Оксид цинка

Оксид цинка
Общие
Систематическое наименование	Цинка оксид
Хим. формула	ZnO
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	81,408 г/моль
Плотность	5,61 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	3587 ± 1 ℉
• сублимации	1800 °C
Мол. теплоёмк.	40,28 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-350,8 кДж/моль
Давление пара	0 ± 1 мм рт.ст.
Оптические свойства
Показатель преломления	2,015 и 2,068
Структура
Кристаллическая структура	гексагональная сингония, a = 0,32495 нм, c = 0,52069 нм, z = 2
Классификация
Рег. номер CAS	1314-13-2
PubChem	14806
Рег. номер EINECS	215-222-5
SMILES	O=[Zn]
InChI	InChI=1S/O.Zn XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N
RTECS	ZH4810000
ChEBI	ZH4810000
ChemSpider	14122
Безопасность
Предельная концентрация	в воздухе рабочей зоны 0.5 мг/м3 в атмосферном воздухе 0.05 мг/м3
Токсичность	Токсичен, при вдыхании пыли вызывает литейную лихорадку
Фразы риска (R)	R50/53
Фразы безопасности (S)	S60, S61
Краткие характер. опасности (H)	H410
Меры предостор. (P)	P273
Сигнальное слово	осторожно
Пиктограммы СГС
NFPA 704	1 3 0 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Окси́д ци́нка (окись цинка) ZnO — бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании и сублимирующийся при 1800 °C.

Свойства

• Теплопроводность: 54 Вт/(м*К)

Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное легирование кислородом делает его полупроводником n-типа.

При нагревании вещество меняет цвет: белый при комнатной температуре, оксид цинка становится жёлтым. Объясняется это уменьшением ширины запрещённой зоны и сдвигом края в спектре поглощения из УФ-области в синюю.

Оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием солей, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (Na₂[Zn(OH)₄], Ba₂[Zn(OH)₆]):

${\ce {[Zn(OH)3]- + OH- -> [Zn(OH)4]^2-}}$

Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:

${\ce {ZnO + 4NH3 + H2O -> [Zn(NH3)4](OH)2}}$

При сплавлении с щелочами и оксидами металлов оксид цинка образует цинкаты:

${\ce {ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O}}$

${\ce {ZnO + CoO -> CoZnO2}}$

При сплавлении с оксидами бора и кремния оксид цинка образует стекловидные бораты и силикаты:

${\ce {ZnO + B2O3 -> Zn(BO2)2}}$

${\ce {ZnO + SiO2 ->ZnSiO3}}$

Получение

• природный минерал цинкит
• сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»)
• термическим разложением соединений:
  • ацетата Zn(CH₃COO)₂
  • гидроксида Zn(OH)₂
  • карбоната ZnCO₃
  • нитрата Zn(NO₃)₂
• окислительным обжигом сульфида ZnS
• гидротермальный синтез
• извлечением из пылей и шламов металлургических комбинатов, особенно тех, что работают на металлоломе в качестве сырья (он содержит значительную долю оцинкованного железа).
• извлечением из тройной системы фазового равновесия «нитрат цинка-нитрат амина-вода» (с нитратом пиридина и хинолина размерность частиц порядка 5-10 нм до 75 %)

Применение

Свойства оксида цинка обусловливают его широкое применение в химической, фармацевтической промышленности. Оксид цинка нашёл широкое применение в создании абразивных зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в кремах для загара и косметических процедурах, в производстве электрокабеля, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Кроме того, применение распространено в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка применяют при производстве стекла и керамики.

В химической промышленности

• активатор вулканизации некоторых каучуков
• вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков
• катализатор синтеза метанола
• белый пигмент при производстве красок и эмалей (в настоящее время (2007) вытеснен нетоксичным диоксидом титана TiO₂)
• наполнитель и пигмент в производстве:
  • резины
  • пластмасс
  • бумаги
  • парфюмерии и косметике
• добавка к кормам для животных
• в производстве стекла и красок на основе жидкого стекла
• как один из компонентов преобразователя ржавчины

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью, что на практике используется для создания самоочищающихся поверхностей, бактерицидных покрытий для стен и потолков в больницах и пр. Для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах оксид цинка в настоящее время не используется.

В электронике

Оксид цинка применяется для производства варисторов, которые могут использоваться для изготовления современных ограничителей перенапряжений (ОПН) взамен устаревших вентильных разрядников. Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров. На основе оксида цинка создан светодиод голубого цвета. Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры. Также оксид цинка входит в состав теплопроводных паст.

В медицине

Туба с цинковой мазью

В медицине используется в качестве компонента лекарственных средств, применяемых в дерматологии. Обладает противовоспалительным, подсушивающим, адсорбирующим, вяжущим и антисептическим действием. Применяют наружно в виде присыпки, мази, пасты, линимента. Является одним из компонентов ряда комплексных дерматологических и косметических препаратов, таких как «Цинковая мазь», «Паста Лассара» и пр.

Фармакологическое действие: образует альбуминаты и денатурирует белки. При нанесении на поражённую поверхность уменьшает явления экссудации, воспаления и раздражения тканей, образует защитный барьер от действия раздражающих факторов.

Может применяться при дерматите, в том числе пелёночном, опрелостях, потнице, поверхностных ранах и ожогах (солнечные ожоги, порезы, царапины), язвенных поражениях кожи (трофических язвах), пролежнях, экземе в стадии обострения, простом герпесе, стрептодермии.

Влияние на человека

Слабо токсичен, ПДК в воздухе рабочих помещений — 0,5 мг/м³ (согласно ГОСТ 10262-73). Пыль может образовываться при обжиге изделий из латуни.

Литература

• В.И.Перельман. Краткий справочник химика. — М.—Л.: Химия, 1964.
• Бовина Л. А. и др. Физика соединений AIIBVI / под ред. А. Н. Георгобиани, М. К. Шейнкмана. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 319, [1] с.: рис., табл. — 2600 экз.
• статья «Цинка окись» в Большой советской энциклопедии

Дополнительная литература

• Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C., Teke A., Reshchikov M. A., Doğan S., Avrutin V., Cho S.-J., Morkoç H. A comprehensive review of ZnO materials and devices // Journal of Applied Physics. — 2005. — Vol. 98. — P. 041301. — ISSN 00218979. — doi:10.1063/1.1992666.