जिंक सल्फाइड (ZNS): संरचना, गुण और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

जस्ता सल्फाइड का एक अकार्बनिक यौगिक है सूत्र जेड _एन फैटायनों Zn द्वारा गठित S ^{2 +} और anions एस ^2- । यह प्रकृति में मुख्य रूप से दो खनिजों के रूप में पाया जाता है: वर्ट्ज़ाइट और स्फालराइट (या जस्ता मिश्रण), बाद वाला इसका मुख्य रूप है।

अपनी अशुद्धियों के कारण स्फेराइट प्राकृतिक रूप से काले रंग का होता है। अपने शुद्ध रूप में यह सफेद क्रिस्टल को प्रस्तुत करता है, जबकि वर्ट्ज़ाइट में ग्रे-व्हाइट क्रिस्टल होते हैं।

स्रोत: किलरलिम्पेट द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

जस्ता सल्फाइड पानी में अघुलनशील है। यह पर्यावरण को नुकसान पहुंचा सकता है, क्योंकि यह जमीन में प्रवेश करता है और भूजल और इसकी धाराओं को दूषित करता है।

जस्ता सल्फाइड को अन्य प्रतिक्रियाओं के बीच, संक्षारण द्वारा और बेअसर करके उत्पादित किया जा सकता है।

जंग द्वारा:

Zn + H ₂ S => ZnS + H ₂

बेअसर होकर:

H ₂ S + Zn (OH) ₂ => ZnS + 2H ₂ O

जिंक सल्फाइड एक फॉस्फोरसेंट नमक है, जो इसे कई उपयोगों और अनुप्रयोगों के लिए क्षमता देता है। इसके अलावा, यह एक अर्धचालक और एक फोटोकैटलिस्ट है।

संरचना

जस्ता सल्फाइड Zn ²⁺ केशन और S ^2- आयनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण द्वारा शासित क्रिस्टलीय संरचनाओं को अपनाता है । ये दो हैं: स्पैलेराइट या जस्ता मिश्रण, और वुर्ज़ाइट। दोनों में, आयन समान आवेशों के आयनों के बीच प्रतिकर्षण को कम करते हैं।

दबाव और तापमान की स्थलीय स्थितियों में जस्ता मिश्रण सबसे स्थिर है; और वर्ज़ाइट, जो कम घना है, तापमान बढ़ने के कारण क्रिस्टलीय पुनर्व्यवस्था से उत्पन्न होता है।

दोनों संरचनाएं एक ही ZnS में एक ही समय में ठोस हो सकती हैं, हालांकि, बहुत धीरे-धीरे, वर्ज़ाइट का वर्चस्व समाप्त हो जाएगा।

जिंक ब्लेंड

स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स से सॉलिड स्टेट द्वारा

ऊपरी छवि जस्ता मिश्रण संरचना के चेहरे पर केंद्रित घन इकाई सेल को दिखाती है। पीले रंग के गोले S ^2- आयनों से मेल खाते हैं, और ग्रे Zn ²⁺ केशनों तक फैले हैं, जो कोनों में और क्यूब चेहरों के केंद्र में स्थित हैं।

आयनों के आसपास टेट्राहेड्रल ज्यामिति पर ध्यान दें। इन टेट्राहेड्रा द्वारा जस्ता मिश्रण का भी प्रतिनिधित्व किया जा सकता है, जिसके क्रिस्टल के अंदर छेद में एक ही ज्यामिति (टेट्राहेडा छेद) होते हैं।

इसी तरह, इकाई कोशिकाओं के भीतर ZnS अनुपात पूरा होता है; वह है, 1: 1 का अनुपात। इस प्रकार, प्रत्येक Zn ²⁺ केशन के लिए एक S ^2- आयन होता है । छवि में ऐसा लग सकता है कि ग्रे रंग लाजिमी है, लेकिन वास्तव में, चूंकि वे घन के चेहरों के कोनों और केंद्र में पाए जाते हैं, इसलिए वे अन्य कोशिकाओं द्वारा साझा किए जाते हैं।

उदाहरण के लिए, यदि आप चार पीले रंग के गोले लेते हैं, जो बॉक्स के अंदर हैं, तो इसके चारों ओर के सभी गोले के "टुकड़े" बराबर होने चाहिए (और वे करते हैं) चार। इस प्रकार, क्यूबिक यूनिट सेल में चार जेडएन ²⁺ और चार एस ^{2- हैं}, स्टोइकोमेट्रिक अनुपात जेडएनएस पूरा हो रहा है।

यह जोर देना भी महत्वपूर्ण है कि पीले रंग के गोले के सामने और पीछे टेट्राहेड्रल छेद हैं (अंतरिक्ष जो उन्हें एक दूसरे से अलग करता है)।

Wurzita

स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स से सॉलिड स्टेट द्वारा

जस्ता मिश्रण की संरचना के विपरीत, वूर्जाइट एक हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणाली (शीर्ष छवि) को गोद लेती है। यह कम कॉम्पैक्ट है, इसलिए ठोस का घनत्व कम है। Wurzite में आयनों में टेट्राहेड्रल परिवेश और 1: 1 अनुपात है जो सूत्र ZnS से सहमत है।

गुण

रंग

इसे तीन तरीकों से प्रस्तुत किया जा सकता है:

सफेद, और हेक्सागोनल क्रिस्टल के साथ सफेद,।

ग्रेफाइट-सफेद क्रिस्टल और क्यूबिक क्रिस्टल के साथ स्फेराइट।

-एक सफेद से भूरा-सफेद या पीले रंग का पाउडर, और घन पीला क्रिस्टल।

गलनांक

1700 17 सी।

जल में घुलनशीलता

व्यावहारिक रूप से अघुलनशील (18 डिग्री सेल्सियस पर 0.00069 ग्राम / 100 मिलीलीटर)।

घुलनशीलता

क्षार में अघुलनशील, तनु खनिज अम्ल में घुलनशील।

घनत्व

स्पैलेराइट 4.04 ग्राम / सेमी ³ और वुर्टजाइट 4.09 ग्राम / सेमी ³ ।

कठोरता

यह मोह पैमाने पर 3 से 4 की कठोरता है।

स्थिरता

जब इसमें पानी होता है, तो यह धीरे-धीरे सल्फेट में ऑक्सीकरण करता है। शुष्क वातावरण में यह स्थिर है।

सड़न

जब उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है तो यह जस्ता और सल्फर ऑक्साइड के विषाक्त वाष्प का उत्सर्जन करता है।

शब्दावली

Zn का इलेक्ट्रॉन विन्यास 3D ¹⁰ 4s ^{2 है} । 4s ऑर्बिटल के दो इलेक्ट्रॉनों को खोने से यह Z ²⁺ केशन के रूप में बना रहता है और इसकी d ऑर्बिटल्स भरा हुआ है। इसलिए, के बाद से Zn ^{2 +} है इलेक्ट्रॉनिक रूप से Zn की तुलना में अधिक स्थिर ⁺, यह केवल 2 के संयोजक है।

इसलिए, स्टॉक नामकरण के लिए, इसकी वैल्यू को कोष्ठकों में संलग्न किया गया है और रोमन अंकों के साथ छोड़ दिया गया है: जस्ता (II) सल्फाइड।

व्यवस्थित और पारंपरिक नामकरण

लेकिन पहले से ही उल्लेख किए गए के अलावा ZnS को कॉल करने के अन्य तरीके हैं। सिस्टमैटिक्स में, प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या ग्रीक संख्या के साथ निर्दिष्ट है; तत्व के एकमात्र अपवाद के साथ दाईं ओर जब यह केवल एक होता है। इस प्रकार, ZnS का नामकरण किया गया: जस्ता मोनो सल्फाइड (और मोनोजिन मोनोसल्फाइड नहीं)।

पारंपरिक नामकरण के संबंध में, जस्ता का +2 की एक ही वैलेंस होने पर प्रत्यय-जोड़कर जोड़ा जाता है। नतीजतन, इसका पारंपरिक नाम है: जिंक सल्फाइड इको ।

अनुप्रयोग

पिगमेंट या कोटिंग्स के रूप में

-सचोलिथ जिंक सल्फाइड से बना एक सफेद रंगद्रव्य है। Caulks, mastics, सीलेंट, अंडरकोट, लेटेक्स पेंट और साइनेज में उपयोग किया जाता है

सूक्ष्म प्रतिरोधी या पारदर्शी लौह ऑक्साइड पिगमेंट जैसे पराबैंगनी प्रकाश अवशोषित पिगमेंट के साथ इसका उपयोग, मौसम प्रतिरोधी रंजक में आवश्यक है।

-जब ZnS लेटेक्स या टेक्सचर्ड पेंट्स पर लागू होता है, इसमें एक लंबे समय तक माइक्रोबायोलाइड क्रिया होती है।

-अपने महान कठोरता और टूटने, कटाव, बारिश या धूल के प्रतिरोध के कारण, यह बाहरी अवरक्त खिड़कियों या विमान के फ्रेम में उपयुक्त बनाता है।

-ZS का उपयोग यौगिकों के परिवहन में उपयोग किए जाने वाले रोटर्स के कोटिंग में किया जाता है, ताकि पहनने में कमी आए। इसका उपयोग मुद्रण स्याही, इन्सुलेट यौगिकों, थर्माप्लास्टिक रंजकता, लौ प्रतिरोधी प्लास्टिक और इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंट लैंप के उत्पादन में भी किया जाता है।

-Zinc सल्फाइड पारदर्शी हो सकता है और दृश्य प्रकाशिकी और अवरक्त प्रकाशिकी के लिए एक खिड़की के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसका उपयोग नाइट विजन डिवाइस, टेलीविजन स्क्रीन, रडार स्क्रीन और फ्लोरोसेंट कोटिंग्स में किया जाता है।

Cu के साथ ZnS के डोपिंग का उपयोग इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस पैनल के उत्पादन में किया जाता है। साथ ही, इसका उपयोग रॉकेट प्रणोदन और ग्रेविमेट्री में किया जाता है।

इसके फॉस्फोरेसेंस के लिए

-Its फॉस्फोरेसेंस का उपयोग घड़ी के हाथों को रंगने के लिए किया जाता है और इस तरह अंधेरे में समय प्रदर्शित होता है; आपातकालीन संकेत और यातायात चेतावनी में, खिलौने के लिए पेंट में भी।

फॉस्फोरेसेंस कैथोड रे ट्यूब और एक्स-रे स्क्रीन में जिंक सल्फाइड के उपयोग से काले धब्बों को चमकने की अनुमति देता है। स्फुरदीप्ति का रंग उपयोग किए गए उत्प्रेरक पर निर्भर करता है।

सेमीकंडक्टर, फोटोकैटलिस्ट और कैटलिस्ट

-शैलराइट और वर्ट्ज़ाइट ब्रॉडबैंड स्लिट सेमीकंडक्टर्स हैं। Sphalerite में 3.54 eV का बैंड फांक है, जबकि wurtzite में 3.91 eV का बैंड फांक है।

-ZnS का उपयोग CdS - ZnS / zirconium से बना एक फोटोकैटलिस्ट की तैयारी में किया जाता है - टाइटेनियम फॉस्फेट दृश्यमान प्रकाश के तहत हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है।

-यह कार्बनिक प्रदूषकों के क्षरण के लिए उत्प्रेरक के रूप में हस्तक्षेप करता है। इसका उपयोग एलईडी लैंप में एक रंग सिंक्रोनाइज़र की तैयारी में किया जाता है।

-Its nanocrystals का उपयोग प्रोटीन के अल्ट्रासेंसिटिव पता लगाने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, ZnS के क्वांटम डॉट्स से प्रकाश उत्सर्जित करके। इसका उपयोग एक संयुक्त फोटोकैटलिस्ट (CdS / ZnS) की तैयारी के लिए किया जाता है।

संदर्भ

1. PubChem। (2018)। जिंक सल्फाइड। से लिया गया: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. QuimiNet। (2015, 16 जनवरी)। जिंक सल्फाइड पर आधारित सफेद वर्णक। से पुनर्प्राप्त: quiminet.com
3. विकिपीडिया। (2018)। जिंक सल्फाइड। से लिया गया: en.wikipedia.org
4. II-VI ब्रिटेन। (2015)। जिंक सल्फाइड (ZnS)। से लिया गया: ii-vi.es
5. रॉब तोरी। (30 मार्च, 2015)। जिंकब्लेंड (ZnS) संरचना। से लिया गया: ilpi.com
6. रसायन शास्त्र LibreTexts। (22 जनवरी, 2017)। संरचना-जिंक ब्लेंड (ZnS)। से लिया गया: chem.libretexts.org
7. रीड। (2018)। जिंक सल्फाइड / जिंक सल्फाइड (ZnS)। से लिया गया: reade.com