Оксид цинка какие свойства проявляет
| Оксид цинка | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Цинка оксид |
| Хим. формула | ZnO |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 81,408 г/моль |
| Плотность | 5,61 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 3587 ± 1 °F[1] |
| • сублимации | 1800 °C |
| Мол. теплоёмк. | 40,28 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | -350,8 кДж/моль |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст.[1] |
| Показатель преломления | 2,015 и 2,068 |
| Кристаллическая структура | гексагональная сингония, a = 0,32495 нм, c = 0,52069 нм, z = 2 |
| 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 |
| Предельная концентрация | аэрозоль 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 2 W |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Окси́д ци́нка (о́кись цинка) ZnO — бесцветный кристаллический порошок (кристаллы гексагональной сингонии), нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании. В природе встречается в виде минерала цинкита.
Свойства[править | править код]
Физические свойства[править | править код]
- Теплопроводность: 54 Вт/(м·К)[2].
Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное смещение стехиометрического отношения в сторону обогащения кислородом придаёт ему электронный тип проводимости.
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.
Химические свойства[править | править код]
При температурах 1350 – 1800 °C 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[3].
Химически оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей цинка, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (например, Na2[Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)6] и др.):
Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:
При сплавлении со щелочами и оксидами некоторых металлов оксид цинка образует цинкаты:
При сплавлении с оксидом бора и диоксидом кремния оксид цинка образует стеклообразные бораты и силикаты:
При смешивании порошка оксида цинка с концентрированным раствором хлорида цинка образуется быстро (за 2—3 минуты) твердеющая масса — цинковый цемент[4].
Нахождение в природе[править | править код]
Известен природный минерал цинкит, состоящий в основном из оксида цинка.
Получение[править | править код]
- Сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»).
- Термическим разложением некоторых солей цинка:
- ацетата Zn(CH3COO)2;
- гидроксида Zn(OH)2;
- карбоната ZnCO3;
- нитрата Zn(NO3)2.
- Окислительным обжигом сульфида ZnS.
- С помощью гидротермальный синтез[5]
- Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии, особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).
Применение[править | править код]
Оксид цинка широко применяют в химической и фармацевтической промышленности. Применяется в составе зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в косметических кремах для загара и 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[править | править код]
- Активатор вулканизации некоторых типов каучуков.
- Вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков.
- Катализатор получения метанола.
- Белый пигмент при производстве красок и эмалей (в настоящее время (2007 г.) вытесняется нетоксичным диоксидом титана TiO2).
- Наполнитель и пигмент в производстве:
- резины;
- пластмасс;
- бумаги;
- парфюмерных и косметических средств.
- Добавка к кормам для животных.
- В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла;
- Как один из компонентов преобразователя ржавчины[источник не указан 691 день].
Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью[источник не указан 691 день], 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[источник не указан 691 день].
В электронике[править | править код]
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[источник не указан 691 день]. На основе оксида цинка создан светодиод голубого цвета[источник не указан 691 день].
Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры[источник не указан 691 день].
Также оксид цинка входит в состав теплопроводных паст, например, пасты КПТ-8.
В медицине[править | править код]
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. 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[править | править код]
Соединение малотоксично, но его пыль вредна для органов дыхания, ПДК в воздухе рабочих помещений — 0,5 мг/м³ (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Перельман В. И. 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[править | править код]
- 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.
Источник
Оксид цинка, характеристика, свойства и получение, химические реакции.
Оксид цинка – неорганическое вещество, имеет химическую формулу ZnO.
Краткая характеристика оксида цинка
Физические свойства оксида цинка
Получение оксида цинка
Химические свойства оксида цинка
Химические реакции оксида цинка
Применение и использование оксида цинка
Краткая характеристика оксида цинка:
Оксид цинка – неорганическое вещество белого цвета.
Так как валентность цинка равна двум, то оксид цинка содержит один атом кислорода и один атом цинка.
Химическая формула оксида цинка ZnO.
При нагревании желтеет. При температуре 1800 оС сублимируется.
В воде не растворяется.
Оксид цинка относится к малотоксичным веществам. Его пыль вредна для органов дыхания.
Физические свойства оксида цинка:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | ZnO |
| Синонимы и названия иностранном языке | zinc oxide (англ.) цинкит (рус.) цинковые белила (рус.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | белые гексагональные кристаллы |
| Цвет | белый |
| Вкус | —* |
| Запах | — |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 | 5610 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 | 5,61 |
| Температура сублимации, °C | 1800 |
| Температура плавления, °C | 1975 |
| Молярная масса, г/моль | 81,408 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 54 |
* Примечание:
— нет данных.
Получение оксида цинка:
В природе встречается в виде минерала цинкита, который практически полностью состоит из оксида цинка.
Оксид цинка также получают в результате следующих химических реакций:
- 1. сжиганием цинка в кислороде:
2Zn + О2 → 2ZnО (t > 250 oC).
- 2. путем термического разложения гидроксида цинка:
Zn(OH)2 → ZnO + H2О (t = 100-250 oC).
- 3. путем термического разложения карбоната цинка:
ZnCO3 → ZnO + CO2 (t = 200-300 oC).
- 4. путем термического разложения нитрата цинка:
2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2 (t = 300-500 oC).
- 5. путем окислительного обжига сульфида цинка:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2 (t = 800-1000 oC).
- 6. путем термического разложения ацетата цинка.
Химические свойства оксида цинка. Химические реакции оксида цинка:
Оксид цинка относится к амфотерным оксидам. Он проявляет в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства.
Химические свойства оксида цинка аналогичны свойствам амфотерных оксидов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
1. реакция оксида цинка с углеродом:
ZnO + C → Zn + CO (t = 1200-1300 oC).
В результате реакции образуется цинк и оксид углерода (II). Таким образом, цинк восстанавливается из оксида цинка коксом или углем при температуре 1200-1300 oC.
2. реакция оксида цинка с оксидом кремния:
ZnО + SiО2 → ZnSiО3 (t = 1200-1400 oC),
2ZnО + SiО2 → Zn2SiО4 (t = 900-1000 oC).
Оксид кремния является кислотным оксидом. В результате реакции в первом случае образуется соль – метасиликат цинка, во втором – ортосиликат цинка.
3. реакция оксида цинка с оксидом серы:
ZnО + SО2 → ZnSО3.
Оксид серы является кислотным оксидом. В результате реакции образуется соль – сульфит цинка.
4. реакция оксида цинка с оксидом бора:
ZnО + B2О3 → Zn(BО2)2.
В результате реакции образуется соль – борат цинка.
5. реакция оксида цинка с оксидом углерода:
ZnО + СО → Zn + CO2 (t = 700 oC).
В результате реакции образуется цинк и углекислый газ.
6. реакция оксида цинка с оксидом бария:
ZnО + BaО → BaZnО2 (t = 1100 oC).
В результате реакции образуется соль – цинкат бария.
7. реакция оксида цинка с оксидом хрома:
ZnО + CrО3 → ZnCrО4.
В результате реакции образуется соль – хромат цинка.
8. реакция оксида цинка с оксидом железа:
ZnО + Fe2О3 → Fe2ZnО4 (t = 800-1000 oC),
ZnО + Fe2О3 → ZnFe2О4 (t = 800-1000 oC).
В результате реакции образуется оксид железа-цинка.
9. реакция оксида цинка с оксидом молибдена:
ZnО + MoО3 → ZnMoО4.
В результате реакции образуется соль – молибдат цинка.
10. реакция оксида цинка с оксидом ванадия:
2ZnО + VО2 → Zn2VО4 (t = 1500-1700 oC).
В результате реакции образуется соль – тетраоксованадат цинка.
11. реакция оксида цинка с оксидом марганца:
3ZnО + MnО2 → MnZn3О5 (t = 700-800 oC),
ZnО + Mn2О3 → ZnMn2О4 (t = 900 oC).
В результате реакции образуется в первом случае – оксид марганца-трицинка, во втором – оксид марганца-цинка.
12. реакция оксида цинка с оксидом вольфрама:
ZnО + WО3 → ZnWО4 (t = 600-800 oC).
В результате реакции образуется соль – вольфрамат цинка.
13. реакция оксида цинка с сульфидом цинка:
2ZnO + ZnS → 3Zn + SO2.
В результате химической реакции получается цинк и оксид цинка.
14. реакция оксида цинка с хлоридом цинка и водой:
ZnO + ZnCl2 + H2O → 2Zn(OH)Cl (t = 100-130 oC).
В результате химической реакции получается быстро (2-3 минуты) твердеющая масса – хлорид-гидроксид цинка (т.н. цинковый цемент). Хлорид цинка – концентрированный раствор.
15. реакция оксида цинка с плавиковой кислотой:
ZnO + 2HF → ZnF2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – фторид цинка и вода.
16. реакция оксида цинка с азотной кислотой:
ZnO + 2HNO3 → 2Zn(NO3)2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – нитрат цинка и вода.
17. реакция оксида цинка с ортофосфорной кислотой:
3ZnO + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – ортофосфат цинка и вода. Ортофосфорная кислота изначально растворена в воде.
Аналогично проходят реакции оксида цинка и с другими кислотами.
18. реакция оксида цинка с бромистым водородом (бромоводородом):
ZnO + 2HBr → ZnBr2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – бромид цинка и вода.
19. реакция оксида цинка с йодоводородом:
ZnO + 2HI → ZnI2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – йодид цинка и вода.
20. реакция оксида цинка с сероводородом:
ZnO + H2S → ZnS + H2O (t = 450-550 oC).
В результате химической реакции получается соль – сульфид цинка и вода.
21. реакция оксида цинка с гидроксидом натрия:
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (t = 500-600 oC).
В результате химической реакции получается соль – цинкат натрия и вода.
22. реакция оксида цинка с гидроксидом натрия и водой:
ZnO + NaOH + H2O → Na[Zn(OН)3] (t = 100 oC),
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OН)4] (t = 90 oC).
В результате химической реакции в первом случае получается тригидроксоцинкат натрия. Гидроксид натрия изначально растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 40 %. Реакция протекает при кипении.
В результате химической реакции во втором случае получается тригидроксоцинкат натрия. Гидроксид натрия изначально растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 60 %. Реакция протекает при температуре 90 oC.
23. реакция оксида цинка с гидратом аммиака:
ZnО + 4(NH3•H2O) → [Zn(NH3)4](OH)2 + 3H2O.
В результате реакции образуются гидроксид тетраамминцинка и вода. Гидрат аммиака – концентрированный раствор.
24. реакция оксида цинка с хлоридом аммония:
ZnО + 2NH4Cl → ZnCl2 + 2NH3 + H2O (t°).
В результате реакции образуются хлорид цинка, аммиак и вода.
Применение и использование оксида цинка:
Оксид цинка применяется в качестве наполнителя, компонента или катализатора в химической, фармацевтической, резинотехнической, лакокрасочной и нефтеперерабатывающей промышленности, в производстве стекла и керамики, а также медицине.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
карта сайта
оксид цинка реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие оксида цинка
реакции с оксидом цинка
Коэффициент востребованности
6 180
Источник
Цинк – элемент IIБ подгруппы четвертого периода. Цинк относится к семейству d-элементов, поскольку электронное строение цинка отражается конфигурацией (см.рис. справа).
Конфигурация $d^{10}$ является устойчивой, и в образовании химической связи участвуют лишь внешние электроны $4s$-подуровня, поэтому характерная степень окисления цинка- (+2).
Нахождение в природе
В природе встречается только в виде соединений, важнейшим из которых является цинковая обманка. Основной компонент цинковой обманки – сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы цинка:
смитсонит (цинковый шпат) $ZnCO3$;
цинкит $ZnO$;
каламин $2ZnO cdot SiO_2 cdot Н_2O$.
Получение цинка
Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации (осаждение) или флотации (прилипание к пузырькам воздуха и всплывание в виде пены), затем ее обжигают до образования оксидов:
$2ZnS + 3O_2 = 2ZnO + 2SO_2$
Оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или восстанавливают коксом. В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты, примесь кадмия осаждают цинковой пылью и раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.
Физические свойства
В чистом виде – довольно пластичный серебристо-белый металл. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем “крик олова”). При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Температура плавления – 692°C, температура кипения – 1180°C
Химические свойства
Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства. Так же как и хром, используется для нанесения антикоррозионных покрытий (“цинкование” кузова автомобиля).
1.Взаимодействие с неметаллами
При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:
$2Zn + O_2 xrightarrow[]{t, ^circ C} 2ZnO$
При поджигании энергично реагирует с серой:
$Zn + S = ZnS$
С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:
$Zn + Cl_2 xrightarrow[]{H_2O} ZnCl_2$
При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:
$3Zn + 2P = Zn_3P_2$
С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.
2. Взаимодействие с водой
Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
$Zn + H_2O xrightarrow[]{t, ^circ C} ZnO + H_2uparrow$
3. Взаимодействие с кислотами
В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:
$Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2uparrow$
$Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2uparrow$
Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония (или азот $N_2$ или веселящий газ$N_2O$ в зависимости от концентрации кислоты):
$4Zn + 10HNO_{3textrm{ (разб., гор.)}}= 4Zn(NO_3)_2 + N_2Ouparrow + 5H_2O$
$4Zn + 10HNO_{3textrm{ (оч.разб., гор.)}} = 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O$
Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:
$Zn + 2H2SO_{4textrm{ (конц.)}} = ZnSO_4 + SO_2uparrow + 2H_2O$
$Zn + 4HNO_{4textrm{ (конц.)}} = Zn(NO_3)_2 + 2NO_2uparrow + 2H_2O$
4. Взаимодействие со щелочами
Реагирует с растворами щелочей с образованием растворимых гидроксокомплексов:
$Zn + 2NaOH + 2H_2O = Na_2[Zn(OH)_4] + H_2$
при сплавлении образует цинкаты:
$Zn + 2KOH = K_2ZnO_2 + H_2$
5. Взаимодействие с оксидами и солями
Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:
$Zn + CuSO_4 = Cu + ZnSO_4$
$Zn + CuO = Cu + ZnO$
6. Взаимодействие с аммиаком
С газообразным аммиаком при высокой температуре образует нитрид цинка:
$3Zn + 2NH_{3 textrm{(г.)}} xrightarrow[]{550-600 ^circ C} Zn_3N_2 + 3H_2$
В водном растворе аммиака цинк растворяется с образованием гидроксида тетраамминцинка:
$Zn + 4NH_3 + 2H_2O = [Zn(NH_3)_4](OH)_2 + H_2$
Соединения цинка
Оксид цинка (II)
Оксид цинка (II) ZnO – белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску.
При температуре выше $1000^0C$ восстанавливается до металлического цинка типичными восстановителями (углеродом, угарным газом и водородом):
$ZnO + C = Zn + CO$
$ZnO + CO = Zn + CO_2$
$ZnO + H_2 = Zn + H_2O$
С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей:
$ZnO + 2HCl = ZnCl_2 + H2O$
$ZnO + 2NaOH + H_2O = Na_2[Zn(OH)_4]$
При сплавлении с щелочами (и основными окисдами) образует цинкаты:
$ZnO + 2NaOH xrightarrow[]{t, ^circ C} Na_2ZnO_2$
$ZnO + CaO = CaZnO_2$
При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом:
$2ZnO + SiO2 = Zn_2SiO_4$
$ZnO + B_2O_3 = Zn(BO_2)_2$
Гидроксид цинка (II)
Гидроксид цинка $Zn(OH)_2$ – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество, существует в пяти полиморфных модификациях, нерастворимо в воде. Получают взаимодействием солей цинка с растворами щелочей: при этом гидроксид цинка выпадает в виде желеообразного белого осадка.
При температуре выше $125^0C$ разлагается:
$Zn(OH)_2 = ZnO + H_2O$
Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:
$Zn(OH)_2 + H_2SO_4 = ZnSO_4 + 2H_2O$
$Zn(OH)_2 + 2NaOH = Na_2[Zn(OH)_4]$
также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:
$Zn(OH)_2 + 4NH_3 = [Zn(NH_3)_4](OH)_2$
Источник