Sulfeto de zinco (ZnS): estrutura, propriedades e usos

O sulfureto de zinco é um composto inorgânico da fórmula Z N S formado por catiões Zn 2+ e anis S 2- . É encontrado na natureza principalmente como dois minerais: wurtzita e esfalerita (ou zinco blende), sendo este último a sua principal forma.

A esfalerita ocorre na natureza negra devido às impurezas que apresenta. Na forma pura, apresenta cristais brancos, enquanto a wurtzita apresenta cristais branco-acinzentados.

Sulfeto de zinco (ZnS): estrutura, propriedades e usos 1

Fonte: Por Killerlimpet [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

O sulfeto de zinco é insolúvel em água. Pode causar danos ambientais, pois penetra no solo e contamina as águas subterrâneas e suas correntes.

O sulfeto de zinco pode ser produzido, entre outras reações, por corrosão e neutralização.

Por corrosão:

Zn + H 2 S => ZnS + H 2

Por neutralização:

H 2 S + Zn (OH) 2 => ZnS + 2H 2 O

O sulfeto de zinco é um sal fosforescente, que lhe dá capacidade para múltiplos usos e aplicações. Além disso, é um semicondutor e um fotocatalisador.

Estrutura

estrutura de cristal sulfureto de zinco adota regulada pela atracção electrostática entre o catião Zn 2+ e o anião S 2- . Estes são dois: esfalerita ou zinco blenda e wurzita. Em ambos os íons minimizam repulsões entre íons de cargas iguais.

A blenda de zinco é a mais estável em condições de pressão e temperatura terrestres; e wurzita, que é menos densa, resulta do rearranjo cristalino devido ao aumento da temperatura.

As duas estruturas podem coexistir no mesmo sólido ZnS ao mesmo tempo, embora, muito lentamente, a wurzita acabe predominando.

Blenda de zinco

Sulfeto de zinco (ZnS): estrutura, propriedades e usos 2

Fonte: Por Solid State [domínio público], do Wikimedia Commons

A imagem superior mostra a célula da unidade cúbica centralizada nas faces da estrutura macia de zinco. esferas amarelas aniões correspondem a S 2- , e cinzento ao Zn catiões 2+ , localizadas nos cantos e nos centros das faces do cubo.

Observe as geometrias tetraédricas ao redor dos íons. A blenda de zinco também pode ser representada por esses tetraedros, cujos orifícios no interior do cristal têm a mesma geometria (orifícios tetraédricos).

Além disso, dentro das células unitárias, a proporção de ZnS é atingida; isto é, uma proporção de 1: 1. Assim, para cada cátion Zn 2+ existe um ânion S 2- . Na imagem, pode parecer que as esferas cinzas abundam, mas, na realidade, quando estão nos cantos e no centro das faces do cubo, são compartilhadas por outras células.

Por exemplo, se você pegar as quatro esferas amarelas que estão dentro da caixa, as “peças” de todas as esferas cinza ao redor devem adicionar as mesmas (e o fazem), quatro. Assim, na célula unitária cúbica, existem quatro Zn 2+ e quatro S 2- , sendo cumprida a razão estequiométrica ZnS.

Também é importante enfatizar que existem buracos tetraédricos na frente e atrás das esferas amarelas (o espaço que os separa).

Wurzita

Sulfeto de zinco (ZnS): estrutura, propriedades e usos 3

Fonte: Por Solid State [domínio público], do Wikimedia Commons

Ao contrário da estrutura da blenda de zinco, a wurzita adota um sistema cristalino hexagonal (imagem acima). Como é menos compacto, o sólido possui uma densidade menor. Os íons no wurzita também possuem ambientes tetraédricos e uma proporção de 1: 1 que corresponde à fórmula do ZnS.

Propriedades

Cor

Pode ser apresentado de três maneiras:

-Wurtzita, com cristais brancos e hexagonais.

-A esfalerita, cristais cinza-branco e cristais cúbicos.

-Como um pó branco a acinzentado ou amarelado, e cristais amarelos cúbicos.

Ponto de fusão

1700º C.

Solubilidade em água

Praticamente insolúvel (0,00069 g / 100 ml a 18º C).

Solubilidade

Insolúvel em álcalis, solúvel em ácidos minerais diluídos.

Densidade

Esfalerite 4,04 g / cm 3 e wurtzite 4,09 g / cm 3 .

Dureza

Tem uma dureza de 3 a 4 na escala de Mohs.

Estabilidade

Quando contém água, oxida-se lentamente em sulfato. Em um ambiente seco, é estável.

Decomposição

Quando aquecido a altas temperaturas, emite vapores tóxicos de zinco e óxidos sulfurosos.

Nomenclatura

A configuração eletrônica do Zn é [Ar] 3d 10 4s 2 . Ao perder os dois elétrons do orbital 4s, é como o cátion Zn 2+ com seus orbitais cheios. Portanto, como o Zn 2+ eletronicamente é muito mais estável que o Zn + , ele possui apenas uma valência de +2.

Por isso, é omitido na nomenclatura das ações, acrescentando sua valência entre parênteses e com algarismos romanos: sulfeto de zinco (II).

Nomenclaturas sistemáticas e tradicionais

Mas existem outras maneiras de chamar o ZnS além do que já foi criado. Na sistemática, o número de átomos de cada elemento é especificado com os numeradores gregos; com a única exceção do elemento à direita quando ele é apenas um. Assim, o ZnS é nomeado como: monozinc sulfeto (não monosulfide monozinc).

No que diz respeito à nomenclatura tradicional, o zinco, com uma valência única de +2, é adicionado adicionando o sufixo -ico. Consequentemente, o seu nome tradicional é: sulfureto de zinco ico .

Usos

Como pigmentos ou revestimentos

-Sachtolith é um pigmento branco feito com sulfeto de zinco. É usado em betumes, mástiques, selantes, tampas inferiores, tintas de látex e sinalização.

Seu uso combinado com pigmentos que absorvem luz ultravioleta, como pigmentos de microtitânio ou óxido de ferro transparente, é necessário em pigmentos resistentes às intempéries.

-Quando o ZnS é aplicado a tintas látex ou texturizadas, ele tem uma ação microbicida prolongada.

-Por causa de sua grande dureza e resistência à quebra, erosão, chuva ou poeira, é adequado para janelas de infravermelho externas ou em estruturas de aeronaves.

-O ZnS é usado no revestimento de rotores utilizados no transporte de compostos, para reduzir o desgaste. Também é utilizado na produção de tintas de impressão, compostos isolantes, pigmentação termoplástica, plásticos resistentes a chamas e lâmpadas eletroluminescentes.

-O sulfeto de zinco pode ser transparente e pode ser usado como uma janela para óptica visível e infravermelha. É usado em dispositivos de visão noturna, em telas de televisão, telas de radar e em revestimentos fluorescentes.

-Dopagem de ZnS com Cu é usada na produção de painéis de eletroluminescência. Além disso, é usado na propulsão de foguetes e gravimetria.

Por sua fosforescência

-Sua fosforescência é usada para tingir os ponteiros do relógio e, assim, visualizar a hora no escuro; também em pinturas de brinquedos, em placas de emergência e avisos de trânsito.

A fosforescência permite o uso de sulfeto de zinco em tubos de raios catódicos e em telas de raios X para brilhar em pontos escuros. A cor da fosforescência depende do ativador usado.

Semicondutor, fotocatalisador e catalisador

-A esfalerita e a wurtzita são semicondutores de banda larga com fenda. A esfalerita tem um sulco de banda de 3,54 eV, enquanto a wurtzita tem um sulco de banda de 3,91 eV.

-O ZnS é usado na preparação de um fotocatalisador composto por fosfato de CdS – ZnS / zircônio – titânio usado para a produção de hidrogênio sob luz visível.

-Atua como um catalisador para a degradação de poluentes orgânicos. É usado na preparação de um sincronizador de cores em lâmpadas LED.

-Os nanocristais são utilizados para detecção ultra-sensível de proteínas. Por exemplo, pela emissão de luz a partir de pontos quânticos de ZnS. É utilizado na preparação de um fotocatalisador combinado (CdS / ZnS) –TiO2 para produção elétrica via fotoeletrocatálise.

Referências

  1. PubChem (2018). Sulfeto de zinco Retirado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Marketizer (16 de janeiro de 2015). Pigmento branco à base de sulfeto de zinco. Recuperado de: quiminet.com
  3. Wikipedia (2018). Sulfeto de zinco Retirado de: en.wikipedia.org
  4. II-VI Reino Unido. (2015). Sulfeto de zinco (ZnS). Retirado de: ii-vi.es
  5. Rob Toreki (30 de março de 2015). A estrutura de Zincblende (ZnS). Retirado de: ilpi.com
  6. Química LibreTexts. (22 de janeiro de 2017). Blenda Estrutura-Zinco (ZnS). Retirado de: chem.libretexts.org
  7. Reade. (2018). Sulfeto de zinco / sulfeto de zinco (ZnS). Retirado de: reade.com

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies