Koja je kristalna struktura cink sulfida?

Cink sulfid, spoj sa hemijskim formulom ZNS, dobro je - poznat i široko korišten neorganski spoj. U ovom blogu, kao dobavljaču cinkovog sulfida, ja ću unijeti u kristalnu strukturu cinkovog sulfida, njegovih svojstava i njegovih primjena.

Kristalne strukture cinka sulfida

Cink sulfid postoji u dvije glavne kristalne strukture: sfalerit (poznat i kao cink blende) struktura i struktura wertite.

Struktura sfalerita

Struktura sfalerita je kubična blizu - upakovana (CCP) ili licem Commanced Cubic (FCC). U ovoj strukturi su sulfidni ioni (s²⁻) formiraju lice - sredinu kubne rešetke. Cink ioni (Zn²⁺) zauzimaju polovinu tetraedralnih rupa u rešetki.

Da biste to vizualizirali, zamislite kocku u kojoj su ugao i lice - centrirani položaji zauzeti sulfidni joni. Svaki cink ion okružen je četiri sulfidna jona u tetraedražnoj geometriji, a svaki sulfidni jon okružen je i četiri cinka u tetraedarskom rasporedu. Koordinacijski broj i tiona cinka i sulfida u strukturi sfalerita je 4.

Jedinična ćelija sfalerita sadrži 4 cink jona i 4 sulfidnog jona. Odnos dužine ivice (a) ćelije jedinice i jonskih jonskih jonskih i sonskih i sulfida može se izračunati pomoću geometrijskih principa. Za lice - središnja kubična rešetka sulfidnih jona sa polumjerom (r_ {s ^ {2 -}}) i cink u tetraedralskim rupama sa polumjerom (R_ {Zn ^ {2+}}}), dužina ivica (a) povezana je sa Joničkim radijusom (a = 2 \ sqrt {2} (r_ {s ^ 2} -}} + r_ {zn ^ {2+}})) u idealizovanom modelu.

Struktura sfalerita češća je na nižim temperaturama. To je termodinamički stabilna struktura pod određenim uvjetima zbog efikasnog pakiranja jona i ravnoteže elektrostatičkih sila između pozitivnog napunjenog cinka i negativno nabijenih sulfidnih jona.

Struktura wurtzite

Struktura Wurtožita je šesterokutni bliski - pakirani (HCP) aranžman. U ovoj strukturi sulfidni ioni čine šesterokutnu blisku - pakirane rešetke, a cink ioni ponovo zauzimaju polovinu tetraedralnih rupa.

U strukturi Wertožita, koordinacijski broj i soona cinka i sulfida također je 4, sličan strukturi spanture. Svaki cink ion je tetranalno koordiniran sa četiri sulfidne jone i obrnuto. Međutim, simetrija i pakovanje jona razlikuju se od strukture sfalerita.

Jedinica ćelija Wurtzite je šesterokutna, sa specifičnim setom rešetkinskih parametara. C - osovina (visina šesterokutne jedinice) i A - osi (bočna dužina šestopisaka) imaju karakterističan omjer ((C / A \ cca 12.633) u idealnom HCP strukturi). Struktura Wurtožita često se favorizira na višim temperaturama ili pod određenim uvjetima pritiska. Na to mogu uticati i faktori kao što su nečistoće i način sinteze.

Nekretnine vezane za kristalnu strukturu

Kristalna struktura cinka sulfida ima značajan utjecaj na njegova fizička i hemijska svojstva.

Optička svojstva

Cink sulfid je poznat po izvrsnim optičkim svojstvima. I u sfaleritu i wurteritnim strukturama ima široku pojasu. Bandgap cinka sulfida je otprilike 3,6 - 3,8 eV, što ga čini dobrim poluvodičkim materijalom u ultraljubičastoj regiji.

Transparentnost cinkovog sulfida u infracrvenom području također je zapažena. Zbog svoje kristalne strukture, ima nizak koeficijent apsorpcije u infracrvenom rasponu, čineći ga pogodnim za infracrvene optičke aplikacije. Na primjer,Optički premaz cink sulfidečesto se koristi u optičkim premazima za infracrvene prozore, sočive i prizme. Redovan raspored iona u kristalnoj rešetki omogućava glatko širenje infracrvenog svjetla, minimiziranje rasipanja i apsorpcije.

Mehanička svojstva

Mehanička svojstva cinkovog sulfida odnose se na njegovu kristalnu strukturu. Općenito, struktura sfalerita je krhka u odnosu na neke druge materijale. To je zato što su kovalentne - jonske obveznice između cinka i sulfidnih jona u kubnim rešetki relativno usmjerene. Kada se primijeni stres, obveznice se mogu lakše probiti po određenim kristalnim avionima.

Struktura Wurtožita može imati nešto drugačije mehaničko ponašanje zbog svoje šesterokutne simetrije. Raspored iona u rešetki HCP-a može dovesti do anizotropnih mehaničkih svojstava, što znači da materijal može imati različitu snagu i ukočenost u različitim smjerovima.

Hemijska reaktivnost

Kristalna struktura utječe i na hemijsku reaktivnost cinkovog sulfida. Površinski atomi u strukturama sfalerita i wurtcite imaju različitu i koordinacijsku okruženju. Na primjer, reaktivnost prema oksidaciji može varirati ovisno o kristalnoj strukturi. U nekim slučajevima, struktura Wurtožita može biti reaktivnija zbog različite površinske energije i atomskog aranžmana, što može utjecati na adsorpciju molekula kisika i naknadnu reakciju oksidacije.

Prijave na osnovu kristalne strukture

Jedinstvene kristalne strukture cinkovog sulfida i pridružene svojstva čine korisnim u raznim aplikacijama.

Lumininecentne aplikacije

Cink sulfid je dobro - poznati fosforni materijal. Kada je dopiran s određenim nečistoćom, poput bakra, srebra ili mangana, može emitirati svjetlost pod različitim izvorima pobude. Kristalna struktura igra ključnu ulogu u procesu lumineskuse. Redovni raspored jona u rešetki pruža stabilno okruženje za dopantne jone.

U strukturi sphalerita ili wurtora, dopantni ioni mogu zauzimati određene rešetke, a energetski nivo elektrona u ovim dopantnim joni komuniciraju s konstrukcijom pojasa cinka sulfida. Kad se uzbuđuju fotonima, elektroni u dopantnim joni mogu se promovirati na veće razine energije, a zatim se vratiti na niže energije, emitirati svjetlost u procesu. Zink sulfidni fosfori koriste se u katodnim - rejnim cijevima, fluorescentnim svjetiljkama i detektorima scintilacije.

Elektronske aplikacije

Kao poluvodič, cink sulfid se koristi u nekim elektroničkim uređajima. Široki pojas omogućava da se koristi u visokim - naponskim i visokim primjenama temperature. Na primjer, može se koristiti u nekim vrstama dioda i tranzistora. Kristalna struktura utječe na mobilnost nosača (kretanje elektrona i rupa) u poluvodiču. U dobro - naređene kristalne rešetke, prevoznici se mogu slobodnije kretati, smanjujući otpor i poboljšanje performansi elektroničkih uređaja.

Polimerne i plastične aplikacije

Plastični cink sulfid visokih performansije još jedna važna površina aplikacije. Cink sulfid se može ugraditi u polimere i plastiku kako bi se poboljšala njihova svojstva. Na primjer, može poboljšati mehaničku čvrstoću, otpornost na toplinu i retardantu plastike plastičnih materijala. Kristalna struktura cink sulfida može komunicirati s polimernim matricom, pružanjem armature i poboljšanje ukupnih performansi kompozitnog materijala.

Zaključak

Zaključno, kristalna struktura cinka sulfida, uključujući strukture sfalerita i wurtzita, temeljni je aspekt koji određuje njegove svojstva i aplikacije. Kao dobavljač cinkovog sulfida, razumijevanje ovih kristalnih struktura ključno je za pružanje visokog kvaliteta proizvoda našim kupcima.

Bilo da se radi o optičkim premazima, luminectcentnim aplikacijama ili polimernim kompozitima, specifična kristalna struktura cinka sulfida može se prilagoditi metodama sinteze i uvjetima obrade kako bi se ispunili zahtjevi različitih industrija. Ako ste zainteresirani za kupovinu cinkovog sulfida za svoju konkretnu aplikaciju, slobodno nas kontaktirajte za daljnje rasprave. Zalažemo se za pružanje najboljih proizvoda i tehničke podrške na temelju našeg u odnosu na kristalnu strukturu i nekretnine cinka sulfida.

Reference

1. Kittel, C. (1996). Uvod u fiziku solidne države. John Wiley & Sons.
2. Ashcroft, NW, & Mermin, ND (1976). Fizika čvrstog stanja. Holt, Rinehart i Winston.
3. CRC priručnik hemije i fizike. (2020). CRC Press.