Óxido de zinco (ZnO): Fórmula, propriedades e usos

O óxido de zinco é um composto químico de fórmula ZnO. É um composto químico inorgânico usado como ingrediente em medicamentos de venda livre. Também é usado principalmente como aditivo em pigmentos e semicondutores em várias indústrias.

O óxido de zinco é encontrado na natureza em zincita, um mineral encontrado principalmente em Nova Jersey, EUA. O zincito tem uma estrutura cristalina hexagonal (mindat.org e Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Óxido de zinco (ZnO): Fórmula, propriedades e usos 1

Figura 1: estrutura de óxido de zinco.

Existem vários processos para sintetizar óxido de zinco, sendo os métodos francês e americano as principais rotas.

No processo francês, o zinco metálico é vaporizado e o vapor é oxidado com ar pré-aquecido. O processo americano utiliza diferentes compostos de zinco bruto, que são reduzidos pelo carbono, produzindo vapores de zinco. Em seguida, os vapores de zinco são oxidados com o oxigênio presente no ar, semelhante ao processo francês.

Outra maneira de sintetizar o óxido de zinco é o processo úmido, que consiste na purificação de sulfato ou cloreto de zinco através da precipitação de carbonato. O precipitado é então calcinado para obter óxido de zinco (fórmula de óxido de zinco, SF).

ZnSO 4 + NACo 3 → ZnCO 3 + NaSO 4 → ZnO + CO 2 (800 ° C).

Propriedades físicas e químicas

O óxido de zinco é um sólido branco, sem aroma e sabor amargo (National Center for Biotechnology Information., 2017). Sua aparência é mostrada na figura 2.

Óxido de zinco (ZnO): Fórmula, propriedades e usos 2

Figura 2: aparência do óxido de zinco.

O óxido de zinco possui duas estruturas possíveis: hexagonal e cúbica, mas os cristais hexagonais são os mais comuns. O composto tem um peso molecular de 81,38 g / mol e uma densidade de 5,606 g / ml. Seu ponto de fusão é 1975 ° C, onde começa a se decompor (Royal Society of Chemistry, 2015).

O ZnO é um óxido anfotérico que pode se dissolver em ácidos ou álcalis através de reações:

ZnO + 2H + → Zn 2 + H 2 O

ZnO + 2OH → Zn 2 + H 2 O

O óxido de zinco é insolúvel em água (0,0004 g por 100 ml de água a 17 ° C). A baixa solubilidade que produz produz soluções aquosas que são neutras em pH. Reage violentamente com pós de alumínio e magnésio, causando risco de incêndio e explosão.

Misturas íntimas de óxido de zinco e borracha clorada com ou sem hidrocarbonetos ou solventes clorados reagem violentamente, mesmo explosivamente durante o aquecimento.

A lenta adição de óxido de zinco para cobrir a superfície do verniz de óleo de linhaça causa geração e ignição de calor (CAMEO, 2016).

Reatividade e perigos

O óxido de zinco é um composto estável que não é inflamável e não mostra incompatibilidade com outros compostos químicos, mas quando aquecido emite fumaça tóxica. O composto não é tóxico ou perigoso quando ingerido ou em contato com a pele ou os olhos; no entanto, o composto representa um risco de inalação.

Uma concentração prejudicial de partículas transportadas pelo ar pode ser alcançada rapidamente, especialmente para partículas de óxido de zinco. A inalação de fumaça pode causar febre de fumaça metálica com os seguintes sintomas:

  • dor de garganta
  • dor de cabeça
  • febre ou temperatura corporal alta
  • náusea
  • vomitar
  • fraqueza
  • frio
  • dor muscular.

A substância como fumaça é irritante para o trato respiratório. Os efeitos podem demorar. Os sintomas da febre do fumo metálico não se manifestam até algumas horas depois (NIOSH, 2015).

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Em caso de inalação, a vítima deve poder descansar em uma área bem ventilada. Se a inalação for grave, a vítima deve ser evacuada para uma área segura o mais rápido possível.

Afrouxe roupas apertadas, como colarinho da camisa, cintos ou gravata. Se for difícil para a vítima respirar, deve-se fornecer oxigênio.

Se a vítima não estiver respirando, é realizada uma ressuscitação boca a boca. Sempre levando em consideração que pode ser perigoso para a pessoa que fornece ajuda a fazer ressuscitação boca a boca quando o material inalado é tóxico, infeccioso ou corrosivo (Folha de dados de segurança de óxido de zinco, 2013).

Apesar do uso do óxido de zinco como medicamento, é muito tóxico para o meio ambiente, especialmente para os organismos aquáticos. Medidas imediatas devem ser tomadas para limitar sua propagação ao meio ambiente de acordo com os regulamentos estabelecidos.

Nanopartículas

Hoje, a nanotecnologia está operando em vários campos da ciência através de sua ação em materiais e dispositivos usando diferentes técnicas em escala nanométrica (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

As nanopartículas fazem parte de nanomateriais que são definidos como partículas individuais de 1-100 nm de diâmetro.

Desde os últimos anos, as nanopartículas têm sido um material comum para o desenvolvimento de novas aplicações de ponta em comunicações, armazenamento de energia, detecção, armazenamento de dados, óptica, transmissão, proteção ambiental, cosméticos, biologia e medicina, devido à sua importantes propriedades ópticas, elétricas e magnéticas.

Em particular, as propriedades únicas e a utilidade das nanopartículas também surgem de uma variedade de atributos, incluindo o tamanho semelhante de nanopartículas e biomoléculas, como proteínas e ácidos polinucleóticos. Além disso, as nanopartículas podem ser fabricadas com uma ampla gama de metais.

Nanopartículas de óxido de metal, incluindo óxido de zinco, são plataformas versáteis para aplicações biomédicas e intervenção terapêutica.

Há uma necessidade urgente de desenvolver novas classes de agentes antineoplásicos, e estudos recentes mostram que os nanomateriais de ZnO são muito promissores (John W. Rasmussen, 2010).

Essas nanopartículas têm propriedades antibacterianas, anticorrosivas, antifúngicas e de filtragem UV. Alguns dos sinônimos de nanopartículas de óxido de zinco são oxidato, cinci oxicum, branco permanente, cetocina e oxocinco (AZoNano, 2013).

Usos

1- Medicina

O óxido de zinco é um produto amplamente utilizado topicamente em dermatologia para cuidados com a pele. Nos Estados Unidos, é o principal componente dos filtros solares devido às suas propriedades refletivas.

O óxido de zinco é um dos ingredientes mais seguros para proteger a pele dos efeitos nocivos dos raios ultravioleta (UV). Os raios UV penetram na pele e danificam o tecido, acelerando o processo de envelhecimento e secando a pele.

Esses raios também aumentam o risco de câncer de pele. Protetores solares contendo óxido de zinco filtram os raios UV, impedindo-os de penetrar na pele e causando danos às células.

O óxido de zinco também é eficaz na cura da pele. Pode ser usado para curar feridas, reduzir a sensibilidade associada a queimaduras solares e suavizar a pele rachada.

Pessoas com deficiência de zinco geralmente experimentam ciclos mais lentos de cicatrização de feridas. Quando o óxido de zinco é aplicado na área da ferida, ele fornece ao corpo o zinco extra necessário para reparar as células da pele. O óxido de zinco ajuda a manter a área da ferida úmida e limpa.

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Loções e cremes que contêm óxido de zinco são adstringentes eficazes da pele. O óxido de zinco pode ser aplicado para impedir a formação de excesso de óleo na superfície.

Às vezes, é usado como tratamento para acne – acredita-se que reduza a aparência das manchas e reduza a irritação e inflamação da pele, reduzindo o número e a gravidade das fugas da acne.

Os Institutos Nacionais de Saúde relatam que o zinco tópico e oral parece ser um tratamento seguro e eficaz para a acne (PEARSON, 2015).

A pomada de zinco pode funcionar melhor para essa condição cutânea comum quando o antibiótico tópico da eritromicina é usado em combinação.

Devido às suas propriedades antibacterianas e desodorizantes, os médicos costumam tratar as assaduras com uma pomada de óxido de zinco. Geralmente é aplicado a cada troca de fralda para otimizar a eficácia.

Manter a área da fralda limpa e permitir que a pele seque completamente antes de aplicar a pomada de óxido de zinco pode ajudar a minimizar a gravidade da erupção da fralda.

A pomada de óxido de zinco pode aliviar os sintomas do melasma, de acordo com a Academia Americana de Dermatologia. Melasma é uma condição comum da pele que causa manchas marrons no rosto, especialmente nariz, bochechas, lábios e parte superior da testa do queixo.

Cerca de 90% dos casos de melasma ocorrem em mulheres. É mais frequente em pessoas com pele mais escura.

Pequenas irritações da pele, como cortes, queimaduras, arranhões e hera venenosa, geralmente se beneficiam das propriedades anti-inflamatórias contidas na pomada de óxido de zinco. Você pode aplicar uma fina camada de óxido de zinco na pele afetada quantas vezes for necessário para aliviar a irritação e promover a cicatrização.

Os efeitos protetores da pomada de óxido de zinco na pele o tornam um dos melhores tratamentos para hemorróidas sem receita

Hemorróidas são veias inchadas no canal anal causadas por excesso de pressão na área pélvica e retal. As hemorróidas geralmente não são graves, mas podem causar desconforto significativo (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Indústria da borracha

Mais de 50% de óxido de zinco é usado na indústria da borracha. Através do processo de vulcanização, o acabamento tem maior resistência à tração e resistência ao inchaço e abrasão, e é elástico em uma faixa mais ampla de temperaturas.

Na sua forma mais simples, a vulcanização ocorre aquecendo a borracha com enxofre (Encyclopædia Britannica, 2018).

Dois ingredientes que desempenham um papel importante na química da vulcanização são conhecidos como “ativadores”, geralmente óxido de zinco e ácido esteárico.

Esses compostos reagem em conjunto e com aceleradores para formar um composto de sulfeto de zinco, que por sua vez é o principal intermediário na adição de enxofre a um elastômero de dieno e na criação de ligações de enxofre para produzir elementos como pneus, solas de discos de tênis e até de hóquei (Gent, 2016).

3- Pigmentos e tintas

Juntamente com o óleo de linhaça (um óleo de secagem útil como veículo), o óxido de zinco tem sido usado como pigmento desde o século 18, o que trouxe uma rápida expansão da indústria de tintas européia. Os pigmentos brancos básicos incluem óxido de zinco, sulfureto de zinco, litopona e dióxido de titânio (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Células solares

Um uso muito importante é que o óxido de zinco é amplamente utilizado como camada tampão nas células solares CIGS (Seleneto de Galeno de Cobre Indiano). Algumas experiências atuais concentram-se no efeito da espessura do ZnO na potência máxima de saída das células.

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5- piezoelétrico

O óxido de zinco (ZnO) é um material interessante em relação à condutividade. Cristaliza na estrutura da wurtzita e sua junção é uma mistura de iônica e covalente. Monocristais de alta pureza são isolantes.

O óxido de zinco é o mais piezoelétrico de todos os materiais e é amplamente utilizado como transdutor em dispositivos eletrônicos. (A piezoeletricidade é a propriedade de um cristal polarizador quando submetido a pressão.)

O óxido de zinco é um bom semicondutor quando as impurezas de alumínio são incluídas no cristal. A cerâmica policristalina de óxido de zinco semicondutor conduz bem e obedece à lei de Ohm.

A adição de pequenas quantidades de outros óxidos, como o bário e o cromo, faz com que a cerâmica do óxido de zinco tenha propriedades elétricas muito não-ômicas.

6- Outros usos

A adição de óxido de zinco ajuda a processar o concreto e também melhora a resistência à água.

O óxido de zinco é usado em filtros de cigarro e como aditivo em cereais. Também é usado na xerografia como uma folha fotocondutora e como anticorrosivo.

O futuro do óxido de zinco de alta qualidade certamente será fascinante. Os avanços em potencial para aplicações não medicinais excedem até o dos usos medicinais atuais.

Os sensores de óxido de zinco nanorod, spintrônico e piezoelétrico são campos muito promissores e devem ser levados em consideração em um futuro não muito distante.

Referências

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