كبريتيد الزنك (ZNS): التركيب والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و كبريتيد الزنك هو مركب غير العضوية من على صيغة Z _ن S التي شكلتها الكاتيونات الزنك ²⁺ والأنيونات S ^2-. يوجد في الطبيعة بشكل أساسي كمعدنين: wurtzite و sphalerite (أو zinc blende) ، وهذا الأخير هو شكله الرئيسي.

سفاليريت أسود طبيعي اللون بسبب شوائبه. في شكله النقي يقدم بلورات بيضاء ، بينما يحتوي الورتزيت على بلورات بيضاء مائلة للرمادي.

المصدر: بقلم Killerlimpet ، من ويكيميديا ​​كومنز

كبريتيد الزنك غير قابل للذوبان في الماء. يمكن أن يسبب ضررًا بيئيًا ، لأنه يخترق الأرض ويلوث المياه الجوفية والتيارات.

يمكن إنتاج كبريتيد الزنك ، من بين تفاعلات أخرى ، عن طريق التآكل والتعادل.

بالتآكل:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

عن طريق التحييد:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

كبريتيد الزنك هو ملح فسفوري ، مما يمنحه القدرة على استخدامات وتطبيقات متعددة. أيضا ، هو أشباه الموصلات ومحفز ضوئي.

بناء

الزنك كبريتيد يعتمد الهياكل البلورية تحكمها عوامل الجذب الكهربائي بين الزنك ²⁺ الموجبة وS ^2- أنيون. هذان نوعان: sphalerite أو zinc blende و wurzite. في كليهما ، تقلل الأيونات من التنافر بين الأيونات ذات الشحنات المتساوية.

مزيج الزنك هو الأكثر استقرارًا في ظروف الضغط والحرارة الأرضية ؛ و wurzite ، وهو أقل كثافة ، ينتج عن إعادة ترتيب البلورات بسبب زيادة درجة الحرارة.

يمكن أن يتعايش الهيكلين في نفس مادة ZnS الصلبة في نفس الوقت على الرغم من أنه ، ببطء شديد ، سينتهي الأمر بالورزيت بالسيطرة.

مزيج الزنك

المصدر: بواسطة Solid State ، من ويكيميديا ​​كومنز

تُظهر الصورة العلوية خلية الوحدة المكعبة المتمركزة على أوجه بنية مزيج الزنك. تتوافق الكرات الصفراء مع الأنيونات S ² ، والمجالات الرمادية إلى الكاتيونات Zn ²⁺ الموجودة في الزوايا وفي وسط وجوه المكعب.

لاحظ الأشكال الهندسية رباعية السطوح حول الأيونات. يمكن أيضًا تمثيل مزيج الزنك بواسطة هذه التتراهدرا ، التي تحتوي ثقوبها داخل البلورة على نفس الهندسة (ثقوب رباعية السطوح).

وبالمثل ، يتم تحقيق نسبة ZnS داخل خلايا الوحدة ؛ أي نسبة 1: 1. وبالتالي ، لكل كاتيون Zn ²⁺ هناك أنيون S ². قد يبدو في الصورة أن المجالات الرمادية وفيرة ، ولكن في الواقع ، نظرًا لوجودها في زوايا ووسط وجوه المكعب ، يتم مشاركتها من قبل الخلايا الأخرى.

على سبيل المثال ، إذا أخذت الكرات الأربع الصفراء الموجودة داخل الصندوق ، فيجب أن تساوي "قطع" جميع الكرات الرمادية المحيطة بها (وتساوي) أربعة. وهكذا، في الخلية وحدة مكعب هناك أربعة الزنك ²⁺ وأربعة S ^2- وZnS معدل التكافؤ يتم الوفاء بها.

من المهم أيضًا التأكيد على وجود ثقوب رباعية السطوح أمام وخلف الكرات الصفراء (المساحة التي تفصلها عن بعضها البعض).

Wurzita

المصدر: بواسطة Solid State ، من ويكيميديا ​​كومنز

على عكس هيكل مزيج الزنك ، فإن wurzite يتبنى نظام بلوري سداسي (الصورة العلوية). هذا أقل ضغطًا ، وبالتالي فإن كثافة المادة الصلبة أقل. تحتوي الأيونات في wurzite أيضًا على محيط رباعي السطوح ونسبة 1: 1 تتوافق مع الصيغة ZnS.

الخصائص

اللون

يمكن تقديمه بثلاث طرق:

-Wurtzite ، مع بلورات بيضاء وسداسية.

- السفاليريت ، مع بلورات بيضاء رمادية وبلورات مكعبة.

- كمسحوق أبيض إلى أبيض مائل للرمادي أو مصفر ، وبلورات مكعبة صفراء

نقطة الانصهار

1700 درجة مئوية.

الذوبان في الماء

غير قابل للذوبان عمليا (0.00069 جم / 100 مل عند 18 درجة مئوية).

الذوبان

غير قابل للذوبان في القلويات ، قابل للذوبان في الأحماض المعدنية المخففة.

كثافة

4.04 جم / سم ³ وورتزيت 4.09 جم / سم ³.

صلابة

لديها صلابة من 3 إلى 4 على مقياس موس.

المزيد

عندما يحتوي على الماء ، يتأكسد ببطء إلى كبريتات. في بيئة جافة يكون مستقرا.

تقسيم

عند تسخينها إلى درجات حرارة عالية تنبعث منها أبخرة سامة من أكاسيد الزنك والكبريت.

التسمية

تكوين الإلكترون للزنك هو 3d ¹⁰ 4s ². من خلال فقدان إلكترونين من مدار 4s ، يظل مثل Zn ²⁺ الكاتيون مع ملء مداراته d. لذلك ، نظرًا لأن Zn ²⁺ أكثر استقرارًا إلكترونيًا من Zn ⁺ ، فإنه يحتوي فقط على تكافؤ +2.

ومن ثم ، تم حذفه من تسمية المخزون ، مضيفًا التكافؤ المحاط بأقواس وبأرقام رومانية: كبريتيد الزنك (II).

التسميات المنهجية والتقليدية

ولكن هناك طرق أخرى للاتصال بـ ZnS بالإضافة إلى الطريقة التي سبق ذكرها. في علم اللاهوت النظامي ، يتم تحديد عدد ذرات كل عنصر بالبسط اليوناني ؛ مع الاستثناء الوحيد للعنصر على اليمين عندما يكون عنصرًا واحدًا فقط. وبالتالي ، يُطلق على ZnS اسم: كبريتيد أحادي الزنك (وليس أحادي كبريتيد أحادي الزينك).

فيما يتعلق بالتسميات التقليدية ، تتم إضافة الزنك الذي يحتوي على تكافؤ واحد +2 بإضافة اللاحقة ico. وبالتالي ، فإن اسمها التقليدي هو: كبريتيد الزنك ico.

التطبيقات

كأصباغ أو طلاءات

-ساكتوليث صبغة بيضاء مصنوعة من كبريتيد الزنك. يتم استخدامه في السد ، والمعاجين ، ومانعات التسرب ، والطلاء السفلي ، ودهانات اللاتكس ، واللافتات.

يعد استخدامه مع الأصباغ الماصة للأشعة فوق البنفسجية ، مثل أصباغ التيتانيوم الصغيرة أو أصباغ أكسيد الحديد الشفافة ، ضروريًا في الأصباغ المقاومة للعوامل الجوية.

- عندما يتم تطبيق ZnS على مادة اللاتكس أو الدهانات المزخرفة ، فإنه يكون له مفعول طويل الأمد للميكروبات.

- نظرًا لصلابتها الكبيرة ومقاومتها للكسر أو التعرية أو المطر أو الغبار ، فإنها تجعلها مناسبة لنوافذ الأشعة تحت الحمراء الخارجية أو في إطارات الطائرات.

- يستخدم ZnS في طلاء الدوارات المستخدمة في نقل المركبات لتقليل التآكل. كما أنها تستخدم في إنتاج أحبار الطباعة ، والمركبات العازلة ، وتصبغ اللدائن الحرارية ، والبلاستيك المقاوم للهب ، والمصابيح الكهربائية.

- يمكن أن يكون كبريتيد الزنك شفافًا ويمكن استخدامه كنافذة للبصريات المرئية وبصريات الأشعة تحت الحمراء. يتم استخدامه في أجهزة الرؤية الليلية وشاشات التلفزيون والرادار وطلاءات الفلورسنت.

- يتم استخدام منشطات ZnS مع النحاس في إنتاج ألواح التلألؤ الكهربائي. كما أنها تستخدم في دفع الصواريخ وقياس الجاذبية.

من أجل الفسفور

-يتم استخدام الفسفرة لتلوين عقارب الساعة وبالتالي عرض الوقت في الظلام ؛ أيضًا في دهان لعب الأطفال وفي إشارات الطوارئ وتحذيرات المرور.

يسمح الفسفور باستخدام كبريتيد الزنك في أنابيب أشعة الكاثود وشاشات الأشعة السينية للتوهج في البقع الداكنة. يعتمد لون الفسفرة على المنشط المستخدم.

أشباه الموصلات والحفاز الضوئي والمحفز

-السفاريت و wurtzite هي أشباه موصلات ذات شق عريض. يحتوي Sphalerite على شق في النطاق يبلغ 3.54 فولت ، بينما يحتوي Wurtzite على شق في النطاق يبلغ 3.91 فولت.

- يستخدم ZnS في تحضير محفز ضوئي مكون من CdS - ZnS / الزركونيوم - فوسفات التيتانيوم المستخدم لإنتاج الهيدروجين تحت الضوء المرئي.

- يتدخل كمحفز لتدهور الملوثات العضوية. يتم استخدامه في إعداد مزامن اللون في مصابيح LED.

- تستخدم بلوراته النانوية للكشف عن البروتينات فائقة الحساسية. على سبيل المثال ، عن طريق انبعاث الضوء من النقاط الكمومية من ZnS. يتم استخدامه في تحضير محفز ضوئي مركب (CdS / ZnS) -TiO2 للإنتاج الكهربائي عبر التحفيز الكهروضوئي.

المراجع

1. بوبكيم. (2018). كبريتيد الزنك. مأخوذة من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet. (2015 ، 16 يناير). صبغة بيضاء على أساس كبريتيد الزنك. تم الاسترجاع من: quiminet.com
3. ويكيبيديا. (2018). كبريتيد الزنك. مأخوذة من: en.wikipedia.org
4. II-VI المملكة المتحدة. (2015). كبريتيد الزنك (ZnS). مأخوذة من: ii-vi.es
5. روب توريكي. (30 مارس 2015). هيكل Zincblende (ZnS). مأخوذة من: ilpi.com
6. الكيمياء LibreTexts. (22 يناير 2017). هيكل الزنك Blende (ZnS). مأخوذة من: chem.libretexts.org
7. اقرأ. (2018). كبريتيد الزنك / كبريتيد الزنك (ZnS). مأخوذة من: reade.com