该硫化锌为无机化合物的式Z Ñ S按阳离子形成的Zn 2+和阴离子小号2-。它在自然界中主要被发现为两种矿物:纤锌矿和闪锌矿(或锌共混物),后者是其主要形式。
闪锌矿由于其杂质自然是黑色的。纯净形式为白色晶体,纤锌矿为灰白色晶体。
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硫化锌不溶于水。由于它会渗入地面并污染地下水及其水流,因此会造成环境破坏。
除其他反应外,硫化锌可通过腐蚀和中和产生。
通过腐蚀:
Zn + H 2 S => ZnS + H 2
通过中和:
H 2 S + Zn(OH)2 => ZnS + 2H 2 O
硫化锌是一种磷光盐,使其具有多种用途和应用的能力。另外,它是半导体和光催化剂。
结构体
硫化锌的晶体结构受Zn 2+阳离子和S 2-阴离子之间的静电吸引的控制。这是两种:闪锌矿或锌共混物和纤锌矿。在这两种离子中,离子使等电荷离子之间的排斥最小化。
锌混合物在地面压力和温度条件下最稳定。密度较小的纤锌矿则是由于温度升高而导致的晶体重排。
两种结构可以同时共存于同一ZnS固体中,尽管纤锌矿最终将非常缓慢地占据主导地位。
锌混合
来源:固态,来自Wikimedia Commons
上方的图像显示了以锌共混物结构的面为中心的立方晶胞。黄色的球体对应于S 2-阴离子,灰色的球体对应于Zn 2+阳离子,它们位于立方体面的角部和中心。
注意离子周围的四面体几何形状。锌掺合物也可以由这些四面体表示,它们的晶体内部孔具有相同的几何形状(四面体孔)。
同样,在晶胞内,ZnS比例得到满足。也就是说,比例为1:1。因此,对于每个Zn 2+阳离子,都有一个S 2-阴离子。在图像中,灰色球似乎很丰富,但实际上,由于它们位于立方体面的角部和中心,因此它们被其他单元共享。
例如,如果您选取了框内的四个黄色球体,则其周围所有灰色球体的“部分”应等于(并等于)四个。因此,在立方晶胞中存在四个Zn 2+和四个S 2-,满足了化学计量比ZnS。
还需要强调的是,黄色球体(将它们彼此隔开的空间)的前后都有四面体孔。
乌尔齐塔
来源:固态,来自Wikimedia Commons
与锌掺合物的结构不同,纤锌矿采用六方晶系(上图)。这不太紧凑,因此固体的密度较低。纤锌矿中的离子也具有四面体周围环境,并且其比例与ZnS的比例为1:1。
物产
颜色
它可以通过三种方式呈现:
-纤锌矿,具有白色和六角形晶体。
-闪锌矿,具有灰白色晶体和立方晶体。
-为白色至灰白色或淡黄色粉末,呈立方黄色结晶。
熔点
1700ºC。
水溶性
几乎不溶(在18°C时为0.00069 g / 100 ml)。
溶解度
不溶于碱,溶于稀无机酸。
密度
闪锌矿4.04 g / cm 3和纤锌矿4.09 g / cm 3。
硬度
它的莫氏硬度为3-4。
稳定性
含水时,它会慢慢氧化成硫酸盐。在干燥环境中稳定。
分解
加热到高温时,会散发出有毒的锌和硫氧化物蒸气。
命名法
Zn的电子构型为3d 10 4s 2。通过失去4s轨道的两个电子,它保留为d轨道充满的Zn 2+阳离子。因此,由于Zn 2+在电子上比Zn +稳定得多,所以它的化合价只有+2。
因此,对于股票命名法,省略了用括号括起来并带有罗马数字的化合价:硫化锌(II)。
系统和传统术语
但是,除了已经提到的方法外,还有其他方法可以调用ZnS。在系统学中,每个元素的原子数由希腊分子指定;当元素只有一个时,右边元素的唯一例外。因此,ZnS命名为:单硫化锌(而不是单硫化锌)。
关于传统命名法,通过添加后缀–ico来添加单价为+2的锌。因此,其传统名称为:硫化锌ico。
应用领域
作为颜料或涂料
-Sachtolith是由硫化锌制成的白色颜料。它用于填缝剂,乳胶,密封胶,底漆,乳胶漆和标牌。
在耐候性颜料中,必须将其与吸收紫外线的颜料(如微钛或透明的氧化铁颜料)结合使用。
-将ZnS应用于乳胶漆或网纹漆时,具有延长的杀菌作用。
-由于具有很高的硬度和抗断裂,抗侵蚀,防雨或防尘的特性,因此它适合用于外部红外窗户或飞机机架。
-ZnS用于在化合物运输中使用的转子涂层,以减少磨损。它也用于生产印刷油墨,绝缘化合物,热塑性颜料,阻燃塑料和电致发光灯。
-硫化锌可以是透明的,并且可以用作可见光学和红外光学的窗口。它用于夜视设备,电视屏幕,雷达屏幕和荧光涂层。
-ZnS与Cu的掺杂用于电致发光面板的生产中。此外,它还用于火箭推进和重量分析。
因其磷光
-它的磷光用于使钟针着色,从而在黑暗中显示时间;还用于玩具涂料,紧急标志和交通警告中。
磷光允许在阴极射线管和X射线屏幕中使用硫化锌,以在暗点发光。磷光的颜色取决于所用的活化剂。
半导体,光催化剂和催化剂
-方铅矿和纤锌矿是宽带狭缝半导体。闪锌矿的带隙为3.54 eV,而纤锌矿的带隙为3.91 eV。
-ZnS用于制备由CdS-ZnS /锆-磷酸钛组成的光催化剂,用于在可见光下生产氢。
-作为有机污染物降解的催化剂进行干预。它用于制备LED灯中的颜色同步器。
-它的纳米晶体用于蛋白质的超灵敏检测。例如,通过从ZnS的量子点发射光。它用于制备复合光催化剂(CdS / ZnS)-TiO2,用于通过光电催化进行电生产。
参考文献
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- 化学LibreTexts。2017年1月22日)。结构-锌共混物(ZnS)。摘自:chem.libretexts.org
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