Оксид цинка

Шаблон:Вещество Окси́д ци́нка (о́кись цинка) — бинарное неорганическое соединение цинка и кислорода с формулой <chem>ZnO</chem>, белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы. Кристаллизуется в гексагональной сингонии типа вюрцита. Нерастворим в воде, желтеет при нагревании. В природе встречается в виде минерала цинкита.

Свойства

Физические свойства

Молекулярная масса: 81,408
Температура плавления:
- при давлении 52 атмосферы — около 2000 °C
- при атмосферном давлении и 1950 °C — возгоняется
Плотность:
- в порошке 5,5…5,6 г/см³
- в виде кристалла 5,61 г/см³.
Растворимость в воде:
- при 18 °C — 0,00052 г/100 мл
- при 29 °C — 1,6Шаблон:E г/100 мл
Теплопроводность: 54 Вт/(м·К)<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Образует кристаллы Шаблон:Крист

Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны Шаблон:Nobr Естественное смещение стехиометрического отношения в сторону обогащения кислородом придаёт ему электронный тип проводимости.

Эффективная масса носителей заряда Шаблон:Math.

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 область видимого спектра.

При температурах Шаблон:Nobr оксид цинка сублимируется, сублимация идет через механизм разложения оксида цинка на цинк и кислород в высокотемпературной зоне и образование оксида в низкотемпературной зоне, скорости сублимации зависят от состава газовой среды, в которой она проводится<ref>Шаблон:Статья</ref>.

Химические свойства

Химически оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей цинка, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три-, тетра- и гексагидроксоцинкаты (например, <chem>Na2[Zn(OH)4],</chem> <chem>Ba2[Zn(OH)6]</chem> и др.):

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

При сплавлении со щелочами и оксидами некоторых металлов оксид цинка образует цинкаты:

<chem>ZnO + CoO -> CoZnO2.</chem>

При сплавлении с оксидом бора и диоксидом кремния оксид цинка образует стеклообразные бораты и силикаты:

<chem>ZnO + SiO2 ->ZnSiO3.</chem>

Восстанавливается водородом и углём до металла:

При смешивании порошка оксида цинка с концентрированным раствором хлорида цинка образуется быстро (за 2—3 минуты) твердеющая масса — цинковый цемент<ref>Справочник химика. Цинковый цемент.</ref>.

Нахождение в природе

Известен природный минерал цинкит, состоящий в основном из оксида цинка.

Получение

Сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»).
Термическим разложением гидроксида цинка <chem>Zn(OH)2</chem>.
Термическим разложением некоторых солей цинка:
- ацетата <chem>Zn(CH3COO)2</chem>;
- карбоната <chem>ZnCO3</chem>;
- нитрата <chem>Zn(NO3)2</chem>.
Окислительным обжигом сульфида <chem>ZnS</chem>.
С помощью гидротермального синтеза<ref>Шаблон:Статья</ref>.
Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии, особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).

Применение

Оксид цинка широко применяют в химической и фармацевтической промышленности. Применяется в составе зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в солнцезащитных кремах, в косметических процедурах, в производстве в качестве наполнителя резины, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Применяется в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка применяют при производстве стекла и керамики.

В химической промышленности

Активатор вулканизации некоторых типов каучуков.
Вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков.
Катализатор получения метанола.
Белый пигмент при производстве красок и эмалей (с начала XXI века вытесняется нетоксичным диоксидом титана <chem>TiO2</chem>). Был особенно востребован художниками во второй половине XIX века в виде цинковых белил — долго сохнущих красок, необходимых для новой масляной техники alla prima, основанной на письме в один приём<ref>Шаблон:Книга</ref>.
Наполнитель и пигмент в производстве:
Добавка к кормам для животных.
В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла;
Как один из компонентов преобразователя ржавчины<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью<ref>Шаблон:Статья</ref>, 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 пока ещё не используется<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

В электронике

Оксид цинка применяется для производства варисторов, которые используются в современных ограничителях перенапряжений (ОПН) взамен морально устаревших газонаполненных разрядников.

Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров<ref>Шаблон:Cite web</ref>. На основе оксида цинка в комбинации с нитридом галлия создан светодиод голубого цвета<ref>Шаблон:Статья</ref><ref>Шаблон:Статья</ref>.

Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры<ref>Шаблон:Статья</ref><ref>Шаблон:Статья</ref>.

Также оксид цинка входит в состав теплопроводных паст, например, пасты КПТ-8.

В медицине

Файл:Zinksalbe-Tube.jpg

Туба с цинковой мазью

В медицине используется в качестве компонента лекарственных средств наружного применения, используемых в дерматологии. Обладает противовоспалительным, подсушивающим, адсорбирующим, вяжущим и антисептическим действием.

Применяют в виде присыпки, мази, пасты, линимента, из него делают временные пломбы. Является одним из компонентов ряда комплексных дерматологических и косметических препаратов, таких как «Цинковая мазь», «Паста Лассара» и пр.

Фармакологическое действие обусловлено тем, что оксид цинка 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.

Безопасность и токсичность

Соединение малотоксично, но его пыль вредна для органов дыхания и может вызвать литейную лихорадку, ПДК в воздухе рабочих помещений — Шаблон:Nobr (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни и литья медных сплавов, содержащих цинк.

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Навигация

Шаблон:Книга
Шаблон:Книга
Статья «Цинка окись» в Большой советской энциклопедии.

Дополнительная литература

Шаблон:Cite doi