Сульфиды – минералы с ионным типом химической связи, однако вследствие явлений поляризации в них возникают ионно-ковалентные и даже часто ковалентные связи, что определяет физические свойства большинства минералов.
Сульфиды составляют 0,15% массы земной коры.
• Высокая плотность (обычно более 4)
• Небольшая твердость (в среднем 2-4 и лишь у некоторых она достигает 5-6)
• Наличие электро- и теплопроводности
Для минералов этой группы характерны явления изоморфизма и наличие примесей некоторых редких элементов.
Изоморфизм: 1) способность кристаллических веществ аналогичных по химическому составу и химической форме (структуре), давать смешанные кристаллы.
2) замещение одних элементов другими
сульфиды являются важнейшими рудами свинца и цинка(галенит и сфалерит) меди (халькопирит, халькозин, ковеллин), никеля (пентландит), молибдена (молибденит), ртути (киноварь), сурьма (антимонит), мышьяка (аурипигмент, арсенопирит) и др. цветных и редких металлов.
Люминофор из сульфида цинка
| Название и химическая формула | Сфалерит ZnS | Антимонит Sb2S3 | Киноварь HgS | Арсенопирит FeAsS | Аурипигмент As2S3 | Молибденит MoS2 | Галенит PbS | Пирит FeS2 | Халькопирит CuFeS2 |
| Морфология | |||||||||
| Плотность | 3,9 — 4,2 | 4,6 | 8,09 | 5,9 — 6,2 | 3,4 — 3,5 | 4,7 — 5 | 7,4 — 7,6 | 4,9 — 5,2 | 4,1 — 4,3 |
| Цвет | Желтоватый, черный | Свинцово-серые | Карлинно-красный | Стально — серый | Лимонно-желтый | Свинцово-серый | Свинцово-серый | Латунно-желтый или соломенно — желтый | Латунно-желтый |
| Цвет черты | Белая, коричневый | Свинцово-серые | Красная | Темно — серая | Лимонно — желтый | Серая | Серовато-черная | Темно — серая или буровато-черная | Зеленовато — черная |
| Твердость | 3 — 4 | 2 — 2,5 | 2 | 6 | 1 — 2 | 1 | 2 — 3 | 6 — 6,5 | 3 — 4 |
| Спайность | Весьма совершенная | Совершенная | Средняя | Ясная | Весьма совершенная | Весьма совершенная | Совершенная | Весьма несовершенная | Несовершенная |
| Блеск | алмазный | металлический | Алмазный на гранях | металлический | перламутровый | металлический | Металлический | металлический | Металлический |
| Сингония | |||||||||
| Применение | |||||||||
| Особые свойства | |||||||||
| происхождение |
Источник: studopedia.net
Руды металлов — Полезные ископаемые
Сульфид цинка
Сульфид цинка, сернистый цинк, — бинарное неорганическое соединение цинка и серы. Цинковая соль сероводородной кислоты.
Распространение в природе
В природе ZnS встречается в виде минералов сфалерита α-ZnS (цинковая обманка) — основного сырья для получения цинка и вюрцита β-ZnS, — редкого минерала с таким же химическим составом, но отличающегося от сфалерита типом кристаллической решётки.
Некоторые свойства
Сульфид цинка — бесцветные кристаллы, желтеющие при нагревании свыше 150 °C. При нормальных условиях устойчива α-модификация. При атмосферном давлении не плавится, а сублимируется. Под давлением 15 МПа (150 атм) плавится при 1850 °C. Помимо двух основных кристаллических форм, сульфид цинка может кристаллизоваться в ряде политипных форм.
Во влажном воздухе сульфид цинка окисляется до сульфата; при нагревании на воздухе образуется ZnO и SO2.
В воде нерастворим, в кислотах растворяется с образованием соответствующей соли цинка и выделением сероводорода.
При легировании следами меди, кадмия, серебра и других металлов приобретает способность к люминесценции.
Получение
Сульфид цинка может быть получен пропусканием газообразного сероводорода через водные растворы солей цинка, например, хлорида, обменной реакцией водорастворимой соли цинка с водорастворимым сульфидом, например, щелочных металлов, прямым синтезом из элементов — сплавлением порошков цинка и серы.
Сульфид цинка может быть получен при воздействии ударных волн на смесь порошков цинка и серы.
Применение
Люминофоры
Применяется для создания люминофоров, через двоеточие указан легирующий металл: ZnS:Ag (с синим цветом свечения) — для цветных кинескопов; (Zn, Cd)S:Ag — для рентгеновских трубок, ZnS:Cu (с зелёным цветом свечения) — для светящихся табло, панелей, люминофоров осциллографических трубок.
Лазерная техника
Сульфид цинка типа сфалерита — полупроводниковый материал с шириной запрещённой зоны 3,54—3,91 эВ, используется, в частности, в полупроводниковых лазерах.
Регистрация элементарных частиц
Крупные монокристаллы, активированные серебром или редкоземельными металлами применяют в качестве сцинтилляторов для регистрации ионизирующих излучений.
Нанотехнологии
Наноструктуры на основе сульфида цинка используются в медицине, оптоэлектронике, лазерной технике, QD-LED дисплеях и т. д.
Инфракрасная оптика
Сульфид цинка используется для изготовления ИК-прозрачных окон и линз. Наибольшая прозрачность обеспечивается для излучения с длиной волны от 8 до 14 мкм, т. н. средний диапазон инфракрасного излучения.
Соединения цинка
- Ацетат цинка (Zn(O2CCH3)2) Цинк уксуснокислый
- Бромид цинка (ZnBr2) Цинк бромистый
- Гексафторостаннат IV цинка (Zn[SnF6]) Гексафторостаннеат цинка
- Йодид цинка (ZnI2) Цинк йодистый
- Карбонат цинка (ZnCO3) Цинк углекислый
- Нитрат цинка (Zn(NO3)2) Цинк азотнокислый
- Оксид цинка (ZnO) Цинк окись
- Сульфат цинка (ZnSO4) Цинк сернокислый ( Цинковый купорос )
- Сульфат цинка II-дикалия (K2Zn(SO4)2) Сернокислый цинк-калий
- Сульфид цинка (ZnS) Цинк сернистый
- Теллурид цинка (ZnTe) Теллурид цинка
- Тетратиоцианатомеркурат II цинка (Zn[Hg(SCN)4]) Тетрароданомеркуроат цинка
- Фосфат цинка (Zn3(PO4)2) Цинк фосфорнокислый
- Фосфид цинка (Zn3P2) Цинк фосфористый
- Фторид цинка (ZnF2) Цинк фтористый
- Фторид цинка-калия (KZnF3) Фтористый цинк-калий
- Хлорид цинка (ZnCl2) Цинк хлористый
- Хлорид цинка-калия (K2ZnCl4) Хлористый цинк-калий
- Цинк (Zn)
Источник: chem.ru
Структура сульфида цинка (ZnS), свойства, номенклатура, применение
сульфид цинка неорганическое соединение формулы ZNS, образованный катионами Zn 2+ и анионы S 2- . В природе он встречается в основном в виде двух минералов: вюрцита и сфалерита (или цинковой обманки), последний является его основной формой..
Сфалерит появляется в природе черного цвета из-за присутствующих в нем примесей. В чистом виде он имеет белые кристаллы, а вюрцит — серовато-белые кристаллы..
Сульфид цинка нерастворим в воде. Это может нанести ущерб окружающей среде, так как проникает в землю и загрязняет грунтовые воды и их течения..
Сульфид цинка может быть получен, среди других реакций, коррозией и нейтрализацией.
Сульфид цинка является фосфоресцентной солью, что дает ему возможность многократного использования и применения. Кроме того, это полупроводник и фотокатализатор.
- 1 структура
- 1.1 Смешать цинк
- 1.2 Вурзита
- 2.1 Цвет
- 2.2 Температура плавления
- 2.3 Растворимость в воде
- 2.4 Растворимость
- 2.5 Плотность
- 2.6 Твердость
- 2.7 Стабильность
- 2.8 Разложение
- 3.1 Систематические и традиционные номенклатуры
- 4.1 В качестве пигментов или покрытий
- 4.2 Из-за его фосфоресценции
- 4.3 Полупроводник, фотокатализатор и катализатор
структура
Сульфид цинка принимает кристаллические структуры, управляемые электростатическим притяжением между катионом Zn 2+ и анион S 2- . Их два: сфалерит или цинковая обманка и вюрцит. В обоих ионах сводятся к минимуму отталкивания между ионами равных зарядов.
Цинковая обманка является наиболее стабильной в условиях земного давления и температуры; и вюрцит, который является менее плотным, возникает в результате кристаллической перегруппировки из-за повышения температуры.
Эти две структуры могут сосуществовать в одном и том же твердом теле ZnS одновременно, хотя очень медленно вюрцит будет доминировать.
Цинковая обманка
Верхнее изображение показывает кубическую элементарную ячейку с центром на гранях структуры цинковой обманки. Желтые сферы соответствуют анионам S 2- , и серые к катионам Zn 2+ , расположен в углах и в центрах граней куба.
Обратите внимание на тетраэдрическую геометрию вокруг ионов. Цинковую обманку также можно представить этими тетраэдрами, чьи отверстия внутри кристалла имеют одинаковую геометрию (тетраэдрические отверстия).
Кроме того, в элементарных ячейках соблюдается соотношение ZnS; то есть соотношение 1: 1. Таким образом, для каждого катиона Zn 2+ есть анион S 2- . На изображении может показаться, что серые сферы имеются в большом количестве, но на самом деле, находясь в углах и в центре граней куба, они являются общими для других ячеек..
Например, если вы возьмете четыре желтые сферы, которые находятся внутри коробки, «части» всех серых сфер вокруг вас должны добавить одинаковые (и они делают) четыре. Таким образом, в кубической элементарной ячейке есть четыре Zn 2+ и четыре S 2- , выполнение стехиометрического отношения ZnS.
Также важно подчеркнуть, что перед желтой сферой и позади нее находятся тетраэдрические отверстия (пространство, которое отделяет их друг от друга).
вюрцит
В отличие от структуры цинковой обманки, вюрцит имеет гексагональную кристаллическую систему (верхнее изображение). Это менее компактно, поэтому твердое тело имеет меньшую плотность. Ионы в вюрците также имеют тетраэдрическую среду и соотношение 1: 1, соответствующее формуле ZnS..
свойства
цвет
Это можно представить тремя способами:
-Вюрцит, с белыми и шестиугольными кристаллами.
-Сфалерит, с бело-сероватыми кристаллами и кубическими кристаллами.
-Как от белого до серовато-белого или желтоватого порошка, так и от кубических желтоватых кристаллов.
Точка плавления
Растворимость в воде
Фактически нерастворим (0,00069 г / 100 мл при 18ºС).
растворимость
Нерастворим в щелочах, растворим в разбавленных минеральных кислотах.
плотность
Сфалерит 4,04 г / см 3 и вюрцит 4,09 г / см 3 .
твердость
Он имеет твердость от 3 до 4 по шкале Мооса.
стабильность
Когда он содержит воду, он медленно окисляется до сульфата. В сухой среде устойчив.
разложение
При нагревании при высоких температурах выделяет токсичные пары оксидов цинка и серы..
номенклатура
Электронная конфигурация Zn — [Ar] 3d 10 4s 2 . Потеря двух электронов орбитали 4s подобна катиону Zn 2+ с его полными орбиталями. Поэтому, учитывая, что в электронном виде Zn 2+ он намного стабильнее Zn + , у него только валентность +2.
Следовательно, опустите номенклатуру запаса, добавьте ее валентность, заключенную в скобки и с римскими цифрами: сульфид цинка (II).
Систематические и традиционные номенклатуры
Но есть и другие способы вызова ZnS в дополнение к уже предложенному. В систематике число атомов каждого элемента указывается с помощью греческих числителей; с единственным исключением элемента справа, когда он только один. Таким образом, ZnS называется: обезьянаСульфид цинка (а не моносульфид моноцинка).
Что касается традиционной номенклатуры, цинк, имеющий уникальную валентность +2, добавляется путем добавления суффикса -ico. В результате его традиционное название оказывается: сульфид цинкаICO.
приложений
В качестве пигментов или покрытий
-Сахтолит — это белый пигмент, изготовленный из сульфида цинка. Используется в шпатлевках, мастиках, герметиках, нижних покрытиях, латексных красках и вывесках.
Его использование в сочетании с пигментами, поглощающими ультрафиолетовое излучение, такими как микротитановые или прозрачные пигменты на основе оксида железа, необходимо в погодоустойчивых пигментах..
-Когда ZnS применяется в латексных или текстурированных красках, он обладает пролонгированным микробицидным действием..
-Благодаря своей высокой твердости и устойчивости к поломкам, эрозии, дождю или пыли делает его пригодным для наружных инфракрасных окон или рам самолетов.
-ZnS используется в покрытиях роторов, используемых при транспортировке соединений, для уменьшения износа. Он также используется в производстве печатных красок, изоляционных составов, термопластичной пигментации, огнестойких пластиков и электролюминесцентных ламп..
-Сульфид цинка может быть прозрачным и может использоваться в качестве окна для видимой оптики и инфракрасной оптики. Используется в приборах ночного видения, на экранах телевизоров, экранах радаров и в люминесцентных покрытиях..
-Легирование ZnS с Cu используется в производстве электролюминесцентных панелей. Кроме того, он используется в ракетной тяге и гравиметрии..
Из-за его фосфоресценции
-Его фосфоресценция используется для окрашивания стрелок часов и, таким образом, для визуализации времени в темноте; также в красках для игрушек, в аварийных знаках и дорожных предупреждениях.
Фосфоресценция позволяет использовать сульфид цинка в электронно-лучевых трубках и на рентгеновских экранах, чтобы светиться в темных пятнах. Цвет фосфоресценции зависит от используемого активатора.
Полупроводник, фотокатализатор и катализатор
-Сфалерит и вюрцит являются широкополосными щелевыми полупроводниками. Сфалерит имеет ширину запрещенной зоны 3,54 эВ, а вюрцит имеет ширину запрещенной зоны 3,91 эВ..
-ZnS используется для приготовления фотокатализатора, состоящего из фосфата CdS — ZnS / циркония — титана, используемого для производства водорода в видимом свете..
-Он действует как катализатор деградации органических загрязнителей. Используется при составлении цветового синхронизатора в светодиодных лампах.
-Его нанокристаллы используются для сверхчувствительного обнаружения белков. Например, излучая свет от квантовых точек ZnS. Он используется при приготовлении комбинированного фотокатализатора (CdS / ZnS) -TiO2 для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрокатализа.
ссылки
- PubChem. (2018). Сульфид цинка. Взято из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- QuimiNet. (16 января 2015 г.) Белый пигмент на основе сульфида цинка. Получено с: quiminet.com
- Wikipedia. (2018). Сульфид цинка. Взято из: en.wikipedia.org
- II-VI Великобритания. (2015). Сульфид цинка (ZnS). Взято из: ii-vi.es
- Роб Тореки (30 марта 2015 г.) Структура Цинкбленде (ZnS). Взято из: ilpi.com
- Химия LibreTexts. (22 января 2017 г.) Структурно-цинковая обманка (ZnS). Взято с сайта chem.libretexts.org
- Reade. (2018). Сульфид цинка / сульфид цинка (ZnS). Взято из: reade.com
Источник: ru.thpanorama.com