Окси́д ци́нка ( о́кись цинка ) ${\displaystyle {\ce {ZnO}}}$ — белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы. Кристаллизуется в гексагональной сингонии типа вюрцита . Нерастворим в воде, желтеет при нагревании. В природе встречается в виде минерала цинкита .

Свойства

Физические свойства

• Теплопроводность : 54 Вт/(м·К) .

Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное смещение стехиометрического отношения в сторону обогащения кислородом придаёт ему электронный тип проводимости .

Эффективная масса носителей заряда m _p 0,59m _e ; m _n 0,24m _e .

При нагревании вещество меняет цвет : белый при комнатной температуре, оксид цинка становится жёлтым . Объясняется это уменьшением ширины запрещённой зоны и сдвигом края в спектре поглощения из УФ-области в синюю область видимого спектра.

При температурах 1350—1800 °C оксид цинка сублимируется , сублимация идет через механизм разложения оксида цинка на цинк и кислород в высокотемпературной зоне и образование оксида в низкотемпературной зоне, скорости сублимации зависят от состава газовой среды, в которой она проводится .

Химические свойства

Химически оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей цинка, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (например, ${\displaystyle {\ce {Na2[Zn(OH)4],}}}$ ${\displaystyle {\ce {Ba2[Zn(OH)6]}}}$ и др.):

${\displaystyle {\ce {[Zn(OH)3]- + OH- -> [Zn(OH)4]^{2-}.}}}$

Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака , образуя комплексный аммиакат :

${\displaystyle {\ce {ZnO + 4NH3 + H2O -> [Zn(NH3)4](OH)2.}}}$

При сплавлении со щелочами и оксидами некоторых металлов оксид цинка образует цинкаты :

${\displaystyle {\ce {ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O;}}}$

${\displaystyle {\ce {ZnO + CoO -> CoZnO2.}}}$

При сплавлении с оксидом бора и диоксидом кремния оксид цинка образует стеклообразные бораты и силикаты :

${\displaystyle {\ce {ZnO + B2O3 -> Zn(BO2)2;}}}$

${\displaystyle {\ce {ZnO + SiO2 ->ZnSiO3.}}}$

При смешивании порошка оксида цинка с концентрированным раствором хлорида цинка образуется быстро (за 2—3 минуты) твердеющая масса — цинковый цемент .

Нахождение в природе

Известен природный минерал цинкит , состоящий в основном из оксида цинка.

Получение

• Сжиганием паров цинка в кислороде («французский процесс»).
• Термическим разложением некоторых солей цинка:
  • ацетата ${\displaystyle {\ce {Zn(CH3COO)2}}}$ ;
  • гидроксида ${\displaystyle {\ce {Zn(OH)2}}}$ ;
  • карбоната ${\displaystyle {\ce {ZnCO3}}}$ ;
  • нитрата ${\displaystyle {\ce {Zn(NO3)2}}}$ .
• Окислительным обжигом сульфида ${\displaystyle {\ce {ZnS}}}$ .
• С помощью гидротермального синтеза .
• Извлечением из пылей и шламов заводов чёрной металлургии , особенно перерабатывающих металлолом (он содержит значительную долю оцинкованного железа).

Применение

Оксид цинка широко применяют в химической и фармацевтической промышленности. Применяется в составе зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в солнцезащитных кремах , в косметических процедурах, в производстве в качестве наполнителя резины, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Применяется в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка применяют при производстве стекла и керамики.

В химической промышленности

• Активатор вулканизации некоторых типов каучуков .
• Вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков .
• Катализатор получения метанола .
• Белый пигмент при производстве красок и эмалей (с начала XXI века вытесняется нетоксичным диоксидом титана ${\displaystyle {\ce {TiO2}}}$ ). Был особенно востребован художниками во второй половине XIX века в виде цинковых белил, поскольку новая масляная техника alla prima , основанная на письме в один приём, требовала долго сохнущих красок, каковыми и являлись последние.
• Наполнитель и пигмент в производстве:
  • резины ;
  • пластмасс ;
  • бумаги ;
  • парфюмерных и косметических средств .
• Добавка к кормам для животных.
• В производстве стекла и красок на основе жидкого стекла ;
• Как один из компонентов преобразователя ржавчины ^{[ источник не указан 1845 дней ]} .

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью , что на практике используется для создания самоочищающихся поверхностей, бактерицидных покрытий для стен и потолков в больницах и пр. Для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах оксид цинка в настоящее время не используется ^{[ источник не указан 1845 дней ]} .

В электронике

Оксид цинка применяется для производства варисторов , которые используются в современных ограничителях перенапряжений (ОПН) взамен морально устаревших газонаполненных разрядников.

Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров ^{[ источник не указан 1845 дней ]} . На основе оксида цинка в комбинации с нитридом галлия создан светодиод голубого цвета .

Тонкие плёнки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры .

Также оксид цинка входит в состав теплопроводных паст , например, пасты КПТ-8.

В медицине

В медицине используется в качестве компонента лекарственных средств наружного применения, используемых в дерматологии. Обладает противовоспалительным, подсушивающим, адсорбирующим, вяжущим и антисептическим действием.

Применяют в виде присыпки, мази, пасты, линимента , Из него делают временные пломбы. Является одним из компонентов ряда комплексных дерматологических и косметических препаратов, таких как «Цинковая мазь», « Паста Лассара » и пр.

Фармакологическое действие обусловлено тем, что оксид цинка образует и денатурирует белки. При нанесении на поражённую поверхность уменьшает явления экссудации , воспаления и раздражения тканей, образует защитный барьер от действия раздражающих факторов.

Может применяться при дерматите , в том числе пелёночном, опрелостях , потнице , поверхностных ранах и ожогах (солнечные ожоги, порезы, царапины), язвенных поражениях кожи ( трофических язвах ), пролежнях , экземе в стадии обострения, простом герпесе , стрептодермии .

Безопасность и токсичность

Соединение малотоксично, но его пыль вредна для органов дыхания и может вызвать литейную лихорадку , ПДК в воздухе рабочих помещений — 0,5 мг/м³ (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни и литья медных сплавов , содержащих цинк.

Примечания

Литература

• Перельман В. И. Краткий справочник химика. — М. — Л. : Химия, 1964.
• Бовина Л. А. и др. Физика соединений AIIBVI / под ред. А. Н. Георгобиани, М. К. Шейнкмана. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 319, [1] с.: рис., табл. — 2600 экз.
• Статья «Цинка окись» в Большой советской энциклопедии .

Дополнительная литература

• Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C., Teke A., Reshchikov M. A., Doğan S., Avrutin V., Cho S.-J., Morkoç H. A comprehensive review of ZnO materials and devices // Journal of Applied Physics. — 2005. — Vol. 98. — P. 041301. — ISSN . — doi : .

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2		Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr