ÇINKO OKSIT (ZNO): YAPISI, ÖZELLIKLERI, KULLANIMLARI, RISKLERI - KIMYA - 2025

Çinko oksit , kimyasal formülü ZnO ile bir inorganik bileşiktir. 1: 1 oranında yalnızca Zn ²⁺ ve O ^2- iyonlarından oluşur ; Bununla birlikte, kendi kristalin kafes O mevcut olabilir ^2- boş sentetik kristallerinin renk değiştirme yeteneğine sahip yapısal kusurlar meydana getirir.

Ticari olarak, doğrudan metalik çinkonun Fransız Prosesi ile oksidasyonundan üretilen toz halinde beyaz bir katı (alt resim) olarak elde edilir; veya çinko cevherlerini, buharları daha sonra oksitlenecek ve katılaşacak şekilde karotermik indirgemeye tabi tutmak.

Çinko oksitli camı izleyin. Kaynak: Adam Rędzikowski

ZnO'nun hazırlanmasına yönelik diğer yöntemler, hidroksiti Zn (OH) _2'nin sulu çinko tuzları çözeltilerinden çökeltilmesinden oluşur . Benzer şekilde, morfolojik olarak çeşitli ince filmleri veya ZnO'nun nanopartikülleri, buharlarının kimyasal biriktirilmesi gibi daha karmaşık tekniklerle sentezlenebilir.

Bu metal oksit, doğada metalik safsızlıklar nedeniyle kristalleri genellikle sarı veya turuncu olan mineral çinkoit olarak bulunur. ZnO kristalleri, piezoelektrik, termokromik, ışıldayan, polar olmaları ve ayrıca yarı iletken özelliklerinde çok geniş bir enerji bandına sahip olmaları ile karakterize edilir.

Yapısal olarak, sırasıyla wurzite ve blendinkine benzer altıgen ve kübik kristalleri benimseyen çinko sülfit, ZnS'ye izomorfiktir. Bunlarda, Zn2 ⁺ ve O ^2- arasındaki etkileşimlerde belirli bir kovalent karakter vardır , bu da ZnO kristalinde heterojen bir yük dağılımına neden olur.

ZnO'nun özellikleri ve kullanımları ile ilgili çalışmalar fizik, elektronik ve biyotıp alanlarına kadar uzanmaktadır. En basit ve en günlük kullanımları, yüz kremleri ve kişisel hijyen ürünlerinin bileşiminde ve ayrıca güneş kreminde fark edilmiyor.

yapı

Polimorflar

ZnO, altıgen wurzit yapısında normal basınç ve sıcaklık koşullarında kristalleşir. Bu yapıda, Zn ^{+ 2} ve O ² iyonları şekilde, alternatif kat halinde düzenlendiği, ZnO, bir tetrahedron çevrili olarak her biri uçları ₄ veya OZN ₄ , sırasıyla.

Ayrıca, bir "şablon" veya kübik destek kullanılarak, ZnO'nun kübik bir çinko blende yapısına kristalleşmesi sağlanabilir; ki, wurzite gibi, çinko sülfidin izomorfik yapılarına (uzayda aynı, ancak farklı iyonlarla) karşılık gelir, ZnS.

Bu iki yapıya (wurzite ve blende) ek olarak, yüksek basınç altında ZnO (yaklaşık 10 GPa) NaCl ile aynı kaya tuzu yapısında kristalleşir.

Etkileşimler

Zn ²⁺ ve O ^2- arasındaki etkileşimler , kısmen kovalent bir Zn-O bağının (sp ³ hibridizasyonlu her iki atom ) olduğu ve tetrahedranın distorsiyonu nedeniyle belirli bir kovalent karakterini ortaya koymaktadır. ZnO kristallerinin iyonik çekiciliğine katkıda bulunan dipol.

ZnO'nun blende (solda) ve vurzit (sağda) yapısı. Kaynak: Gabriel Bolívar.

ZnO yapıları için bahsedilen tetrahedrayı görselleştirmek için üst resme sahipsiniz.

Blende ve vurzit yapıları arasındaki fark, yukarıdan bakıldığında iyonların tutulmamasında da yatmaktadır. Örneğin, vurzitte, beyaz küreler (Zn ²⁺ ) kırmızı kürelerin (O ^2- ) hemen üzerindedir . Öte yandan, kübik blende yapısında durum böyle değildir çünkü üç katman vardır: sadece iki yerine A, B ve C.

Nanopartikül morfolojisi

ZnO kristalleri altıgen vurzit yapılara sahip olma eğiliminde olsalar da, nanopartiküllerinin morfolojisi başka bir hikaye. Parametrelere ve sentez yöntemlerine bağlı olarak bunlar, diğerleri arasında çubuklar, tabaklar, yapraklar, küreler, çiçekler, kayışlar, iğneler gibi çok çeşitli biçimler alabilir.

Özellikleri

Fiziksel görünüş

Acı bir tada sahip kokusuz, beyaz toz halinde katı. Doğada, çinkoit minerali gibi metalik safsızlıklarla kristalize edilmiş olarak bulunabilir. Bu tür kristaller beyazsa, termokromizm gösterirler, bu da ısıtıldıklarında renklerini beyazdan sarıya değiştirdikleri anlamına gelir.

Benzer şekilde, sentetik kristalleri stokiyometrik oksijen bileşimlerine bağlı olarak kırmızımsı veya yeşilimsi renkler sunabilir; diğer bir deyişle, O eksikliğinden kaynaklanan boşluklar ya da boş ^2- anyonları ile doğrudan iyonik ağlarla ışık etkileşime yolu etkiler.

Molar kütle

81.406 g / mol

Erime noktası

1974 ° C Bu sıcaklıkta çinko buharları ve moleküler veya gaz halindeki oksijeni serbest bırakan termal ayrışmaya uğrar.

Yoğunluk

5,1 g / cm ³

Su çözünürlüğü

ZnO suda hemen hemen çözünmez ve 18ºC'de% 0.0004'lük bir konsantrasyona sahip çözeltilere neredeyse hiç neden olmaz.

Amfoterizm

ZnO hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona girebilir. Sulu çözelti içindeki bir asitle reaksiyona girdiğinde çözünürlüğü, Zn ^{2 + 'nin} su molekülleri ile kompleks oluşturduğu bir çözülebilir tuz oluşturarak artar : ²⁺ . Örneğin, sülfürik asitle reaksiyona girerek çinko sülfat üretir:

ZnO + H ₂ SO ₄ → ZnSO ₄ + H ₂ O

Benzer şekilde, çinko stearat ve palmitat gibi ilgili tuzlarını oluşturmak için yağ asitleriyle reaksiyona girer.

Ve su varlığında bir bazla reaksiyona girdiğinde çinko tuzları oluşur:

ZnO + 2NaOH + H ₂ O → Na ₂

Isı kapasitesi

40,3 J / K mol

Doğrudan enerji boşluğu

3.3 eV. Bu değer, onu yoğun elektrik alanları altında çalışabilen bir geniş bant yarı iletken yapar. Ayrıca n-tipi yarı iletken olma özelliklerine sahiptir, bu da yapısında neden fazladan elektron kaynağı olduğu açıklanmamıştır.

Bu oksit, optoelektronik cihazların (sensörler, lazer diyotlar, fotovoltaik hücreler) geliştirilmesiyle ilgili potansiyel uygulamalar için bir aday olarak kabul edildiği için optik, akustik ve elektronik özellikleriyle ayırt edilir. Bu tür özelliklerin nedeni fizik alanının ötesindedir.

Uygulamalar

Tıbbi

Çinko oksit, cilt tahrişlerini, akneleri, dermatiti, sıyrıkları ve çatlakları tedavi etmek için birçok beyaz kremde katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Bu alanda bebek bezlerinin neden olduğu tahrişi hafifletmek için kullanımı popülerdir.

Aynı şekilde, güneş koruyucuların bir bileşenidir, çünkü titanyum dioksit nanopartikülleri TiO _{2 ile} birlikte güneşin ultraviyole radyasyonunu engellemeye yardımcı olur.Aynı şekilde koyulaştırıcı bir ajan görevi görür, bu yüzden belirli ışık makyajında ​​bulunur, losyonlar, emayeler, tozlar ve sabunlar.

Öte yandan, ZnO, tahıllarda olduğu kadar diyet takviyeleri ve vitamin ürünlerinde de kullanılan bir çinko kaynağıdır.

Antibakteriyel

Nanopartiküllerinin morfolojisine göre, ZnO, mikroorganizmaların hücre zarlarını zayıflatan hidrojen peroksitler veya reaktif türler oluşturmak için ultraviyole radyasyon altında aktive edilebilir.

Bu gerçekleştiğinde, kalan ZnO nanopartikülleri sitoplazmayı çatlatır ve hücreyi oluşturan biyomoleküllerin özeti ile etkileşime girerek apoptozuna neden olur.

Bu nedenle, tüm nanopartiküller güneş koruyucu bileşimlerde değil, sadece antibakteriyel aktiviteden yoksun olanlar kullanılabilir.

Bu tür ZnO içeren ürünler, enfeksiyonları, yaraları, ülserleri, bakterileri ve hatta diyabeti tedavi etmek için tasarlanmış, çözünür polimerik malzemelerle kaplanmıştır.

Pigmentler ve kaplamalar

Beyaz çinko olarak bilinen pigment, uygulandıkları metal yüzeyleri korozyondan korumak için çeşitli boya ve kaplamalara eklenen ZnO'dur. Örneğin, galvanizli demiri korumak için ZnO eklenmiş kaplamalar kullanılır.

Öte yandan, bu kaplamalar, ısının içeri girmesini (dışarıdaysa) veya içeri girmesini (içeride ise) önlemek için pencere camında da kullanılmıştır. Aynı şekilde, bazı polimerik ve tekstil malzemelerini güneş radyasyonu ve ısının etkisiyle bozulmaya karşı korur.

Bioimages

ZnO nanopartiküllerinin lüminesansı, biyo-görüntülemede kullanılmak üzere incelenmiştir, böylece yayılan mavi, yeşil veya turuncu ışıklar aracılığıyla hücrelerin iç yapıları incelenmiştir.

Katkı

ZnO, daha düşük erime noktası ve dolayısıyla bir eritme maddesi olarak davranması nedeniyle kauçuklar, çimentolar, diş macunları, camlar ve seramiklerde de katkı maddesi olarak kullanım alanı bulur.

Hidrojen sülfür giderici

ZnO, H ₂ S'nin hoş olmayan gazlarını ortadan kaldırarak bazı gaz dumanlarının kükürt gidermesine yardımcı olur:

ZnO + H ₂ S → ZnS + H ₂ O

Riskler

Çinko oksit, toksik olmayan ve zararsız bir bileşiktir, bu nedenle katısının ihtiyatlı kullanımı herhangi bir risk oluşturmaz.

Bununla birlikte sorun, dumanında yatmaktadır, çünkü yüksek sıcaklıklarda ayrışsa da, çinko buharları akciğerleri kirletmekte ve bir tür "metal ateşine" neden olmaktadır. Bu hastalık öksürük semptomları, ateş, göğüste gerginlik hissi ve ağızda sürekli bir metal tadı ile karakterizedir.

Aynı zamanda kanserojen değildir ve onu içeren kremlerin cilde çinko emilimini arttırdığı gösterilmemiştir, bu nedenle ZnO bazlı güneş kremleri güvenli kabul edilir; alerjik reaksiyon olmadıkça, bu durumda kullanımı durdurulmalıdır.

Bakterilerle savaşmak için tasarlanmış bazı nanoparçacıklarla ilgili olarak, bunların etki bölgelerine doğru bir şekilde taşınmaması halinde olumsuz etkileri olabilir.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2019). Çinko oksit. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Hadis Morkoç ve Ümit Özgur. (2009). Çinko Oksit: Temeller, Malzemeler ve Cihaz Teknolojisi. . Kurtarıldı: application.wiley-vch.de
4. Parihar, M. Raja ve R. Paulose. (2018). Çinko oksit nanopartiküllerinin yapısal, elektriksel ve elektrokimyasal özelliklerinin kısa bir incelemesi. . Kurtarıldı: ipme.ru
5. A. Rodnyi ve IV Khodyuk. (2011). Çinko Oksitin Optik ve Lüminesans Özellikleri. Arxiv.org'dan kurtarıldı
6. Siddiqi, KS, Ur Rahman, A., Tajuddin ve Husen, A. (2018). Çinko Oksit Nanopartiküllerin Özellikleri ve Mikroplara Karşı Etkinlikleri. Nano ölçekli araştırma mektupları, 13 (1), 141. doi: 10.1186 / s11671-018-2532-3
7. Kimyasal Güvenlik Özellikleri. (2019). Çinko oksit. Kurtarılan: Chemicalafetyfacts.org
8. Jinhuan Jiang, Jiang Pi ve Jiye Cai. (2018). Biyomedikal Uygulamalar için Çinko Oksit Nanopartiküllerinin Gelişimi. Biyoinorganik Kimya ve Uygulamalar, cilt. 2018, Makale Kimliği 1062562, 18 sayfa. doi.org/10.1155/2018/1062562