Ցինկի օքսիդ (միացություն)

**Ցինկի օքսիդ** (**ZnO,** ), անօրգանական միացություն։ Սպիտակ փոշի է, որը չի լուծվում ջրում։ Ցինկի օքսիդն օգտագործվում է որպես հավելանյութ բազմաթիվ նյութերի մեջ, այդ թվում կոսմետիկայի, սննդային հավելումների, ռետինների, պլաստմասսայի, կերամիկայի, ապակու, ցեմենտի, քսանյութերի, ներկերի, արևապաշտպան քսուքների, սոսինձների, կնքանյութերի, գունանյութերի, սննդամթերքի, մարտկոցների, ֆերիտների, կրակմարիչների, կիսահաղորդիչների և առաջին բուժօգնության ժապավենների մեջ։ Այն բնական ցինկիտ հանքանյութ Է, բայց ցինկի օքսիդի մեծ մասը արտադրվում է սինթետիկ եղանակով։

## Պատմություն
Վաղ շրջանի մարդիկ  ցինկի միացություններն օգտագործել են մշակված և չմշակված ձևերով՝ որպես ներկ կամ բուժիչ քսուք, սակայն դրանց կազմը անորոշ է: Ցինկի օքսիդի օգտագործումը որպես աչքերի և բաց վերքերի քսուք հիշատակվում է հնդկական բժշկական տեքստում՝ Չարակա Սամհիտայում, որը, ենթադրաբար, թվագրվում է մ.թ.ա. 500 թվականին կամ ավելի վաղ: Ցինկի օքսիդի քսուքը հիշատակում է նաև հույն բժիշկ Դիոսկորիդեսը (մ.թ. 1-ին դար): Ավիցեննան իր «Բժշկության կանոն» գրքում, ինչպես նաև Գալենն առաջարկել են խոցային քաղցկեղը բուժել ցինկի օքսիդով: Որպես բաղադրիչ՝  այն օգտագործվում է այնպիսի արտադրանքներում, ինչպիսիք են մանկական ցանափոշին և քսուքները՝ բարուրի ցանի դեմ, կալամինային քսուքը, թեփի դեմ շամպունները և հակասեպտիկ քսուքները:

Հռոմեացիները մ.թ.ա. 200 թվականին զգալի քանակությամբ արույր (ցինկի և պղնձի համաձուլվածք), որը արտադրել են ցեմենտացման գործընթացով, որտեղ պղինձը ռեակցիայի մեջ է մտել ցինկի օքսիդի հետ: Ենթադրվում է, որ ցինկի օքսիդը ստացվել է ցինկի հանքաքարը լիսեռային վառարանում տաքացնելով: Այս գործընթացը մետաղական ցինկը գոլորշու տեսքով է արձակել, որը հետո ծխնելույզ է բարձրացել և խտացել որպես օքսիդ: Այս գործընթացը նկարագրել է Դիոսկորիդեսը մ.թ. 1-ին դարում: Ցինկի օքսիդը նաև արդյունահանվել է Հնդկաստանի Զավար քաղաքի ցինկի հանքերից, որոնք թվագրվում են մ.թ.ա. 1ին հազարամյակի երկրորդ կեսին:

12-րդ դարից մինչև 16-րդ դարերը ցինկը և ցինկի օքսիդը արտադրվել են Հնդկաստանում՝ օգտագործելով ուղղակի սինթեզի գործընթացի պարզ ձևը: Հնդկաստանից ցինկի արտադրությունը տեղափոխվել է Չինաստան 17-րդ դարում: 1743 թվականին Մեծ Բրիտանիայի Բրիստոլ քաղաքում հիմնադրվել է առաջին եվրոպական ցինկի հալոցարանը: Մոտավորապես 1782 թվականին Լուի-Բեռնար Գիտոն դը Մորվեն առաջարկել է կապարի սպիտակ գունանյութը փոխարինել ցինկի օքսիդով:

Ցինկի օքսիդի հիմնականում օգտագործվում էր ներկերի մեջ և որպես քսուքների հավելանյութ։ Սպիտակ ցինկը ընդունվել է որպես յուղաներկերի գունանյութ 1834 թվականին, բայց այն լավ չէր խառնվում յուղի հետ։ Այս խնդիրը լուծվել է ցինկի օքսիդի սինթեզի օպտիմալացմամբ։ 1845 թվականին Փարիզում Էդմե-Ժան Լեկլերը մեծ մասշտաբով արտադրում էր յուղաներկ, իսկ 1850 թվականին  սպիտակ ցինկը արտադրվում էր ամբողջ Եվրոպայում։ Ցինկի սպիտակ ներկի հաջողությունը պայմանավորված էր դրա առավելություններով ավանդական սպիտակ կապարի նկատմամբ։ Սպիտակ ցինկը էապես կայուն է արևի լույսի ներքո, չի սևանում ծծումբ պարունակող օդից, թունավոր չէ և ավելի տնտեսող է։ Քանի որ սպիտակ ցինկը շատ մաքուր է, այն արժեքավոր է այլ գույների հետ երանգներ ստեղծելու համար, բայց այն ստեղծում է բավականին փխրուն չոր թաղանթ, երբ չի խառնվում այլ գույների հետ։ Օրինակ՝ 1890-ականների վերջին և 1900-ականների սկզբին որոշ նկարիչներ սպիտակ ցինկը օգտագործել են որպես հիմք յուղաներկերի համար։ Այս նկարներում ժամանակի ընթացքում ճաքեր են առաջացել։

Վերջերս ցինկի օքսիդի մեծ մասն օգտագործվել է ռետինե արդյունաբերության մեջ՝ կոռոզիային դիմակայելու համար։ 1970-ականներին ցինկի օքսիդի երկրորդ ամենամեծ կիրառությունը լուսապատճենահանումն էր: Ֆրանսիական գործընթացով արտադրված բարձրորակ ցինկի օքսիդն ավելացվում էր լուսապատճենահանման թղթին՝ որպես լցանյութ: Այս կիրառությունը շուտով փոխարինվել է տիտանով:

## Քիմիական հատկություններ
Մաքուր ցինկի օքսիդը սպիտակ փոշի է։ Բնության մեջ այն հանդիպում է որպես հազվագյուտ միներալ ցինկիտ, որը սովորաբար պարունակում է մանգան և այլ խառնուրդներ, որոնք տալիս են դեղինից մինչև կարմիր գույն։

Բյուրեղային ցինկի օքսիդը ջերմագունային է, օդում տաքացնելիս սպիտակից փոխվում է դեղինի և սառեցնելիս վերադառնում է սպիտակի։ Այս գույնի փոփոխությունը պայմանավորված է բարձր ջերմաստիճաններում շրջակա միջավայրին թթվածնի փոքր կորստով՝ առաջացնելով ոչ ստեխիոմետրիկ  Zn1+xO, որտեղ 800 °C-ում x = 0.00007։

Ցինկի օքսիդը ամֆոտեր օքսիդ է։ Այն գրեթե անլուծելի է ջրում, բայց լուծվում է թթուների մեծ մասում, օրինակ աղաթթվում։
:ZnO +  2 HCl   →   ZnCl2  +  H2O
Պինդ ցինկի օքսիդը լուծվում է ալկալիներում՝ առաջացնելով լուծվող ցինկատներ։
:ZnO  +  2 NaOH  +  H2O   →   Na2[Zn(OH)4]

Ցինկի օքսիդը դանդաղ փոխազդում է յուղերում պարունակվող ճարպաթթուների հետ՝ առաջացնելով համապատասխան կարբոքսիլատներ, ինչպիսիք են օլեատը կամ ստեարատը։ Ցինկի քլորիդի խիտ ջրային լուծույթի հետ խառնելիս ցինկի օքսիդն առաջացնում է ցեմենտանման արգասիքներ, որոնք լավագույնս նկարագրվում են որպես ցինկի հիդրոքսիքլորիդներ։ Այս ցեմենտն օգտագործվել է ատամնաբուժության մեջ

Ցինկի օքսիդ առաջացնում է ցեմենտանման նյութ նաև ֆոսֆորական թթվով մշակելիս. նմանատիպ նյութերն օգտագործվում են ատամնաբուժության մեջ։ Այս ռեակցիայի արդյունքում ստացվող ցինկ-ֆոսֆատային ցեմենտի հիմնական բաղադրիչը հոուպեիտն է՝  Zn3(PO4)2·4H2O։

## Ֆիզիկական հատկություններ

### Կառուցվածք
Ցինկի օքսիդը բյուրեղանում է երկու հիմնական ձևով՝ վեցանկյուն վուրցիտի և խորանարդային ցինկեբլենդի։ Վուրցիտի կառուցվածքը ամենակայունն է շրջակա միջավայրի պայմաններում և ամենատարածվածն է։ Ցինկեբլենդի ձևը կարող է կայունացվել՝ ցինկի օքսիդն աճեցնելով խորանարդային ցանցային կառուցվածք ունեցող հիմքերի վրա։ Երկու դեպքում էլ ցինկի և օքսիդային կենտրոնները քառանիստ են, որը Zn(II)-ի համար ամենաբնորոշ կառուցվածքն է։ Ցինկի օքսիդը վերածվում է քարաղի մոտիվի՝ մոտ 10 ԳՊա համեմատաբար բարձր ճնշման տակ։

Վեցանկյուն և ցինկեբլենդի պոլիմորֆները չունեն ինվերսիայի համաչափություն (բյուրեղի անդրադարձումը որևէ տրված կետի նկատմամբ այն չի վերածում ինքն իրեն)։ Սա և ցանցային համաչափության այլ հատկություններ հանգեցնում են վեցանկյուն և ցինկեբլենդի ցինկի օքսիդի պիեզոէլեկտրականությանը, և վեցանկյուն ցինկի օքսիդի պիրոլեկտրականությանը։

Վեցանկյուն կառուցվածքն ունի 6 մմ կետային խումբ (Հերման-Մոգենի նշում) կամ C6v (Շոենֆլիսի նշում), իսկ տարածական խումբը՝ P63mc կամ C6v4: Ցանցի հաստատուններն են՝ a = 3.25 Å և c = 5.2 Å; դրանց հարաբերակցությունը c/a ~ 1.60 մոտ է վեցանկյուն բջջի համար իդեալական արժեքին՝ c/a = 1.633: Ինչպես II-VI խմբի նյութերի մեծ մասում, ցինկի օքսիդում կապը հիմնականում իոնային է (Zn2+O2−)՝ Zn2+-ի համար համապատասխան 0.074 նմ և O2−-ի համար 0.140 նմ շառավղով: Այս հատկությունը բացատրում է վուրցիտային կառուցվածքի առաջացման նախընտրելիությունը, քան ցինկի խառնուրդային կառուցվածքի առաջացմանը, ինչպես նաև ցինկի օքսիդի ուժեղ պիեզոէլեկտրականությունը: Բևեռային Zn−O կապերի պատճառով ցինկի և թթվածնի հարթությունները էլեկտրականորեն լիցքավորված են: Էլեկտրական չեզոքությունը պահպանելու համար այդ հարթությունները վերականգնվում են ատոմային մակարդակում հարաբերական նյութերի մեծ մասում, բայց ոչ ցինկի օքսիդում. դրա մակերեսները  հարթ են, կայուն և չեն ցուցաբերում որևէ վերականգնում: Այնուամենայնիվ, վուրցոիդ կառուցվածքներ օգտագործող ուսումնասիրությունները բացատրեցին մակերեսային հարթության ծագումը և վերականգնման բացակայությունը ցինկի օքսիդ վուրցիտային մակերեսների վրա՝ ցինկի օքսիդ հարթությունների վրա լիցքերի ծագումից բացի:

### Մեխանիկական հատկություններ
Ցինկի օքսիդը հարաբերականորեն փափուկ նյութ է՝ Մոոսի սանդղակով մոտավորապես 4.5 կարծրությամբ: Դրա առաձգական հաստատուններն ավելի փոքր են, քան համապատասխան III-V կիսահաղորդիչներինը, ինչպիսին է GaN-ը: Ցինկի օքսիդի բարձր ջերմունակությունը և ջերմահաղորդականությունը, ցածր ջերմային ընդարձակումը և հալման բարձր ջերմաստիճանը նպաստավոր են խեցեգործության համար: Ցինկի օքսիդում E2 օպտիկական ֆոնոնը ցուցաբերում է անսովոր երկար կյանքի տևողություն՝ 133 պվ՝ 10 Կ ջերմաստիճանում:

Չորսանիստ կապերով կիսահաղորդիչների թվում նշվել է, որ ցինկի օքսիդն ունի ամենաբարձր պիեզոէլեկտրական տենզորը կամ առնվազն համեմատելի է GaN-ի և AlN-ի հետ: Այս հատկությունը այն դարձնում է տեխնոլոգիապես կարևոր բազմաթիվ պիեզոէլեկտրական կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են մեծ էլեկտրամեխանիկական կապ: Հետևաբար, ցինկի օքսիդը բարակ թաղանթի տեսքով եղել է ամենաուսումնասիրված և օգտագործվող ռեզոնատորային նյութերից մեկը բարակ թաղանթային ծավալային ակուստիկ ռեզոնատորների համար:

### Էլեկտրոնային և օպտիկական հատկություններ
Ցինկի օքսիդի դրական հատկությունները ներառում են լավ թափանցիկությունը, էլեկտրոնների բարձր շարժունակությունը, արգելված գոտու մեծ լայնությունը և սենյակային ջերմաստիճանում ուժեղ լյումինեսցենտումը: Այս հատկությունները ցինկի օքսիդը դարձնում են արժեքավոր մի շարք նորագույն կիրառությունների համար՝ թափանցիկ էլեկտրոդներ հեղուկ բյուրեղային էկրաններում, էներգախնայող կամ ջերմապաշտպան պատուհաններ, և էլեկտրոնիկայում՝ որպես բարակ թաղանթային տրանզիստորներ և լուսարձակող դիոդներ:

Ցինկի օքսիդը II-VI խմբի կիսահաղորդիչ է և ունի սենյակային ջերմաստիճանում մոտ 3.3 էՎ համեմատաբար լայն ուղղակի արգելված գոտի: Լայն արգելված գոտու հետ կապված առավելությունները ներառում են ավելի բարձր դիէլեկտրիկ ծակման լարումները, մեծ էլեկտրական դաշտերին դիմակայելու ունակությունը, ցածր էլեկտրոնային աղմուկը և բարձր ջերմաստիճանային ու բարձր հզորության պայմաններում աշխատանքը: Ցինկի օքսիդի արգելված գոտին կարող է հետագայում կարգավորվել մոտ 3–4 էՎ-ի սահմաններում՝ մագնեզիումի օքսիդի կամ կադմիումի օքսիդի հետ համաձուլմամբ: Այս մեծ արգելված գոտու շնորհիվ ջանքեր են գործադրվել ստեղծելու տեսանելի թափանցիկ արևային մարտկոցներ՝ օգտագործելով ցինկի օքսիդը որպես լույս կլանող շերտ: Սակայն այս արևային մարտկոցները ցածր արդյունավետ են:

Ցինկի օքսիդի մեծ մասն ունի n-տիպի բնույթ՝ նույնիսկ առանց դիտավորյալ լեգիրման: Ոչ ստեխիոմետրիկությունը սովորաբար այս n-տիպի բնույթի աղբյուրն է, սակայն թեման մնում է հակասական: Առաջարկվել է այլընտրանքային բացատրություն՝ հիմնված տեսական հաշվարկների վրա, ըստ որի՝ պատասխանատու են ջրածնի ոչ դիտավորյալ փոխարինող խառնուրդները: Վերահսկելի n-տիպի լեգիրումը հեշտությամբ ձեռք է բերվում ցինկը III խմբի տարրերով (օրինակ՝ ալյումին, գալիում, ինդիում) փոխարինելով կամ թթվածինը VII խմբի տարրերով (քլոր կամ յոդ) փոխարինելով:

Ցինկի օքսիդի հուսալի p-տիպի լեգիրումը մնում է դժվար: Այս խնդիրը բխում է p-տիպի լեգիրողների ցածր լուծելիությունից և առատ n-տիպի խառնուրդների կողմից դրանց փոխհատուցումից: Այս խնդիրը նկատվում է նաև GaN-ի և ZnSe-ի դեպքում: Ներհատուկ n-տիպի նյութում p-տիպի չափումը բարդանում է նմուշների անհամասեռությամբ:

p-լեգիրման ներկայիս սահմանափակումները սահմանափակում են ցինկի օքսիդի էլեկտրոնային և օպտոէլեկտրոնային կիրառությունները, որոնք սովորաբար պահանջում են n-տիպի և p-տիպի նյութերի անցումներ (junctions): Հայտնի p-տիպի լեգիրողները ներառում են I խմբի տարրեր լիթիում, նատրիում, կալիում, V խմբի տարրեր ազոտ, ֆոսֆոր և արսեն, ինչպես նաև պղինձը և արծաթը: Սակայն դրանցից շատերը ձևավորում են խորը ակցեպտորներ և սենյակային ջերմաստիճանում չեն ապահովում նշանակալի p-տիպի հաղորդականություն:

Ցինկի օքսիդի էլեկտրոնային շարժունակությունը մեծապես տատանվում է ջերմաստիճանի հետ և առավելագույնը կազմում է մոտ 2000 սմ2/(V·s) 80 Կ ջերմաստիճանում։ Անցքերի շարժունակության վերաբերյալ տվյալները սակավ են՝ արժեքները տատանվում են 5-30 սմ2/(V·s) միջակայքում։

Ցինկի օքսիդ սկավառակները, որոնք գործում են որպես վարիստոր, ակտիվ նյութ են լարման արգելակների մեծ մասում։

Ցինկի օքսիդը հայտնի է իր ուժեղ ոչ գծային օպտիկական հատկություններով, հատկապես մեծ քանակությամբ։ ցինկի օքսիդ նանոմասնիկների ոչ գծայինությունը կարող է ճշգրտվել դրանց չափսերին համապատասխան։

## Արտադրություն
Արդյունաբերական օգտագործման համար ցինկի օքսիդն արտադրվում է տարեկան 105 տոննա՝ երեք հիմնական գործընթացներով՝

### Անուղղակի գործընթաց
Անուղղակի կամ ֆրանսիական գործընթացում մետաղական ցինկը հալվում է գրաֆիտային հալոցքում և գոլորշիանում 907 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում (սովորաբար մոտ 1000 °C): Ցինկի գոլորշին ռեակցիայի մեջ է մտնում օդում առկա թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ցինկի օքսիդ, որին ուղեկցում է նրա ջերմաստիճանի անկումը և պայծառ լուսարձակումը: Ցինկի օքսիդի մասնիկները տեղափոխվում են սառեցման խողովակ և հավաքվում պարկերի մեջ: Այս անուղղակի մեթոդը տարածել է Փարիզի Էդմե Ժան ԼեԿլերը 1844 թվականին և, հայտնի է որպես ֆրանսիական գործընթաց: Դրա արտադրանքը սովորաբար բաղկացած է ագլոմերացված ցինկի օքսիդի մասնիկներից, որոնց միջին չափը 0.1-ից մինչև մի քանի միկրոմետր է: Քաշի առումով, աշխարհի ցինկի օքսիդի մեծ մասը արտադրվում է ֆրանսիական գործընթացով:

### Ուղղակի գործընթաց
Ուղղակի կամ ամերիկյան գործընթացը սկսվում է տարբեր աղտոտված ցինկի կոմպոզիտներից, ինչպիսիք են ցինկի հանքաքարերը կամ հալման գործարանի ենթամթերքները: Ցինկի նախորդները վերականգնվում են (ածխաջրածնային վերականգնում)՝ տաքացնելով ածխածնի աղբյուրով, ինչպիսին է անտրացիտը, ցինկի գոլորշի ստանալու համար, որը հետո օքսիդացվում է, ինչպես անուղղակի գործընթացում: Սկզբնական նյութի ցածր մաքրության պատճառով, վերջնական արտադրանքը նաև ավելի ցածր որակի է ուղղակի գործընթացում՝ անուղղակիի համեմատ:

### Թաց քիմիական գործընթաց
Արդյունաբերական արտադրության փոքր ծավալը ներառում է խոնավ քիմիական գործընթացներ, որոնք սկսվում են ցինկի աղերի ջրային լուծույթներից, որոնցից նստվածք է տրվում ցինկի կարբոնատ կամ ցինկի հիդրօքսիդ: Այնուհետև պինդ նստվածքը կալցինացվում է մոտ 800 °C ջերմաստիճանում:

### Լաբորատոր սինթեզ
Սինթետիկ ցինկի օքսիդ բյուրեղների կարմիր և կանաչ գույները առաջանում են թթվածնի թափուր տեղերի տարբեր կոնցենտրացիաներից: Գոյություն ունեն բազմաթիվ մասնագիտացված մեթոդներ ցինկի օքսիդ ստանալու համար՝ գիտական ​​ուսումնասիրությունների և նեղ կիրառությունների համար: Այս մեթոդները կարող են դասակարգվել ստացված ցինկի օքսիդ ձևի (մեծածավալ, բարակ թաղանթ, նանոլար), ջերմաստիճանի («ցածր», այսինքն՝ սենյակային ջերմաստիճանին մոտ կամ «բարձր», այսինքն՝ T ~ 1000 °C), գործընթացի տեսակի (գոլորշիների նստեցում կամ աճ լուծույթից) և այլ պարամետրերի միջոցով:Մեծ բյուրեղները կարող են աճեցվել գազի փոխադրման, հիդրոթերմալ սինթեզի, կամ հալույթի միջոցով:  Ցինկի օքսիդի բարձր գոլորշիների ճնշման պատճառով, հալույթից աճը խնդրահարույց է: Գազի փոխադրման միջոցով աճը դժվար է վերահսկել, ուստի հիդրոթերմալ մեթոդը մնում է որպես նախընտրելի: Բարակ թաղանթները կարող են ստացվել տարբեր մեթոդներով, ներառյալ քիմիական գոլորշու նստեցումը, մետաղաօրգանական գոլորշու փուլի էպիտաքսիան, էլեկտրոդեզոդեզիան, փոշիացումը, ցողման պիրոլիզը, ջերմային օքսիդացումը, սոլ-գել սինթեզը, ատոմային շերտային նստեցումը և իմպուլսային լազերային նստեցումը։

Ցինկի օքսիդը կարող է մեծ քանակությամբ ստացվել ցինկի միացություններից, հիմնականում ցինկի ացետատից, նստեցման միջոցով տարբեր լուծույթներում, ինչպիսիք են ջրային նատրիումի հիդրօքսիդը կամ ջրային ամոնիումի կարբոնատը։ Գրականության մեջ 2000 թվականից ի վեր բնութագրվող սինթետիկ մեթոդները նպատակ ունեն ստանալ ցինկի օքսիդ մասնիկներ՝ բարձր մակերեսային մակերեսով և նվազագույն չափի բաշխմամբ, ներառյալ նստեցման, մեխանոքիմիական, սոլ-գել, միկրոալիքային և էմուլսիոն մեթոդները։

### Ցինկի օքսիդ նանոկառուցվածքներ
Ցինկի օքսիդի նանոկառուցվածքները կարող են սինթեզվել տարբեր ձևաբանությունների մեջ, ներառյալ նանոհաղորդալարերը, նանոձողերը, քառոտանիները, նանոգոտիները, նանոծաղիկները, նանոմասնիկները և այլն: Նանոկառուցվածքները կարող են ստացվել վերը նշված տեխնիկաների մեծ մասով, որոշակի պայմաններում, ինչպես նաև գոլորշի-հեղուկ-պինդ մեթոդով: Սինթեզը սովորաբար իրականացվում է մոտ 90°C ջերմաստիճանում, ցինկի նիտրատի և հեքսամինի հավասարամոլային ջրային լուծույթում, վերջինս ապահովում է հիմնային միջավայրը: Որոշակի հավելումներ, ինչպիսիք են պոլիէթիլենգլիկոլը կամ պոլիէթիլենիմինը, կարող են բարելավել ցինկի օքսիդ նանոհաղորդալարերի ասպեկտային հարաբերակցությունը:  ցինկի օքսիդ նանոհաղորդալարերի խառնուրդը իրականացվել է աճեցման լուծույթին այլ մետաղական նիտրատներ ավելացնելով: Արդյունքում ստացված նանոկառուցվածքների ձևաբանությունը կարող է կարգավորվել՝ փոխելով նախորդի կազմին (օրինակ՝ ցինկի կոնցենտրացիան և pH-ը) կամ ջերմային մշակմանը (օրինակ՝ ջերմաստիճանը և տաքացման արագությունը) վերաբերող պարամետրերը:

Նախապես ցանված սիլիցիումի, ապակու և գալիումի նիտրիդային հիմքերի վրա դասավորված ցինկի օքսիդ նանոհաղորդալարեր են աճեցվել՝ օգտագործելով ջրային ցինկի աղեր, ինչպիսիք են ցինկի նիտրատը և ցինկի ացետատը, հիմնային միջավայրերում: Ցինկի օքսիդով նախնական ցանման հիմքերը ստեղծում են տեղամասեր ցինկի օքսիդ բյուրեղի համասեռ միջուկագոյացման համար սինթեզի ընթացքում: Նախապես ցանման տարածված մեթոդները ներառում են ցինկի ացետատի բյուրեղների տեղում ջերմային քայքայումը, ցինկի օքսիդ նանոմասնիկների պտտվող ծածկույթը և ֆիզիկական գոլորշու նստեցման մեթոդների կիրառումը՝ ցինկի օքսիդ բարակ թաղանթներ նստեցնելու համար: Նախապես ցանումը կարող է իրականացվել վերևից ներքև նախշավորման մեթոդների, ինչպիսիք են էլեկտրոնային ճառագայթային լիտոգրաֆիան և նանոսֆերային լիտոգրաֆիան, հետ համատեղ՝ աճից առաջ միջուկագոյացման տեղամասերը նշելու համար: Դասավորված ցինկի օքսիդ նանոհաղորդալարերը կարող են օգտագործվել ներկանյութով զգայունացված արևային մարտկոցներում և դաշտային ճառագայթման սարքերում:

## Կիրառություններ
Ցինկի օքսիդի փոշու կիրառությունները բազմաթիվ են: Կիրառությունների մեծ մասը օգտագործում է օքսիդի ռեակտիվությունը որպես ցինկի այլ միացությունների նախորդ: Նյութագիտության կիրառությունների համար ցինկի օքսիդն ունի բարձր բեկման ցուցիչ, բարձր ջերմահաղորդականություն, կապող, հակաբակտերիալ և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից պաշտպանող հատկություններ: Հետևաբար, այն ավելացվում է նյութերի և արտադրանքի մեջ, ներառյալ պլաստմասսա, կերամիկա, ապակի, ցեմենտ, ռետին, քսանյութեր, ներկեր, քսուքներ, սոսինձ, կնքանյութեր, բետոնի արտադրություն, գունանյութեր, սնունդ, մարտկոցներ, ֆերիտներ և կրակմարիչներ:

### Ռետինային արդյունաբերություն
Ցինկի օքսիդի օգտագործման 50%-ից 60%-ը կատարվում է ռետինային արդյունաբերության մեջ: Ցինկի օքսիդը ստեարինաթթվի հետ միասին օգտագործվում է ռետինի ծծմբային վուլկանացման մեջ: ցինկի օքսիդ հավելումները նանոմասնիկների տեսքով օգտագործվում են ռետինում որպես գունանյութ և դրա դիմացկունությունը բարձրացնելու համար, և օգտագործվել են կոմպոզիտային ռետինե նյութերում, ինչպիսիք են մոնտմորիլոնիտի վրա հիմնվածները՝ մանրէասպան հատկություններ հաղորդելու համար։

### Կերամիկական արդյունաբերություն
Կերամիկական արդյունաբերությունը սպառում է ցինկի օքսիդի զգալի քանակություն, մասնավորապես՝ կերամիկական փայլի և ֆրիտային կոմպոզիցիաներում: Ցինկի օքսիդի համեմատաբար բարձր ջերմունակությունը, ջերմահաղորդականությունը և բարձր ջերմաստիճանային կայունությունը՝ զուգորդված համեմատաբար ցածր ընդարձակման գործակցի հետ, կերամիկայի արտադրության մեջ ցանկալի հատկություններ են: Ցինկի օքսիդն ազդում է փայլերի, էմալների և կերամիկական կոմպոզիցիաների հալման կետի և օպտիկական հատկությունների վրա: Ցինկի օքսիդը, որպես ցածր ընդարձակման, երկրորդային հոսք, բարելավում է փայլերի առաձգականությունը՝ նվազեցնելով մածուցիկության փոփոխությունը ջերմաստիճանի կախվածությունից և օգնում է կանխել ճաքերի առաջացումը և դողալը: BaO-ն և PbO-ն ցինկի օքսիդով փոխարինելով՝ ջերմունակությունը նվազում է, իսկ ջերմահաղորդականությունը՝ մեծանում: Ցինկը փոքր քանակությամբ բարելավում է փայլուն և փայլուն մակերեսների զարգացումը: Այնուամենայնիվ, չափավորից մինչև բարձր քանակությամբ այն առաջացնում է անփայլ և բյուրեղային մակերեսներ: Ինչ վերաբերում է գույնին, ցինկն ունի բարդ ազդեցություն:

### Բժշկություն
#### Մաշկի բուժում
Ցինկի օքսիդը, 0.5% երկաթի (III) օքսիդի (Fe2O3) հետ խառնուրդում, կոչվում է Կալամին և օգտագործվում է կալամինային լոսյոնում՝ մաշկի տեղային բուժման համար: Պատմականորեն, Կալամին անվանումը վերագրվել է մի հանքանյութի, որը պարունակում էր ցինկ, որն օգտագործվում էր փոշու տեսքով որպես դեղամիջոց, բայց 1803 թվականին պարզվել է, որ կալամին անվանումով նկարագրված հանքանյութը իրականում սմիթսոնիտի և հեմիմորֆիտ ցինկի միներալների խառնուրդ է: Ցինկի օքսիդը լայնորեն օգտագործվում է մաշկի տարբեր հիվանդությունների բուժման համար, այդ թվում՝ ատոպիկ մաշկաբորբի, կոնտակտային դերմատիտի, էկզեմայի պատճառով քոր առաջացնող մաշկի, տակդիրային ցանի և ակնեի բուժման համար: Այն օգտագործվում է այնպիսի արտադրանքներում, ինչպիսիք են մանկական ցանափոշին և պաշտպանիչ քսուքները՝ տակդիրային ցանի բուժման համար, կալամինային քսուքը, թեփի դեմ շամպունները և հակասեպտիկ քսուքները: Այն հաճախ համակցվում է գերչակի յուղի հետ՝ մեղմացնող և տտիպացնող միջոց ստանալու համար, ցինկը և գերչակի յուղի քսուքը, որոնք սովորաբար օգտագործվում են նորածինների բուժման համար:

Այն նաև ժապավենի բաղադրիչ է (կոչվում է «ցինկի օքսիդային ժապավեն»), որն օգտագործվում է մարզիկների կողմից որպես վիրակապ՝ մարզումների ժամանակ փափուկ հյուսվածքների վնասումը կանխելու համար։

#### Հակաբակտերիալ
Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է բերանի լվացման միջոցներում և ատամի մածուկներում որպես հակաբակտերիալ միջոց, որը խորհուրդ է տրվում կանխել ատամնափառի և ատամնաքարի առաջացումը, և բերանի խոռոչում ցնդող գազերի և ցնդող ծծմբային միացությունների (VSC) նվազեցման միջոցով վատ շունչը վերահսկելու համար: Ցինկի օքսիդի կամ ցինկի աղերի հետ մեկտեղ, այս միջոցները սովորաբար պարունակում են նաև այլ ակտիվ բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ցետիլպիրիդինիումի քլորիդը, քսիլիտոլը,հինոկիտիոլը, եթերային յուղերը և բույսերի քաղվածքները: Ցինկի օքսիդի փոշին ունի հոտազերծող և հակաբակտերիալ հատկություններ:

Ցինկի օքսիդն ավելացվում է բամբակյա գործվածքին, ռետինին, բերանի խոռոչի խնամքի միջոցներին, և սննդի փաթեթավորմանը: Մանր մասնիկների ուժեղացված հակաբակտերիալ ազդեցությունը, համեմատած մեծածավալ նյութի հետ, բացառիկ չէ միայն ցինկի օքսիդի համար և նկատվում է այլ նյութերի, ինչպիսիք են արծաթը: Ցինկի օքսիդի հակաբակտերիալ ազդեցության մեխանիզմը տարբեր կերպ է նկարագրվել՝ ռեակտիվ թթվածնային տեսակների առաջացում, Zn2+ իոնների արտազատում և նանոմասնիկների կողմից մանրէային բջջային թաղանթի ընդհանուր խանգարում:

#### Արևապաշտպան քսուք
Ցինկի օքսիդն օգտագործվում է արևապաշտպան քսուքներում՝ ուլտրամանուշակագույն լույսը կլանելու համար: Այն ամենալայն սպեկտրի UVA և UVB կլանիչն է, որը հաստատվել է որպես արևապաշտպան քսուք ԱՄՆ Սննդի և դեղերի վարչության (FDA) կողմից, և լիովին ֆոտոկայուն է: Արևապաշտպան քսուքում որպես բաղադրիչ օգտագործվելիս ցինկի օքսիդը արգելափակում է ուլտրամանուշակագույն լույսի ինչպես UVA (320–400 նմ), այնպես էլ UVB (280–320 նմ) ​​ճառագայթները: Ցինկի օքսիդը և մյուս ամենատարածված ֆիզիկական արևապաշտպան քսուքը՝ տիտանի երկօքսիդը, համարվում են ոչ գրգռիչ, ոչ ալերգիկ և ոչ կոմեդոգեն: Սակայն ցինկի օքսիդից ստացված ցինկը փոքր-ինչ ներծծվում է մաշկի մեջ:

Շատ արևապաշտպան քսուքներ օգտագործում են ցինկի օքսիդի նանոմասնիկներ (տիտանի երկօքսիդի նանոմասնիկների հետ միասին), քանի որ նման փոքր մասնիկները չեն ցրում լույսը և, հետևաբար, սպիտակ չեն թվում: Նանոմասնիկները մաշկի մեջ չեն ներծծվում սովորական չափի ցինկի օքսիդի մասնիկներից ավելի շատ և ներծծվում են միայն մաշկի արտաքին շերտում, բայց ոչ մարմնում։

#### Ատամների վերականգնում
Երբ խառնվում է էվգենոլի հետ, առաջանում է ցինկի օքսիդ՝ էվգենոլ, որը կիրառություն ունի որպես վերականգնողական և ատամնաբուժության մեջ։

### Սննդային հավելում
Ցինկի օքսիդը ավելացվում է բազմաթիվ սննդամթերքների, այդ թվում՝ նախաճաշի շիլաների, որպես ցինկի աղբյուր, որը անհրաժեշտ սննդանյութ է։ Ցինկը կարող է ավելացվել սննդին ցինկի օքսիդի նանոմասնիկների տեսքով կամ որպես ցինկի սուլֆատ, ցինկի գլյուկոնատ, ցինկի ացետատ կամ ցինկի ցիտրատ։ Որոշ սննդամթերքներ նաև պարունակում են ցինկի օքսիդի հետքեր, նույնիսկ եթե այն նախատեսված չէ որպես սննդանյութ։

### Գունանյութ
Ցինկի օքսիդը (սպիտակ ցինկ) օգտագործվում է որպես գունանյութ ներկերում և ավելի անթափանց է, քան լիթոպոնը, բայց ավելի քիչ անթափանց, քան տիտանի երկօքսիդը։ Այն նաև օգտագործվում է թղթի ծածկույթներում։ Չինական սպիտակը ցինկի սպիտակի հատուկ տեսակ է, որն օգտագործվում է նկարիչների գունանյութերում։ Ցինկի սպիտակի օգտագործումը որպես գունանյութ յուղաներկում սկսվել է 18-րդ դարի կեսերին։ Այն մասամբ փոխարինել է թունավոր կապարե սպիտակին և օգտագործվել է այնպիսի նկարիչների կողմից, ինչպիսիք են Բյոկլինը, Վան Գոգը, Մանեն, Մունկը և ուրիշներ, չնայած որոշ նկարիչների ներկերի արտադրողներ այն աստիճանաբար հանում են օգտագործումից՝ յուղերի մեջ փխրուն և անկայուն ներկի թաղանթներ առաջացնելու հակվածության պատճառով։ Այն նաև հանքային դիմահարդարման հիմնական բաղադրիչ է։

### Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների կլանիչ
Միկրոնացված և նանոմասնաձև ցինկի օքսիդը ապահովում է ուժեղ պաշտպանություն UVA և UVB ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից, ուստի օգտագործվում է արևապաշտպան քսուքներում, ինչպես նաև տիեզերքում օգտագործելու և եռակցման ժամանակ պաշտպանելու համար նախատեսված ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից պաշտպանող արևային ակնոցներում, ըստ Jet Propulsion Laboratory (JPL)-ի գիտնականների հետազոտությունների։

### Մետաղական ծածկույթներ
Ցինկի օքսիդի փոշի պարունակող ներկերը վաղուց օգտագործվել են որպես մետաղների հակակոռոզիոն ծածկույթներ: Դրանք հատկապես արդյունավետ են ցինկապատ երկաթի համար: Երկաթը դժվար է պաշտպանել, քանի որ դրա ռեակտիվությունը օրգանական ծածկույթների հետ հանգեցնում է փխրունության և կպչունության պակասի: Ցինկի օքսիդային ներկերը պահպանում են իրենց ճկունությունը և կպչունությունը նման մակերեսների վրա երկար տարիներ:

Ալյումինով, գալիումով կամ ինդիումով խառնված բարձր n-տիպի ցինկի օքսիդը թափանցիկ է և հաղորդիչ (թափանցիկություն՝ ~90%, ամենացածր դիմադրություն՝ ~10−4 Ω·սմ): 

Ցինկի օքսիդ ծածկույթները օգտագործվում են էներգախնայող կամ ջերմապաշտպան պատուհանների համար: Ծածկույթը թույլ է տալիս սպեկտրի տեսանելի մասը ներս մտնել, բայց կամ անդրադարձնում է ինֆրակարմիր (ԻԿ) ճառագայթումը սենյակ (էներգախնայողություն), կամ չի թողնում ԻԿ ճառագայթումը սենյակ մտնել (ջերմային պաշտպանություն), կախված նրանից, թե պատուհանի որ կողմում է այն ծածկված:

Պլաստմասսաները, ինչպիսիք են պոլիէթիլեն-նաֆթալատը, կարող են պաշտպանվել ցինկի օքսիդի ծածկույթով։ Ծածկույթը նվազեցնում է թթվածնի դիֆուզիան պոլիէթիլեն-նաֆթալատի միջոցով։ Ցինկի օքսիդի շերտերը կարող են օգտագործվել նաև պոլիկարբոնատի վրա բացօթյա կիրառություններում։ Ծածկույթը պաշտպանում է պոլիկարբոնատը արևային ճառագայթումից և նվազեցնում է դրա օքսիդացման արագությունը և լուսադեղնացումը:

### Կոռոզիայի կանխարգելում միջուկային ռեակտորներում
64Zn-ով (64 ատոմային զանգվածով ցինկի իզոտոպ) քայքայված ցինկի օքսիդը օգտագործվում է միջուկային ճնշման տակ գտնվող ջրային ռեակտորներում կոռոզիայի կանխարգելման համար: Քայքայումը անհրաժեշտ է, քանի որ 64Zn-ը ռեակտորի նեյտրոնների ճառագայթման տակ վերածվում է ռադիոակտիվ 65Zn-ի:

### Մեթանի ռեֆորմինգ
Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է որպես նախնական մշակման փուլ՝ բնական գազից ջրածնի սուլֆիդը (H2S) հեռացնելու համար՝ մեթանի ռեֆորմատորից առաջ ցանկացած ծծմբային միացության հիդրոգենացումից հետո, որը կարող է թունավորել կատալիզատորը: Մոտ 230–430 °C (446–806 °F) ջերմաստիճաններում H2S-ը վերածվում է ջրի հետևյալ ռեակցիայի միջոցով:
:H2S + ZnO  → H2O + ZnS

### Էլեկտրոնիկա

Ցինկի օքսիդն ունի լայն ուղիղ գոտիական բացվածք (3.37 էՎ կամ 375 նմ սենյակային ջերմաստիճանում): Հետևաբար, դրա ամենատարածված պոտենցիալ կիրառությունները լազերային դիոդներում և լուսադիոդներում են: Ավելին, ցինկի օքսիդում հայտնաբերվել են գերարագ ոչ գծայինություններ և լուսահաղորդական ֆունկցիաներ: Ցինկի օքսիդի որոշ օպտոէլեկտրոնային կիրառություններ համընկնում են GaN-ի հետ, որն ունի նմանատիպ գոտիական բացվածք (~3.4 էՎ սենյակային ջերմաստիճանում): GaN-ի համեմատ ցինկի օքսիդն ունի ավելի մեծ էքսիտոնային կապի էներգիա (~60 մէՎ, սենյակային ջերմաստիճանի ջերմային էներգիայի 2.4 անգամ), ինչը հանգեցնում է ցինկի օքսիդից սենյակային ջերմաստիճանում պայծառ ճառագայթման: Ցինկի օքսիդը կարող է համակցվել GaN-ի հետ LED կիրառությունների համար: Օրինակ, թափանցիկ հաղորդիչ օքսիդային շերտը և ցինկի օքսիդ նանոկառուցվածքները ապահովում են լույսի ավելի լավ անջատում: Ցինկի օքսիդի այլ հատկություններից են բարձր էներգիայի ճառագայթման նկատմամբ կայունությունը և թաց քիմիական փորագրմամբ նախշավորվելու ունակությունը: Ճառագայթային դիմադրությունը ցինկի օքսիդը դարձնում է տիեզերական կիրառությունների համար հարմար թեկնածու: Նանոկառուցվածքային ցինկի օքսիդն արդյունավետ միջավայր է թե՛ փոշու, թե՛ պոլիկրիստալային ձևերով պատահական լազերներում, իր բարձր բեկման ցուցիչի և վերը նշված լույսի ճառագայթման հատկությունների շնորհիվ։

### Գազային սենսորներ
Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է կիսահաղորդչային գազային սենսորներում՝ օդային միացություններ, ինչպիսիք են ջրածնի սուլֆիդը, ազոտի երկօքսիդը և ցնդող օրգանական միացությունները, հայտնաբերելու համար: Ցինկի օքսիդը կիսահաղորդիչ է, որը n-դոգվում է վերականգնող միացությունների ադսորբցիայի միջոցով, ինչը նվազեցնում է հայտնաբերված էլեկտրական դիմադրությունը սարքի միջոցով՝ նման լայնորեն օգտագործվող անագի օքսիդային կիսահաղորդչային գազային սենսորներին: Այն ձևավորվում է նանոկառուցվածքների, ինչպիսիք են բարակ թաղանթները, նանոմասնիկները, նանոսյուները կամ նանոհաղորդալարերը՝ գազերի հետ փոխազդեցության համար մեծ մակերես ապահովելու համար: Սենսորները ընտրողական են դառնում որոշակի գազերի համար՝ դոգելով կամ մակերեսին կցելով նյութեր, ինչպիսիք են կատալիտիկ ազնիվ մետաղները:

## Ակնկալվող կիրառություններ
### Թափանցիկ էլեկտրոդներ
Ալյումինով լեգիրված ցինկի օքսիդ շերտերը օգտագործվում են որպես թափանցիկ էլեկտրոդներ: Ցինկի և ալյումինի բաղադրիչները շատ ավելի էժան են և պակաս թունավոր՝ համեմատած ընդհանուր առմամբ օգտագործվող ինդիումի անագի օքսիդի (ITO) հետ: Մեկ կիրառություն, որը սկսել է առևտրային առումով հասանելի լինել, ցինկի օքսիդի օգտագործումն է որպես արևային մարտկոցների կամ հեղուկ բյուրեղային էկրանների առջևի կոնտակտ:

Թափանցիկ բարակ թաղանթային տրանզիստորները կարող են արտադրվել ցինկի օքսիդով: Որպես դաշտային էֆեկտի տրանզիստորներ, դրանք կարիք չունեն p-n միացման, այդպիսով խուսափելով ցինկի օքսիդի p-տիպի լեգիրման խնդրից: Դաշտային էֆեկտի տրանզիստորներից մի քանիսը նույնիսկ օգտագործում են ցինկի օքսիդ նանոձողեր որպես հաղորդիչ ալիքներ:

### Պիեզոէլեկտրականություն
Ցինկի օքսիդով պատված տեքստիլ մանրաթելերի պիեզոէլեկտրականությունը ցույց է տվել, որ կարող է ստեղծել ինքնուրույն աշխատող նանոհամակարգեր՝ քամու կամ մարմնի շարժումներից առաջացող ամենօրյա մեխանիկական լարվածության պայմաններում:

### Ֆոտոկատալիզ
Ցինկի օքսիդը մակրո- և նանո-  սկզբունքորեն կարող է օգտագործվել որպես էլեկտրոդ ֆոտոկատալիզում, հիմնականում որպես անոդ կանաչ քիմիայի կիրառություններում: Որպես ֆոտոկատալիզատոր, ցինկի օքսիդը ռեակցիայի մեջ է մտնում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ և օգտագործվում է ֆոտոքայքայման ռեակցիաներում՝ շրջակա միջավայրից օրգանական աղտոտիչները հեռացնելու համար: Այն նաև օգտագործվում է ֆոտոքիմիական ռեակցիաներում օգտագործվող կատալիզատորները փոխարինելու համար, որոնք սովորաբար պահանջում են թանկարժեք կամ անհարմար ռեակցիայի պայմաններ՝ ցածր ելքով:

### Այլ
Ցինկի օքսիդ նանոձողերի սրածայր ծայրերը կարող են օգտագործվել որպես դաշտային ճառագայթիչներ:

Ցինկի օքսիդը խոստումնալից անոդային նյութ է լիթիում-իոնային մարտկոցների համար, քանի որ այն էժան է, կենսահամատեղելի և էկոլոգիապես մաքուր։ Ցինկի օքսիդն ունի ավելի բարձր տեսական տարողություն (978 մԱժ գ−1), քան շատ այլ անցումային մետաղների օքսիդներ, ինչպիսիք են CoO-ն (715 մԱժ գ−1), NiO-ն (718 մԱժ գ−1) և CuO-ն (674 մԱժ գ−1)։ Ցինկի օքսիդը նաև օգտագործվում է որպես էլեկտրոդ սուպերկոնդենսատորներում։

## Անվտանգություն
Որպես սննդային հավելանյութ՝ ցինկի օքսիդը գտնվում է ԱՄՆ Սննդի և դեղերի վարչության սահմանած անվտանգ նյութերի ցանկում:

Ցինկի օքսիդն ինքնին ոչ թունավոր է, սակայն վտանգավոր է ցինկի օքսիդի բարձր կոնցենտրացիաների գոլորշիներ ներշնչելը, ինչպիսիք են ցինկը կամ ցինկի համաձուլվածքները բարձր ջերմաստիճանում հալվելուց և օքսիդացվելուց առաջացողները։ Այս խնդիրը առաջանում է արույր պարունակող համաձուլվածքներ հալեցնելիս, քանի որ արույրի հալման կետը մոտ է ցինկի եռման կետին։ Ցինկի օքսիդի ներշնչումը, որը կարող է առաջանալ ցինկապատ պողպատի եռակցման ժամանակ, կարող է հանգեցնել մետաղական գոլորշու տենդի կոչվող հիվանդության:

Արևապաշտպան քսուքների այն բանաձևերում, որոնք համատեղում էին ցինկի օքսիդը փոքր մոլեկուլային ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների կլանիչների հետ, ուլտրամանուշակագույն լույսը առաջացնում էր փոքր մոլեկուլային ճառագայթների կլանիչների ֆոտոքայքայում և թունավորություն զեբրաձկան սաղմնային փորձարկումներում:

## Ծանոթագրություններ

## Գրականություն

*

* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## Արտաքին հղումներ
*Zincite properties
*International Chemical Safety Card 0208.
*NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards.
*Zinc white pigment at ColourLex

Կատեգորիա:Անօրգանական միացություններ
Կատեգորիա:Անօրգանական քիմիա
Կատեգորիա:Ատամնաբուժություն
Կատեգորիա:Բժշկություն
Կատեգորիա:Գունանյութեր
Կատեգորիա:Դեղամիջոցներ այբբենական կարգով
Կատեգորիա:Թթվածնային միացություններ
Կատեգորիա:Կիսահաղորդիչներ
Կատեգորիա:Կիսահաղորդչային նյութեր
Կատեգորիա:Ներկանյութեր
Կատեգորիա:Ցինկ
Կատեգորիա:Ցինկի միացություններ
Կատեգորիա:Քիմիա
Կատեգորիա:Քիմիական միացություններ
Կատեգորիա:Օքսիդներ