Оксид цинка

Окси́д ци́нка (о́кись цинка) 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  Естественное смещение стехиометрического отношения в сторону обогащения кислородом придаёт ему электронный тип проводимости.

Эффективная масса носителей заряда mp 0,59me;  mn 0,24me.

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  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, Na2[Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)6] и др.):

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

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

 ZnO + 4NH3 + H2O -> [Zn(NH3)4](OH)2.

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

 ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O;
 ZnO + CoO -> CoZnO2.

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

 ZnO + B2O3 -> Zn(BO2)2;
 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 Zn(CH3COO)2;
 гидроксида Zn(OH)2;
 карбоната ZnCO3;
 нитрата Zn(NO3)2.
 Окислительным обжигом сульфида 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 (в настоящее время (2007 год) вытесняется нетоксичным диоксидом титана TiO2).
 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.

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.

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. 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. 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 альбуминаты 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 —  (по ГОСТ 10262-73). Пыль соединения может образовываться при термической обработке изделий из латуни и литья медных сплавов, содержащих цинк.

Примечания

Литература 

 
 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 
 

цинка
Ингибиторы коррозии
Пигменты
Катализаторы
Соединения цинка
Полупроводники
Амфотерные оксиды
Лекарственные средства по алфавиту
Дерматотропные средства
Антисептики и дезинфицирующие средства
Полупроводниковые материалы
Соединения A2B6
Фармпрепараты, содержащие цинк