أكسيد الزنك (ZnO) الفورمولا ، خصائص واستخدامات

ال أكسيد الزنك هو مركب كيميائي لصيغة ZnO. وهو مركب كيميائي غير عضوي يستخدم كمكون في الأدوية دون وصفة طبية. كما أنها تستخدم بشكل رئيسي كمادة مضافة في أصباغ وأشباه الموصلات في مختلف الصناعات.

يوجد أكسيد الزنك في الطبيعة في الزنكيت ، وهو معدن يوجد أساسًا في ولاية نيو جيرسي بالولايات المتحدة الأمريكية. يحتوي الزنكيت على هيكل بلوري سداسي (mindat.org ومعهد هدسون للمعادن ، 2017).

هناك العديد من العمليات لتجميع أكسيد الزنك ، والطرق الرئيسية هي الطريقة الفرنسية والأمريكية.

في العملية الفرنسية ، يتبخر الزنك المعدني ويتأكسد البخار بالهواء المسخن. تستخدم العملية الأمريكية مركبات مختلفة من الزنك الخام ، والتي يتم تقليلها بواسطة الكربون ، وتنتج أبخرة الزنك. بعد ذلك ، تتأكسد أبخرة الزنك مع وجود الأكسجين الموجود في الهواء ، على غرار العملية الفرنسية.

هناك طريقة أخرى لتجميع أكسيد الزنك وهي العملية الرطبة ، والتي تتكون في تنقية الكبريتات أو كلوريد الزنك من خلال هطول الأمطار باستخدام كربونات. ثم يتم تكليس الراسب للحصول على أكسيد الزنك (صيغة أكسيد الزنك ، S.F).

ZnSO₄ + ناكو₃ → ZnCO₃ + ناسو₄ → ZnO + CO₂ (800 درجة مئوية).

مؤشر

• 1 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
• 2 التفاعل والمخاطر
• 3 جسيمات نانوية
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 1 - الطب
  • 4.2 2- صناعة المطاط
  • 4.3 3- أصباغ ودهانات
  • 4.4 4- الخلايا الشمسية
  • 4.5 5- كهرضغطية
  • 4.6 6- استخدامات أخرى
• 5 المراجع

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

أكسيد الزنك هو مادة صلبة بلون أبيض بدون رائحة ونكهة مريرة (المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، 2017). يظهر مظهره في الشكل 2.

يحتوي أكسيد الزنك على هيكلين محتملين: سداسي ومكعب ، ولكن البلورات السداسية هي الأكثر شيوعًا. يبلغ الوزن الجزيئي للمركب 81.38 جم / مول وكثافة 5.606 جم / مل. درجة انصهارها هي 1975 درجة مئوية ، حيث تبدأ في التحلل (الجمعية الملكية للكيمياء ، 2015).

ZnO هو أكسيد مذبذب يمكن أن يذوب في الأحماض أو القلويات من خلال التفاعلات:

ZnO + 2H⁺ → الزنك⁺² + H₂O

ZnO + 2OH^- → الزنك⁺² + H₂O

أكسيد الزنك غير قابل للذوبان في الماء (0.0004 جم لكل 100 مل من الماء عند 17 درجة مئوية). تنتج القابلية للذوبان المنخفضة التي تنتجها المحاليل المائية المحايدة في الأس الهيدروجيني. يتفاعل بعنف مع غبار الألمنيوم والمغنيسيوم مسبباً خطر الحريق والانفجار.

المخاليط الحميمة من أكسيد الزنك والمطاط المكلور مع أو بدون الهيدروكربونات أو المذيبات المكلورة تتفاعل بعنف ، حتى بشكل متفجر عند تسخينها.

تؤدي الإضافة البطيئة لأكسيد الزنك لتغطية سطح ورنيش زيت الكتان إلى توليد الحرارة والإشعال (CAMEO ، 2016).

التفاعل والمخاطر

أكسيد الزنك هو مركب مستقر غير قابل للاشتعال ولا يظهر أي تعارض مع المركبات الكيميائية الأخرى ، ولكن عند تسخينه ، ينبعث أبخرة سامة. المركب ليس سامًا أو خطيرًا عند تناوله أو عند ملامسته للجلد أو العينين ، ومع ذلك يمثل المركب خطرًا عن طريق الاستنشاق.

يمكن الوصول إلى تركيز ضار للجزيئات في الهواء بسرعة ، خاصة بالنسبة لجزيئات أكسيد الزنك. استنشاق الأبخرة يمكن أن يسبب حمى الدخان المعدنية مع الأعراض التالية:

• ألم الحنجرة
• صداع
• حمى أو ارتفاع درجة حرارة الجسم
• غثيان
• قيء
• ضعف
• برد
• ألم عضلي.

المادة مثل الدخان تهيج الجهاز التنفسي. الآثار قد تتأخر. لا تظهر أعراض حمى الدخان المعدني إلا بعد ساعات قليلة (NIOSH ، 2015).

في حالة الاستنشاق ، يجب السماح للضحية بالراحة في منطقة جيدة التهوية. إذا كان الاستنشاق شديدًا ، يجب نقل الضحية إلى منطقة آمنة في أسرع وقت ممكن.

قم بفك الملابس الضيقة مثل طوق القميص ، والأحزمة أو ربط العنق إذا وجدت الضحية صعوبة في التنفس ، يجب إعطاء الأكسجين.

إذا لم تتنفس الضحية ، يتم إجراء إنعاش من الفم إلى الفم. مع الأخذ في الاعتبار دائمًا أنه قد يكون من الخطورة على الشخص الذي يقدم المساعدة في إنعاش الفم إلى الفم عندما تكون المادة المستنشقة سامة أو معدية أو متآكلة (أكسيد مادة بيانات السلامة ، أكسيد الزنك ، 2013).

على الرغم من استخدام أكسيد الزنك كدواء ، إلا أنه شديد السمية للبيئة ، خاصة بالنسبة للكائنات المائية. يجب اتخاذ تدابير فورية للحد من انتشارها على البيئة وفقًا للوائح المعمول بها.

النانوية

تعمل تقنية النانو اليوم في مختلف مجالات العلوم من خلال عملها على المواد والأجهزة التي تستخدم تقنيات مختلفة لقياس النانومتر (Vaseem Mohammad (Ph.D.) ، 2010).

الجسيمات النانوية هي جزء من المواد النانوية التي يتم تعريفها على أنها جزيئات فردية يبلغ قطرها 1-100 نانومتر.

منذ السنوات الأخيرة، كانت جزيئات المواد المشتركة لتطوير التطبيقات الجديدة المتطورة في مجال الاتصالات وتخزين الطاقة، والكشف، وتخزين البيانات، والبصريات، ونقل، وحماية البيئة، ومستحضرات التجميل، وعلم الأحياء والطب لما لها من الخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية هامة.

على وجه الخصوص ، تنشأ الخصائص الفريدة للجزيئات النانوية وفائدتها أيضًا من مجموعة متنوعة من السمات ، بما في ذلك الحجم المتماثل للجزيئات النانوية والجزيئات الحيوية مثل البروتينات وأحماض النيوكليوتيد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيع الجسيمات النانوية بمجموعة واسعة من المعادن.

جزيئات أكسيد المعادن ، بما في ذلك أكسيد الزنك ، هي منصات متعددة الاستخدامات للتطبيقات الطبية الحيوية والتدخل العلاجي.

هناك حاجة ملحة لتطوير فئات جديدة من العوامل المضادة للسرطان ، وتظهر الدراسات الحديثة أن المواد النانوية ZnO واعدة للغاية (John W. Rasmussen ، 2010).

هذه الجسيمات النانوية لها خصائص الترشيح المضادة للبكتيريا ، المضادة للتآكل ، مضاد للفطريات والأشعة فوق البنفسجية. بعض مرادفات الجسيمات النانوية لأكسيد الزنك هي أوكسي دات ، سينسي أكسيكوم ، أبيض دائم ، الكيتوسين والأوكسوسين (AZoNano ، 2013).

تطبيقات

1- الطب

أكسيد الزنك هو منتج يستخدم على نطاق واسع موضعيا في الأمراض الجلدية للعناية بالبشرة. في الولايات المتحدة ، هو العنصر الرئيسي في واقيات الشمس بسبب خصائصه العاكسة.

يعد أكسيد الزنك أحد أكثر المكونات أمانًا لحماية البشرة من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية. الأشعة فوق البنفسجية تخترق الجلد وتلف الأنسجة ، وتسريع عملية الشيخوخة وتجفيف الجلد.

تزيد هذه الأشعة أيضًا من خطر الإصابة بسرطان الجلد. واقيات الشمس التي تحتوي على أكسيد الزنك تقوم بتصفية الأشعة فوق البنفسجية ، وتمنعها من اختراق الجلد والتسبب في تلف الخلايا.

أكسيد الزنك فعال أيضا في شفاء الجلد. يمكن استخدامه لعلاج الجروح وتقليل الحساسية المرتبطة بحروق الشمس وتنعيم الجلد المشقق.

يميل الأشخاص الذين يعانون من نقص الزنك إلى تجربة دورات بطيئة في التئام الجروح. عندما يتم تطبيق أكسيد الزنك على منطقة الجرح ، يزود الجسم بالزنك الإضافي الذي يحتاجه لإصلاح خلايا الجلد. يساعد أكسيد الزنك في الحفاظ على منطقة الجرح رطبة ونظيفة.

المستحضرات والكريمات التي تحتوي على أكسيد الزنك هي عقاقير فعالة للجلد. يمكن تطبيق أكسيد الزنك لمنع تكوّن الزيت الزائد على السطح.

يستخدم في بعض الأحيان كعلاج لحب الشباب - يُعتقد أنه يقلل من ظهور الشوائب ويقلل من تهيج الجلد والالتهابات ، مما يقلل من عدد وشدة حالات هروب حب الشباب..

تقرير المعاهد الوطنية للصحة أن الزنك الموضعي والشفوي يبدو أنه علاج آمن وفعال لعلاج حب الشباب (PEARSON ، 2015).

مرهم الزنك قد يعمل بشكل أفضل لهذا الشرط الجلدي الشائع عند استخدامه بالاقتران مع إريثروميسين مضاد حيوي موضعي.

بسبب خصائصه المضادة للبكتيريا ومزيل العرق ، عادة ما يعالج الأطباء طفح الحفاض بمراهم من أكسيد الزنك. يتم تطبيقه عادة في كل تغيير حفاضات لتحقيق الفعالية المثلى.

الحفاظ على نظافة منطقة الحفاض والسماح للبشرة حتى تجف تمامًا قبل استخدام مرهم أكسيد الزنك يمكن أن يساعد في تقليل شدة طفح الحفاض.

مرهم أكسيد الزنك يمكن أن يخفف من أعراض الكلف ، وفقا للأكاديمية الأمريكية للأمراض الجلدية. الكلف هو حالة شائعة في الجلد تتسبب في ظهور بقع بنية على الوجه ، خاصة على الأنف والخدين والشفاه وجبهة الذقن..

حوالي 90 في المئة من حالات الكلف تحدث في النساء. الأكثر شيوعا في الناس مع البشرة الداكنة.

غالبًا ما تستفيد التهابات الجلد الصغيرة مثل الجروح والحروق والخدوش واللبلاب السام من الخصائص المضادة للالتهابات الموجودة في مرهم أكسيد الزنك. يمكنك وضع طبقة رقيقة من أكسيد الزنك على الجلد المصاب كلما كان ذلك ضروريًا لتخفيف التهيج وتعزيز الشفاء.

الآثار الوقائية لمرهم أكسيد الزنك على الجلد تجعله واحدًا من أفضل العلاجات التي لا تحتاج إلى وصفة طبية للبواسير

البواسير عبارة عن أوردة منتفخة في القناة الشرجية ناتجة عن الضغط الزائد في مناطق الحوض والمستقيم. عادة ما تكون البواسير غير خطيرة ، ولكنها يمكن أن تسبب إزعاجًا كبيرًا (HELLESVIG-GASKELL ، 2013).

2- صناعة المطاط

يستخدم أكثر من 50 ٪ من أكسيد الزنك في صناعة المطاط. من خلال عملية الفلكنة ، تتميز النهاية بقوة الشد العالية ومقاومة التورم والتآكل ، وهي مرنة في نطاق درجة حرارة أوسع.

في أبسط أشكاله ، يتم إنتاج الفلكنة عن طريق تسخين المطاط بالكبريت (Encyclopædia Britannica، 2018).

يُعرف المكونان اللذان يلعبان دورًا مهمًا في كيمياء الفلكنة باسم "المنشطات" ، وهما أكسيد الزنك وحمض الستريك..

تتفاعل هذه المركبات معًا ومع المسرعات لتشكيل مركب كبريتيد الزنك ، والذي بدوره يعد الوسيط الرئيسي في إضافة الكبريت إلى المطاط الصناعي المرن وخلق روابط الكبريت لإنتاج عناصر مثل الإطارات والنعال حذاء وحتى كرات الهوكي (Gent، 2016).

3- أصباغ ودهانات

جنبا إلى جنب مع زيت بذر الكتان (زيت تجفيف مفيد كمركبة) ، يستخدم أكسيد الزنك كصباغ منذ القرن الثامن عشر ، مما أدى إلى التوسع السريع في صناعة الطلاء الأوروبية. تشمل الأصباغ البيضاء الأساسية أكسيد الزنك وكبريتيد الزنك وليثوبوني وثاني أكسيد التيتانيوم (Encyclopædia Britannica، 1998).

4 - الخلايا الشمسية

الاستخدام المهم للغاية هو أن أكسيد الزنك يستخدم على نطاق واسع كطبقة عازلة في الخلايا الشمسية CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). تركز بعض التجارب الحالية على تأثير سمك ZnO على أقصى طاقة خرج للخلايا.

5- كهرضغطية

أكسيد الزنك (أكسيد الزنك) هو مادة مثيرة للاهتمام فيما يتعلق الموصلية. يتبلور في هيكل wurtzite ، واتحاده هو مزيج من الأيونية والتساهمية. أحادي البلورات عالية النقاء هي عوازل.

أكسيد الزنك هو الأكثر كهروإجهادية لجميع المواد ويستخدم على نطاق واسع كمحول في الأجهزة الإلكترونية. (الكهروإجهادية هي خاصية البلورة لاستقطابها عند تعرضها للضغط.)

أكسيد الزنك هو أشباه الموصلات جيدة عندما يتم تضمين الشوائب الألومنيوم في الكريستال. السيراميك أشباه الموصلات الكريستالات أشباه الموصلات سلوك جيد وطاعة قانون أوم.

إن إضافة كميات صغيرة من الأكاسيد الأخرى ، مثل الباريوم والكروم ، يجعل من سيراميك أكسيد الزنك خواص كهربائية غير أومية للغاية

6- استخدامات أخرى

تساعد إضافة أكسيد الزنك في معالجة الخرسانة وتحسن أيضًا من مقاومة الماء.

يستخدم أكسيد الزنك في مرشحات السجائر وكإضافة في الحبوب. كما أنه يستخدم في التصوير الشعاعي كصفيحة ضوئية ومضادة للتآكل.

مستقبل أكسيد الزنك عالي الجودة سيكون بلا شك ساحرًا. التقدم المحتمل للتطبيقات غير الطبية يتجاوز حتى الاستخدامات الطبية الحالية.

إن أكسيد الزنك في نانورود ، وأجهزة الاستشعار spintronic والكهرضغطية تعد مجالات واعدة للغاية وتلك التي يجب أن تراعي في المستقبل غير البعيد.

مراجع

1. (2013 ، 10 يوليو). جزيئات أكسيد الزنك (أكسيد الزنك) - الخصائص والتطبيقات. تعافى من azonano: azonano.com.
2. (2016). أكسيد الزنك ، الخام. تم استرجاعه من المواد الكيميائية الجليدية: cameochemicals.noaa.gov.
3. EMBL-بنك الإمارات الدولي. (2017 ، 22 فبراير). أكسيد الزنك. تعافى من ChEBI: ebi.ac.uk.
4. موسوعة بريتانيكا. (1998 ، 7 يوليو). الطلاء. تعافى من britannica.com.
5. موسوعة بريتانيكا. (2018 ، 15 سبتمبر). الكبرتة تصنيع المطاط. تعافى من Britannica.com.
6. جنت ، أ. ن. (2016 ، 21 أبريل). المطاط. تعافى من britannica.com.
7. HELLESVIG-GASKELL ، K. (2013 ، 16 أغسطس). استخدامات أكسيد الزنك مرهم. تم الاسترجاع من livestrong.com.
8. جون و. راسموسن ، م. (2010). جسيمات أكسيد الزنك النانوية للتدمير الانتقائي للخلايا السرطانية وإمكانات تطبيقات توصيل الدواء. خبير الرأي المخدرات Deliv. 7 (9): ، 1063-1077.
9. ورقة بيانات سلامة المواد أكسيد الزنك. (2013 ، 21 مايو). تعافى من sciencelab.com.
10. غزاله ومعهد هدسون للمعادن. (2017 ، 29 مارس). Zincite. تم الاسترجاع من mindat.org.
11. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ... (2017 ، 30 أبريل). قاعدة بيانات PubChem المركبة ؛ إدارة البحث الجنائي = 14806. تم الاسترجاع من PubChem.
12. (2015 ، 22 يوليو). أكسيد الزنك. تعافى من cdc.gov.
13. بيرسون ، أو. (2015 ، 18 فبراير). فوائد أكسيد الزنك للبشرة. تم الاسترجاع من livestrong.com
14. الجمعية الملكية للكيمياء. (2015). أكسيد الزنك. تم الاسترجاع من chemspider. 
15. Vaseem محمد (دكتوراه) ، A. U.-B. (2010). جسيمات النانو ZnO: النمو ، خصائص ، والتطبيقات. في هياكل أكسيد النانو المعدنية وتطبيقاتها (الصفحات 1-36). الناشرين العلميين الأمريكيين.
16. صيغة أكسيد الزنك. (وس. ف.). تم الاسترجاع من softschools.com.