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 異なる濃度の硫黄空孔を含むZnS粉末[1]
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| 名前 | |
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| その他の名前 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.866 |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 亜鉛 | |
| モル質量 | 97.474 グラム/モル |
| 密度 | 4.090グラム/ cm3 |
| 融点 | 1,850 °C (3,360 °F; 2,120 K) (崇高) |
| 無視できる | |
| バンドギャップ | 3.54 eV (立方晶、300 K) 3.91 eV (六方晶、300 K) |
屈折率( n D )
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2.3677 |
| 構造 | |
| テキストを参照 | |
| 四面体 (Zn 2+ ) 四面体 (S 2− ) | |
| 熱化学 | |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−204.6 kJ/モル |
| 危険 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 安全データシート（SDS） | ICSC1627 登録 |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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酸化亜鉛 セレン化亜鉛 テルル化亜鉛 |
その他の陽イオン
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硫化カドミウム 硫化水銀 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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硫化亜鉛（または硫化亜鉛）は、化学式ZnSの無機化合物です。これは自然界で見つかる亜鉛の主な形態で、主に鉱物の閃亜鉛鉱として存在します。この鉱物はさまざまな不純物のために通常は黒色ですが、純粋な物質は白色で、顔料として広く使用されています。高密度の合成形態では硫化亜鉛は透明になり、可視光学系や赤外線光学系の窓として使用されます。
構造
ZnSは2つの主な結晶形態で存在します。この二元性は多形性の一例です。各形態において、ZnとSの配位幾何学は四面体です。より安定した立方晶形態は閃亜鉛鉱または閃亜鉛鉱としても知られています。六方晶形態は鉱物ウルツ鉱として知られていますが、合成することもできます。[2] 閃亜鉛鉱形態からウルツ鉱形態への転移は、約1020 ℃で起こります。
アプリケーション
発光材料
数ppmの適切な活性剤を添加すると、硫化亜鉛は強い燐光を示します。この現象は1893 年にニコラ テスラによって説明され、 [3]現在ではブラウン管からX 線スクリーン、暗闇で光る製品まで、多くの用途に使用されています。銀を活性剤として使用すると、得られる色は明るい青色で、最大 450ナノメートルになります。マンガンを使用すると、約 590 ナノメートルでオレンジがかった赤色になります。 銅はより長い輝きを放ち、暗闇で光るおなじみの緑がかった色になります。銅を添加した硫化亜鉛 (「ZnS プラス Cu」) は、電界発光パネルにも使用されます。[4]また、青色または紫外線を照射すると、不純物による燐光も 示します。
光学材料
硫化亜鉛は赤外線光学材料としても使用され、可視波長から 12マイクロメートルをわずかに超える波長まで透過します。平面で光学窓として使用したり、レンズの形にしたりできます。硫化水素ガスと亜鉛蒸気からの合成によって微結晶シートとして作られ、これはFLIRグレード (前方赤外線) として販売されています。この場合、硫化亜鉛は乳白色の不透明な形状です。この材料は、熱間静水圧プレス(HIP) すると、 Cleartran (商標)として知られる無色透明な形状に変換できます。初期の商用形状はIrtran-2として販売されていましたが、この名称は現在では使われていません。
顔料
硫化亜鉛は一般的な顔料で、サクトリスとも呼ばれる。硫酸バリウムと混合すると、硫化亜鉛はリトポンを形成する。[5]
触媒
微細なZnS粉末は効率的な光触媒であり、光を当てると水から水素ガスを生成します。合成中にZnSに硫黄空孔が導入され、白黄色がかったZnSが徐々に茶色の粉末に変わり、光吸収が強化されて光触媒活性が向上します。[1]
半導体特性
閃亜鉛鉱とウルツ鉱はどちらも、固有のワイドバンドギャップ 半導体です。これらは典型的な II-VI 半導体であり、ガリウムヒ素などの他の多くの半導体に関連する構造を採用しています。立方晶 ZnS のバンドギャップは300ケルビンで約3.54電子ボルトですが、六方晶のバンドギャップは約 3.91 電子ボルトです。ZnS は、 n 型半導体またはp 型半導体としてドープできます。
歴史
ZnSのリン光は、1866年にフランスの化学者テオドール・シドーによって初めて報告されました。彼の発見は、発光の研究で有名なAEベクレルによって発表されました。[6] ZnSは、 X線や電子ビームによる励起で光を発するため、原子物理学の初期にはアーネスト・ラザフォードらによってシンチレーション検出器として使用されており、X線スクリーンやブラウン管に役立ちました。[7]この特性により、硫化亜鉛はラジウム時計の 文字盤に役立ちました。
生産
硫化亜鉛は通常、他の用途の廃棄物から生成されます。代表的な発生源としては、製錬所、スラグ、酸洗液などがあります。[5]例えば、メタンからアンモニアを合成するには、天然ガス中の硫化水素不純物を事前に除去する必要があり、そのために酸化亜鉛が使用されます。この除去により硫化亜鉛が生成されます。
- ZnO + H 2 S → ZnS + H 2 O
実験準備
粗硫化亜鉛は、亜鉛と硫黄の混合物を燃焼させることによって生成されます。[8]より一般的には、ZnSはZn 2+塩の弱酸性溶液をH 2 Sで処理することによって製造されます。[9]
- Zn 2+ + S 2− → ZnS
この反応は亜鉛の重量分析の基礎となる。[10]
参考文献
- ^ ab Wang, Gang; Huang, Baibiao; Li, Zhujie; Lou, Zaizhu; Wang, Zeyan; Dai, Ying; Whangbo, Myung-Hwan (2015). 「可視光下での光触媒的水素生成のための S 空孔量を制御した ZnS の合成と特性評価」。Scientific Reports . 5 : 8544. Bibcode :2015NatSR...5E8544W. doi :10.1038/srep08544. PMC 4339798 . PMID 25712901.
- ^ ウェルズ、AF（1984）、構造無機化学（第5版）、オックスフォード：クラレンドンプレス、ISBN 0-19-855370-6。
- ^ テスラ、ニコラ（1894年）。「ニコラ・テスラの発明、研究、著作」。インターネットアーカイブ。290ページ。 2024年1月2日閲覧。
- ^ Karl A. Franz、Wolfgang G. Kehr、Alfred Siggel、Jürgen Wieczoreck、および Waldemar Adam 「Luminescent Materials」、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002、Wiley-VCH、Weinheim。 土井：10.1002/14356007.a15_519
- ^ ab Gerhard Auer、Peter Woditsch、Axel Westerhaus、Jürgen Kischkewitz、Wolf-Dieter Griebler、Marcel Liedekerke「顔料、無機、2. 白色顔料」、ウルマン工業化学百科事典 2009、Wiley-VCH、ワインハイム。 土井：10.1002/14356007.n20_n01
- ^ シドット、T. (1866)。 「ヘキサゴナルブレンドのシュール・レ・プロプリエテス」。完了レンド。 63 : 188–189 .
- ^ グリーンウッド、ノーマン・N. ; アーンショウ、アラン (1984)。元素の化学。オックスフォード:ペルガモン・プレス。p. 1405。ISBN 978-0-08-022057-4。
- ^ コスタル、R. (1931)。 「亜鉛硫黄燐光の練習 I. - 爆発の方法」。ジャーナル・ド・シミ・フィジーク。28 : 277–298。書誌コード:1931JCP....28..277C。土井：10.1051/jcp/1931280277。
- ^ F. Wagenknecht、R. Juza (1963)。「硫化亜鉛」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第 2 版。第 2 巻、ページ数 = 1075。NY、NY: Academic Press。
- ^ メンダム、J.; デニー、RC; バーンズ、JD; トーマス、MJK (2000)、Vogel's Quantitative Chemical Analysis (第6版)、ニューヨーク：Prentice Hall、ISBN 0-582-22628-7
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、硫化亜鉛に関連するメディアがあります。
- 周期表のビデオにおける亜鉛と硫黄（ノッティンガム大学）
- CRT蛍光体の組成
- レディング大学、赤外線多層膜研究所の光学データ
- [1] 融点