ซิงค์ซัลไฟด์

ผง ZnS ที่มีช่องว่างกำมะถันที่มีความเข้มข้นต่างกัน[ 1 ]
ชื่อ
ชื่ออื่นๆ ซิงค์เบลนด์เวิร์ตไซต์
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	1314-98-3 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
เคมสไปเดอร์	8009652
บัตรข้อมูล ECHA	100.013.866
หมายเลข EC	215-251-3
PubChem CID	14821
หมายเลข RTECS	ZH5400000
มหาวิทยาลัย	KPS085631O วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID101318257 DTXSID7042518, DTXSID101318257
อินชิ InChI=1S/S.Zn/q-2;+2 คีย์: DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N
รอยยิ้ม [Zn+2].[S-2]
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	ZnS
มวลโมลาร์	97.474 กรัม/โมล
ความหนาแน่น	4.090 กรัม/ซม³
จุดหลอมเหลว	1,850 °C (3,360 °F; 2,120 K) (ระเหิด)
ความสามารถในการละลายในน้ำ	เล็กน้อย
ช่องว่างพลังงาน	3.54 eV (ทรงลูกบาศก์, 300 K) 3.91 eV (ทรงหกเหลี่ยม, 300 K)
ดัชนีหักเห ( n D )	2.3677
โครงสร้าง
โครงสร้างผลึก	ดูข้อความ
เรขาคณิตเชิงพิกัด	เตตระเฮดรัล (Zn 2+ ) เตตระเฮดรัล (S 2− )
เทอร์โมเคมี
เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิด(Δ f H ⦵ 298 )	−204.6 กิโลจูล/โมล
อันตราย
NFPA 704 (สัญลักษณ์รูปเพชรกันไฟ)	1 0 0
จุดวาบไฟ	ไม่ติดไฟ
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	ไอเอสซี 1627
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
แอนไอออนอื่นๆ	ซิงค์ออกไซด์ซิงค์ซีลีไนด์ซิงค์เทลลูไรด์
ไอออนบวกอื่นๆ	แคดเมียมซัลไฟด์ปรอทซัลไฟด์
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) วาย ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

ซิงค์ซัลไฟด์เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตรเคมี ZnS ^{[ 2 ]}นี่คือรูปแบบหลักของสังกะสีที่พบในธรรมชาติ โดยส่วนใหญ่จะพบในรูปของแร่สฟาเลอไรต์แม้ว่าแร่ชนิดนี้มักจะมีสีดำเนื่องจากสิ่งเจือปนต่างๆ แต่สารบริสุทธิ์จะมีสีขาว และใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเม็ดสี ในรูปแบบสังเคราะห์ที่มีความหนาแน่นสูง ซิงค์ซัลไฟด์สามารถโปร่งใสได้และใช้เป็นหน้าต่างสำหรับเลนส์ที่มองเห็นได้และเลนส์ อินฟราเรด

ZnS มีอยู่ในรูปแบบผลึก หลักสองรูปแบบ ความเป็นคู่เช่นนี้เป็นตัวอย่างของโพลีมอร์ฟิซึมในแต่ละรูปแบบ รูปทรงเรขาคณิตการประสานงานที่ Zn และ S เป็นแบบทรงสี่หน้า รูปแบบลูกบาศก์ที่เสถียรกว่าเรียกว่าซิงค์เบลนด์หรือสฟาเลอไรต์รูปแบบหกเหลี่ยมเรียกว่าแร่เวิร์ตไซต์แม้ว่าจะสามารถผลิตได้จากการสังเคราะห์เช่นกัน^{[ 3 ]} การเปลี่ยนจากรูปแบบสฟาเลอไรต์ไปเป็นรูปแบบเวิร์ตไซต์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 1020  ° C

ซิงค์ซัลไฟด์ เมื่อเติม สารกระตุ้นที่เหมาะสมเพียงไม่กี่ppmจะแสดงการเรืองแสง อย่างรุนแรง ปรากฏการณ์นี้ได้รับการอธิบายโดยNikola Teslaในปี 1893 ^{[ 4 ]}และปัจจุบันถูกนำไปใช้งานในหลายด้าน ตั้งแต่หลอดรังสีแคโทดไปจนถึงจอเอ็กซ์เรย์และ ผลิตภัณฑ์ เรืองแสงในที่มืดเมื่อใช้เงิน เป็นสารกระตุ้น สีที่ได้จะเป็นสีน้ำเงินสดใส โดยมีค่าสูงสุดที่ 450 นาโนเมตรการใช้แมงกานีสจะให้สีส้มแดงที่ประมาณ 590 นาโนเมตร ทองแดงจะให้การเรืองแสงที่ยาวนานกว่า และมีสีเขียวเรืองแสงในที่มืดที่คุ้นเคย ซิงค์ซัลไฟด์ที่เจือด้วยทองแดง ("ZnS บวก Cu") ยังใช้ในแผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ ด้วย ^{[ 5 ]} นอกจากนี้ยังแสดงการเรืองแสงเนื่องจากสิ่งเจือปนเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีน้ำเงินหรือแสง อัลตราไวโอเลต

ซิงค์ซัลไฟด์ยังใช้เป็น วัสดุทางแสง อินฟราเรดโดยสามารถส่งผ่านแสงได้ตั้งแต่ช่วงความยาวคลื่น ที่มองเห็นได้ไป จนถึงมากกว่า 12 ไมโครเมตร เล็กน้อย สามารถใช้เป็นแผ่นเรียบเป็นหน้าต่างแสงหรือขึ้นรูปเป็นเลนส์ได้ ผลิตเป็น แผ่น ไมโครคริสตัลไลน์โดยการสังเคราะห์จาก ก๊าซ ไฮโดรเจนซัลไฟด์และไอสังกะสี และจำหน่ายใน ชื่อเกรด FLIR (Forward Looking Infrared) ซึ่งซิงค์ซัลไฟด์จะมีลักษณะเป็นสีเหลืองขุ่นทึบ เมื่อนำวัสดุนี้ไปอัดขึ้นรูปด้วยความดันไอสูง (HIP) จะสามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุใสเหมือนน้ำได้ ซึ่งเรียกว่าCleartran (เครื่องหมายการค้า) รูปแบบเชิงพาณิชย์ในยุคแรกๆ วางจำหน่ายในชื่อIrtran-2แต่ปัจจุบันชื่อนี้ล้าสมัยแล้ว

ซิงค์ซัลไฟด์เป็นเม็ดสี ทั่วไป บางครั้งเรียกว่าแซคโทลิธ เมื่อรวมกับแบเรียมซัลเฟต ซิงค์ซัลไฟด์จะก่อตัวเป็นลิโทโพน^{[ 6 ]}

ผง ZnS ละเอียดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย แสงที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากน้ำเมื่อได้รับแสง ช่องว่างของกำมะถันสามารถเกิดขึ้นได้ใน ZnS ระหว่างการสังเคราะห์ ซึ่งจะค่อยๆ เปลี่ยน ZnS สีขาวอมเหลืองให้เป็นผงสีน้ำตาล และเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงผ่านการดูดซับแสงที่เพิ่มขึ้น^{[ 1 ]}

ทั้งสฟาเลอไรต์และเวิร์ตไซต์เป็นสารกึ่ง ตัวนำที่ มีช่องว่างพลังงาน กว้าง สารเหล่านี้เป็นสารกึ่งตัวนำประเภท II-VI ต้นแบบ และมีโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับสารกึ่งตัวนำอื่นๆ หลายชนิด เช่นแกลเลียมอาร์เซไนด์ ZnS ในรูปทรงลูกบาศก์มีช่องว่างพลังงานประมาณ 3.54 อิเล็กตรอนโวลต์ที่ 300 เคลวินแต่รูปทรงหกเหลี่ยมมีช่องว่างพลังงานประมาณ 3.91 อิเล็กตรอนโวลต์ ZnS สามารถเจือปน ได้ทั้งแบบสารกึ่งตัวนำชนิด nหรือสารกึ่งตัวนำชนิด p

การเรืองแสงของ ZnS ได้รับการรายงานครั้งแรกโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสThéodore Sidotในปี 1866 ผลการค้นพบของเขาได้รับการนำเสนอโดยAE Becquerelซึ่งมีชื่อเสียงในด้านการวิจัยเกี่ยวกับการเรืองแสง^{[ 7 ]} Ernest Rutherford และคนอื่นๆ ใช้ ZnS ในช่วงแรกๆ ของฟิสิกส์นิวเคลียร์ในฐานะ ตัวตรวจ จับการเรืองแสง เนื่องจากมันปล่อยแสงเมื่อถูกกระตุ้นด้วยรังสีเอกซ์หรือลำแสงอิเล็กตรอนทำให้มีประโยชน์สำหรับหน้าจอรังสีเอกซ์และหลอดรังสีแคโทด^{[ 8 ]}คุณสมบัตินี้ทำให้ซิงค์ซัลไฟด์มีประโยชน์ในหน้าปัดนาฬิกาเรเดียม

โดยทั่วไปแล้วซิงค์ซัลไฟด์จะผลิตจากวัสดุเหลือทิ้งจากการใช้งานอื่นๆ แหล่งที่มาทั่วไป ได้แก่ โรงถลุง ตะกรัน และน้ำดอง^{[ 6 ]}ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์แอมโมเนียจากมีเทนจำเป็นต้องกำจัด สิ่งเจือปน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ในก๊าซธรรมชาติ ออกไปก่อนซึ่งใช้ ซิงค์ออกไซด์ ในการกำจัดสิ่งเจือปนนี้ การกำจัดนี้จะทำให้เกิดซิงค์ซัลไฟด์:

ZnO + H₂S _→ ZnS + _H₂O

^{ซิงค์ซัลไฟด์ดิบสามารถผลิตได้โดยการ เผา}ส่วนผสมของสังกะสีและกำมะถัน [ ^{9 ]}โดยทั่วไปแล้ว ZnS จะถูกเตรียมโดยการบำบัดสารละลายกรดอ่อนๆ ของเกลือ Zn ²⁺ด้วยH ₂ S : ^{[ 10 ]}

Zn ²⁺ + S ²⁻ → ZnS

ปฏิกิริยานี้เป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงน้ำหนักสำหรับสังกะสี^{[ 11 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับซิงค์ซัลไฟด์

• สังกะสีและกำมะถันในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
• ส่วนประกอบของสารเรืองแสงในจอ CRT
• ข้อมูลทางแสงจากห้องปฏิบัติการอินฟราเรดมัลติเลเยอร์ มหาวิทยาลัยเรดดิ้ง
• [1]จุดหลอมเหลว