สังกะสีซัลไฟด์ (ZNS): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2026

ซัลไฟด์สังกะสีเป็นสารอนินทรีของ สูตร Z _n S ที่เกิดขึ้นจากไพเพอร์ Zn ²⁺และแอนไอออน S 2- พบในธรรมชาติโดยส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุสองชนิดคือ wurtzite และ sphalerite (หรือสังกะสีเบลนด์) ซึ่งเป็นรูปแบบหลัก

Sphalerite มีสีดำตามธรรมชาติเนื่องจากสิ่งสกปรก ในรูปแบบบริสุทธิ์จะนำเสนอผลึกสีขาวในขณะที่ wurtzite มีผลึกสีขาวอมเทา

ที่มา: โดย Killerlimpet จาก Wikimedia Commons

สังกะสีซัลไฟด์ไม่ละลายในน้ำ อาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากน้ำซึมลงสู่พื้นดินและทำให้น้ำใต้ดินและลำธารปนเปื้อน

สังกะสีซัลไฟด์สามารถเกิดขึ้นได้ท่ามกลางปฏิกิริยาอื่น ๆ โดยการกัดกร่อนและการทำให้เป็นกลาง

โดยการกัดกร่อน:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

โดยการทำให้เป็นกลาง:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

สังกะสีซัลไฟด์เป็นเกลือฟอสฟอรัสซึ่งให้ความสามารถในการใช้งานและการใช้งานที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังเป็นเซมิคอนดักเตอร์และตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย

โครงสร้าง

สังกะสีซัลไฟด์ adopts โครงสร้างผลึกควบคุมโดยสถานที่สำคัญไฟฟ้าสถิตระหว่าง Zn ²⁺ไอออนบวกและ S ^2-ไอออน มีสองอย่าง ได้แก่ sphalerite หรือ zinc blende และ wurzite ในทั้งสองไอออนจะช่วยลดแรงผลักระหว่างไอออนที่มีประจุเท่ากัน

ส่วนผสมของสังกะสีมีความเสถียรที่สุดในสภาวะความดันและอุณหภูมิบนบก และ wurzite ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยเป็นผลมาจากการจัดเรียงใหม่ของผลึกเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

โครงสร้างทั้งสองสามารถอยู่ร่วมกันในของแข็ง ZnS เดียวกันได้ในเวลาเดียวกันแม้ว่า wurzite จะเข้ามามีอำนาจเหนือกว่าก็ตาม

ผสมสังกะสี

ที่มา: โดย Solid State จาก Wikimedia Commons

ภาพด้านบนแสดงเซลล์ลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางใบหน้าของโครงสร้างผสมสังกะสี ทรงกลมสีเหลืองตรงกับแอนไอออน S ²และทรงกลมสีเทากับไอออนบวก Zn ²⁺ซึ่งอยู่ที่มุมและตรงกลางของใบหน้าลูกบาศก์

สังเกตรูปทรงจัตุรมุขรอบ ๆ ไอออน ส่วนผสมของสังกะสีสามารถแสดงด้วยเตตระฮีดราเหล่านี้ซึ่งรูภายในคริสตัลมีรูปทรงเรขาคณิตเหมือนกัน (หลุมจัตุรมุข)

ในทำนองเดียวกันภายในเซลล์หน่วยจะมีการเติมสัดส่วน ZnS นั่นคืออัตราส่วน 1: 1 ดังนั้นสำหรับแต่ละ Zn ²⁺ไอออนบวกมี S ^2-ไอออน ในภาพอาจดูเหมือนว่าทรงกลมสีเทามีอยู่มากมาย แต่ในความเป็นจริงเนื่องจากอยู่ที่มุมและกึ่งกลางใบหน้าของลูกบาศก์จึงมีการแบ่งปันโดยเซลล์อื่น

ตัวอย่างเช่นหากคุณนำทรงกลมสีเหลืองทั้งสี่ที่อยู่ภายในกล่อง "ชิ้น" ของทรงกลมสีเทาทั้งหมดที่อยู่รอบ ๆ นั้นควรเท่ากับ (และทำ) สี่อัน ดังนั้นในเซลล์หน่วยลูกบาศก์จะมี Zn ²⁺สี่ตัวและ S ^2-สี่ตัวซึ่งจะมีการเติมเต็มอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกซ์ ZnS

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่ามีหลุมจัตุรมุขอยู่ด้านหน้าและด้านหลังทรงกลมสีเหลือง (ช่องว่างที่แยกออกจากกัน)

Wurzita

ที่มา: โดย Solid State จาก Wikimedia Commons

ซึ่งแตกต่างจากโครงสร้างของสังกะสีเบลนด์ wurzite ใช้ระบบคริสตัลหกเหลี่ยม (ภาพบนสุด) สิ่งนี้มีขนาดกะทัดรัดน้อยกว่าดังนั้นของแข็งจึงมีความหนาแน่นต่ำกว่า ไอออนใน wurzite ยังมีสภาพแวดล้อมแบบ tetrahedral และอัตราส่วน 1: 1 ที่สอดคล้องกับสูตร ZnS

คุณสมบัติ

สี

สามารถนำเสนอได้สามวิธี:

-Wurtzite ด้วยคริสตัลสีขาวและหกเหลี่ยม

-The sphalerite ที่มีผลึกสีขาวอมเทาและผลึกลูกบาศก์

- เป็นผงสีขาวถึงขาวอมเทาหรือสีเหลืองและผลึกสีเหลืองลูกบาศก์

จุดหลอมเหลว

1700ºค.

ความสามารถในการละลายน้ำ

แทบไม่ละลายน้ำ (0.00069 g / 100 ml ที่ 18 ° C)

การละลาย

ไม่ละลายในด่างละลายได้ในกรดแร่เจือจาง

ความหนาแน่น

Sphalerite 4.04 g / cm ³และ wurtzite 4.09 g / cm ³ .

ความแข็ง

มีความแข็ง 3 ถึง 4 ในระดับโมห์

เสถียรภาพ

เมื่อประกอบด้วยน้ำก็จะออกซิไดซ์เป็นซัลเฟตอย่างช้าๆ ในสภาพแวดล้อมที่แห้งจะมีความเสถียร

การจำแนก

เมื่อได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิสูงจะปล่อยไอระเหยที่เป็นพิษของสังกะสีและซัลเฟอร์ออกไซด์

ศัพท์เฉพาะ

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนของธาตุสังกะสีเป็น 3d ¹⁰ 4s 2 การสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวของวงโคจร 4s มันยังคงเป็นไอออนบวก Zn ^{2+ ที่}เต็มไปด้วย d ออร์บิทัล ดังนั้นเนื่องจาก Zn ²⁺มีความเสถียรทางระบบอิเล็กทรอนิกส์มากกว่า Zn ⁺มากจึงมีความจุเพียง +2

ดังนั้นสำหรับระบบการตั้งชื่อหุ้นการเพิ่มวาเลนซ์ที่อยู่ในวงเล็บและด้วยตัวเลขโรมันจะถูกละไว้: ซิงค์ (II) ซัลไฟด์

ระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม

แต่มีวิธีอื่นในการเรียก ZnS นอกเหนือจากที่กล่าวไปแล้ว ในเชิงระบบจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบจะถูกระบุด้วยตัวเลขกรีก โดยมีข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวขององค์ประกอบทางด้านขวาเมื่อเป็นเพียงองค์ประกอบเดียว ดังนั้น ZnS จึงมีชื่อเป็น: สังกะสีโมโนซัลไฟด์ (ไม่ใช่โมโนซัลไฟด์โมโนซัลไฟด์)

ในแง่ของระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมสังกะสีที่มีความจุ +2 เดียวจะถูกเพิ่มโดยการเพิ่มส่วนต่อท้าย –ico ดังนั้นชื่อดั้งเดิมคือสังกะสีซัลไฟด์ICO

การประยุกต์ใช้งาน

เป็นเม็ดสีหรือสารเคลือบ

-Sachtolith เป็นเม็ดสีขาวที่ทำจากสังกะสีซัลไฟด์ ใช้ในการอุดรูรั่ว, มาสติก, เคลือบหลุมร่องฟัน, ชั้นใน, สีลาเท็กซ์และงานป้าย

การใช้ร่วมกับเม็ดสีดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตเช่นไมโครไททาเนียมหรือสีเหล็กออกไซด์โปร่งใสเป็นสิ่งจำเป็นในเม็ดสีที่ทนต่อสภาพอากาศ

- เมื่อนำ ZnS ไปใช้กับสีลาเท็กซ์หรือสีพื้นผิวจะมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อจุลินทรีย์เป็นเวลานาน

- เนื่องจากมีความแข็งและทนทานต่อการแตกหักการกัดเซาะฝนหรือฝุ่นละอองจึงเหมาะสำหรับหน้าต่างอินฟราเรดภายนอกหรือในโครงเครื่องบิน

-ZnS ใช้ในการเคลือบใบพัดที่ใช้ในการขนส่งสารประกอบเพื่อลดการสึกหรอ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตหมึกพิมพ์สารประกอบฉนวนเม็ดสีเทอร์โมพลาสติกทนไฟและหลอดอิเล็กโตรลูมิเนสเซนต์

- สังกะสีซัลไฟด์สามารถโปร่งใสและสามารถใช้เป็นหน้าต่างสำหรับเลนส์ที่มองเห็นได้และเลนส์อินฟราเรด ใช้ในอุปกรณ์มองกลางคืนจอโทรทัศน์จอเรดาร์และสารเคลือบเรืองแสง

- การเติม ZnS ด้วย Cu ใช้ในการผลิตแผงอิเล็กโตรลูมิเนสเซนส์ นอกจากนี้ยังใช้ในการขับเคลื่อนจรวดและแรงโน้มถ่วง

สำหรับฟอสฟอรัส

- การเรืองแสงใช้เพื่อย้อมสีของเข็มนาฬิกาและแสดงเวลาในที่มืด นอกจากนี้ยังทาสีของเล่นป้ายฉุกเฉินและคำเตือนการจราจร

การเรืองแสงช่วยให้สามารถใช้สังกะสีซัลไฟด์ในหลอดรังสีแคโทดและหน้าจอเอ็กซ์เรย์เพื่อเรืองแสงในจุดมืดได้ สีของการเรืองแสงขึ้นอยู่กับตัวกระตุ้นที่ใช้

เซมิคอนดักเตอร์โฟโตคาทาลิสต์และตัวเร่งปฏิกิริยา

-Sphalerite และ wurtzite เป็นเซมิคอนดักเตอร์แบบกรีดบรอดแบนด์ Sphalerite มีช่องว่างของวงดนตรีที่ 3.54 eV ในขณะที่ wurtzite มีช่องว่างของวงดนตรีที่ 3.91 eV

-ZnS ใช้ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วย CdS - ZnS / เซอร์โคเนียม - ไททาเนียมฟอสเฟตที่ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนภายใต้แสงที่มองเห็นได้

- มันแทรกแซงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการย่อยสลายของมลพิษอินทรีย์ ใช้ในการเตรียมซิงโครไนซ์สีในหลอด LED

- นาโนคริสตัลถูกใช้สำหรับการตรวจหาโปรตีนที่มีความไวสูง ตัวอย่างเช่นการเปล่งแสงจากจุดควอนตัมของ ZnS ใช้ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแบบรวม (CdS / ZnS) -TiO2 สำหรับการผลิตไฟฟ้าโดยใช้โฟโตอิเล็กโทรคาตาไลซิส

อ้างอิง

1. PubChem (2018) สังกะสีซัลไฟด์ นำมาจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet (2558 16 มกราคม). เม็ดสีขาวขึ้นอยู่กับสังกะสีซัลไฟด์ สืบค้นจาก: quiminet.com
3. วิกิพีเดีย (2018) สังกะสีซัลไฟด์ นำมาจาก: en.wikipedia.org
4. II-VI สหราชอาณาจักร (2015) สังกะสีซัลไฟด์ (ZnS) นำมาจาก: ii-vi.es
5. Rob Toreki (30 มีนาคม 2558). โครงสร้าง Zincblende (ZnS) นำมาจาก: ilpi.com
6. เคมี LibreTexts (22 มกราคม 2560). โครงสร้าง - สังกะสีผสม (ZnS) นำมาจาก: chem.libretexts.org
7. Reade (2018) สังกะสีซัลไฟด์ / สังกะสีซัลไฟด์ (ZnS) นำมาจาก: reade.com