Оксид цинку використовується в сигаретних фільтрах і в якості добавки в злаках. Він також використовується в ксерографії як фотопровідний лист і як антикорозійний.

Майбутнє високоякісного оксиду цинку, безсумнівно, буде захоплюючим. Потенційні досягнення для немедикаментозних застосувань навіть перевершують поточні медичні застосування.

Нанорозмірні оксиди цинку, спінтроніки та п'єзоелектричні датчики є дуже перспективними полями і ті, які повинні враховуватись у не надто далекому майбутньому.

Список літератури

  1. (2013, 10 липня). Наночастинки оксиду цинку (ZnO) - властивості, застосування. Відновлений з азонано: azonano.com.
  2. (2016). Оксид цинку, сирої. Отримано з cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  3. EMBL-EBI (2017, 22 лютого). оксид цинку. Відновлюється від ChEBI: ebi.ac.uk.
  4. Енциклопедія Британіка. (1998, 7 липня). Фарба. Відновлено з britannica.com.
  5. Енциклопедія Британіка. (2018, 15 вересня). Вулканізація гумової промисловості. Відновлено з Britannica.com.
  6. Гент, А. Н. (2016, 21 квітня). Гума. Відновлено з britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (2013, 16 серпня). Мазь цинку оксиду використовує. Отримано з livestrong.com.
  8. Джон У. Расмуссен, Е. М. (2010). Наночастинки оксиду цинку для селективного руйнування клітин пухлини та потенціалу для застосування в лікарських засобах. Експерт Opin Drug Deliv. 7 (9):, 1063-1077.
  9. Паспорт безпеки матеріалу Оксид цинку. (2013, 21 травня). Відновлено з sciencelab.com.
  10. орг та Інститут мінералогії ім. Гудзона. (2017, 29 березня). Zincite Отримано з mindat.org.
  11. Національний центр біотехнологічної інформації ... (2017, 30 квітня). База даних PubChem Compound; CID = 14806. Отримано з PubChem.
  12. (2015, 22 липня). ЦИНКОВИЙ ОКСИД. Відновлено з cdc.gov.
  13. PEARSON, O. (2015, 18 лютого). Переваги оксиду цинку для шкіри. Отримано з livestrong.com
  14. Королівське хімічне товариство. (2015). Оксид цинку. Отримано з chemspider. 
  15. Васем Мохаммад (Ph.D.), У.-Б. (2010). Наночастинки ZnO: зростання, властивості та застосування. У металооксидних наноструктурах та їх застосуванні (с. 1-36). Американські наукові видавництва.
  16. Формула оксиду цинку. (S.F.). Отримано з softschools.com.