Zinksulfid | |
Sphalerit (Blend) und Wurtzit , die beiden kristallinen Formen von Zinksulfid. |
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Identifizierung | |
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IUPAC-Name | Zink(II)sulfid |
N o CAS | |
N o ECHA | 100.013.866 |
N o EG | 215-251-3 |
N o RTECS | ZH5400000 |
PubChem | 14821 |
LÄCHELN |
[S-2] [Zn + 2] , |
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / S.Zn / q-2; +2 Std. InChIKey: DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N |
Aussehen | weißes bis beiges Pulver, geruchlos |
Chemische Eigenschaften | |
Formel | Zn S |
Molmasse | 97,45 ± 0,03 g / mol S 32,91 %, Zn 67,11 %, |
Physikalische Eigenschaften | |
T ° Fusion | 1700 ° C , löslich in Mineralsäuren, unlöslich in Essigsäure |
T ° Kochen | 1180 ° C ( Sublimation ) |
Löslichkeit | fast unlöslich in Wasser |
Volumenmasse | 4,1 g · cm -3 |
Elektronische Eigenschaften | |
Verbotene Band |
3,54 eV (kubisch, 300 K) 3,91 eV (hexagonal, 300 K) |
Kristallographie | |
Kristallsystem |
kubisch (Sphalerit) hexagonal (Wurtzit) |
Vorsichtsmaßnahmen | |
SGH | |
ist kein Gefahrstoff für GHS | |
NFPA 704 | |
0 1 1 | |
Transport | |
nicht regulierungspflichtig | |
Ökotoxikologie | |
DL 50 | 2.000 mg / kg (Ratte, oral) 2.000 mg / kg (Ratte, dermal) |
CL 50 | 5,04 mg/l (Ratte, Inhalation, 4 h ) 1.830 mg/l (Fisch, 96 h ) 0,97 mg/l (Krebse, 48 h ) |
Einheiten von SI und STP, sofern nicht anders angegeben. | |
Das Zinksulfid bezieht sich hauptsächlich zwei anorganische ionische Körper dimorph, auch Verbindungen von Kationen Zink und Anionen , Sulfide im Verhältnis stöchiometrisch der Formel ZnS. Der Chemiker und der Mineraloge unterscheiden deutlich das Zinksulfid alpha ZnS α mit hexagonaler Struktur, etwas weniger dicht, das dem Wurtzit entspricht, das immer noch fälschlicherweise hexagonale Blende genannt wird, und das Zinksulfid Beta ZnS β, von kubischer Kristallstruktur, entsprechend dem Sphalerit oder die uralte Mineralmischung, die in der Natur so üblich ist. Es gibt auch ZnS γ, von sehr seltener tetragonaler Struktur, schwarz bis grau, genannt Polhemusit , der Formel (Zn, Hg) S.
Wenn die Farbe der Mineralien aufgrund verschiedener Verunreinigungen dunkel oder sogar schwarz sein kann, sind diese reinen dimorphen Substanzen, die in Mineralsäuren sehr gut löslich sind, weiß bis schwach gefärbt. In dichter Form kann das synthetische Zinksulfid ZnS β mit dem Brechungsindex 2,368 transparent sein und als Fenster in sichtbarer und infraroter Optik verwendet werden .
Die alte Chemikerblende oder ZnS β erscheint im Labor rein in Form eines weißen Granulats, unlöslich in Wasser und in Essigsäure . Seine Dichte liegt in der Größenordnung von 4,1 g · cm –3 bis 25 °C . Erhitzt auf 1020 ° C geht es in die ZnS α - Form über .
Die Kristalle von ZnS β kubischem oder natürlichem Sphalerit können braun, schwarz, dunkel bis hell gefärbt, transparent sein .... Der Begriff Blende bezeichnet nach wie vor Zinksulfiderze auf Basis von ZnS β. Sie enthalten oft Eisen , Mangan ... und manchmal, aber seltener oder in Spuren, Gold und Silber . In einigen Fällen kann ZnS β einschließlich Ag-, Cu- oder Mn-Ionen leicht phosphoreszierend sein. Die Aufkonzentrierung der zerkleinerten Erze durch Flotation erfolgt durch Zugabe von Substanzen, die spezifische Oberflächeneigenschaften bewirken (" Tenside " oder " Tenside "), da diese letzteren Additive Xanthat- oder Thiosulfatfunktionen mit Affinitäten zu kristallinen Sulfiden enthalten.
ZnS α ist in Wasser sehr schwach löslich, mit einer Löslichkeit von 6,9 × 10 -3 g pro 1 L reinem Wasser bei 18 °C . Es ist auch unlöslich in Essigsäure , zu sublimieren bis 1185 ° C und unter einem Druck von 150 Atmosphären, es siedet bei 1850 ° C . Die Verbindung mit zwei Brechungsindizes , nämlich 2,356 und 2,378, ist im UV mit einer Wellenlänge von 254 nm phosphoreszierend . Es wurde als Röntgendetektor, Flimmerbildschirmbeschichtung oder Computer- oder Fernsehmonitor verwendet.
Im allgemeinen wird die feste ZnS wird durch die Wirkung von gelöstem Cyanid - Anionen , die Erzeugung der Bildung eines Zink - Komplexes, ist in einem löslichen basischen wässrigen Medium .
Unabhängig von ihrer 4-fach koordinierten Kristallstruktur können Zinksulfide aufgrund von Verunreinigungen oder Leerstellen verschiedene Phosphoreszenzen zeigen , offensichtlich nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder Röntgenstrahlen oder sogar starkem blauem Licht. In der Praxis werden die in diese künstlichen ZnS-Verbindungen eingefügten Verunreinigungen ausgewählt und als Aktivatoren (Cu-, Ag- und Au-Ionen anstelle von Zn und P, As und Sb anstelle von S) und Coaktivatoren ( Halogenionen Cl, Br, I an den S-Zentren) bezeichnet , und Al, Ga, In an den Zn-Stellen). Die mehr oder weniger haltbaren phosphoreszierenden Emissionsbanden nach vorheriger Belichtung sind begrenzt, aber mehrfach im Grünen, Blauen, Roten und Infraroten .
Zinkionen werden in wässriger Lösung leicht durch Sulfidionen ausgefällt, mit einem Löslichkeitsprodukt pK s zwischen 21,6 und 23,8. Aber wir brauchen besondere Bedingungen. Wird die Bedienungsperson in eine neutrale oder alkalische Lösung gebracht, beispielsweise mit einem Ammoniumsulfid , ist der erhaltene weiße Niederschlag kolloidal , nicht filtrierbar und daher für die Herstellung chemischer Derivate ungeeignet. Um einen gut filtrierbaren kristallinen Niederschlag zu erhalten, muss mit Ammoniumchlorid (leicht saure Lösung) heiß gearbeitet werden .
Zn 2+ aq + S 2- aq + 2 NH 4 + aq + 2 Cl - aq → ZnS weißes Pulver + 2 NH 4 + + 2 Cl -Wenn beim Blasen gasförmiger Schwefelwasserstoff (H 2 S) verwendet wird, ist es notwendig, eine Acidität aufrechtzuerhalten, die für eine langsamere Ausfällung durch ein essigsaures Puffermedium (pH 4) günstig ist, dies mit einer Zinkionenkonzentration von ungefähr Centimolar (0,01 M). ) . Ein niedrigerer pH-Wert begrenzt die Konzentration freier Sulfidionen in der Lösung und verringert dadurch den Übersättigungsgrad der Lösung. Dies ermöglicht eine langsamere Ausfällung und damit eine bessere Kristallinität des erhaltenen Niederschlags.
Zn 2+ aq + H 2 S Sulfid hygrogenes Gas → 2 H + Proton oder Hydroniumion + ZnS weißes PulverZinksulfid existiert also hauptsächlich in zwei kristallinen Formen, wobei diese Dualität oft als Beispiel für Polymorphie angeführt wird ; in diesen beiden Formen ist die Geometrie von Zn und S tetraedrisch :
Der Übergang zwischen den beiden Formen erfolgt bei ca. 1020 °C .
Zinksulfid kann eingesetzt werden , weiß grau Pigment , in Farben, Leder und Linoleum , Gummis oder Lithopone (Weißpigmente auf Basis von ZnS · BaSO 4 ). Manchmal wird es in bestimmten Prozessen als aktiver Füllstoff zugesetzt, beispielsweise in der Gummi- und Kunststoffindustrie, wo es als Säurefänger und -regulator wirkt.
Die künstlich hergestellten Zinksulfide, hinzugefügt mit einigen Teilen pro Million (ppm, 10 -6 , mg/kg) geeigneter Aktivator(en) und möglicherweise Co-Aktivatoren, werden in zahlreichen Anwendungen als Leuchtstoffe verwendet: Kathodenstrahlröhre , Röntgenschirme , phosphoreszierende Produkte usw. Im Allgemeinen dauert die effektive Phosphoreszenz nur wenige Stunden und macht ein Licht hauptsächlich grün, gelb, orange ...
Wenn Silber als Aktivator verwendet wird, ist die resultierende Farbe ein brillantes Blau mit einer maximalen Emission bei 450 Nanometern . Das Mangan in Bezug auf das Produkt hat eine orange-rote Farbe von etwa 590 Nanometern und Kupfer gibt ein grünes Licht für eine lange Lebensdauer, die typisch für die hellsten Objekte im Dunkeln ist. Kupfer dotiertes Zinksulfid ist auch für die verwendeten Elektrolumineszenz Platten .
Es wird auch häufig als Szintillator zum Nachweis ionisierender Strahlung oder als Fernsehbildschirm oder Röntgendetektor verwendet.
In Kombination mit organischen Farbstoffen ermöglichte ZnS früher die Herstellung von leuchtenden Lacken unter leichtem UV- Dauerlicht, diesmal durch einen Gesamtfluoreszenzeffekt .
Die Phosphoreszenz von ZnS a zuerst von dem Französisch Chemiker berichtet wurde Théodore SIDOT in 1866 . Seine Ergebnisse wurden von Edmond Becquerel präsentiert , der durch seine Forschungen zur Lumineszenz bekannt wurde .
1930 gelang es René Coustal , im sogenannten „Explosionsverfahren“ ein stark phosphoreszierendes Zinksulfid herzustellen . Zinksulfid wurde dann durch verwendet Ernest Rutherford und andere Forscher in den frühen Jahren der Kernphysik als Szintillator , das Licht unter Anregung von x - Strahlen , die von Kathodenstrahlen , so dass es nützlich für die Röntgenbildschirme und von CRTs .