Оксид цинка — неорганическое соединение цинка¶

Оксид цинка — неорганическое бинарное соединение цинка с кислородом, имеющее химическую формулу ZnO. Относится к классу основных оксидов, при этом проявляет амфотерные свойства. В нормальных условиях представляет собой белый кристаллический порошок, практически нерастворимый в воде. Минеральная форма — цинкит (редкий минерал). Широко применяется в промышленности, медицине и электронике.

¶Физические и химические свойства

Молярная масса — 81,38 г/моль. Плотность — около 5,6 г/см³. Температура возгонки — 1800 °C; при нагревании вещество не плавится в обычном смысле, а сублимируется. Кристаллическая структура — вюрцит (гексагональная решётка); при высоких давлениях и температурах возможна кубическая модификация (сфалерит).

Химические свойства определяются амфотерностью:

• реагирует с кислотами с образованием солей цинка: ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O;
• взаимодействует со щелочами с образованием цинкатов: ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O;
• восстанавливается углеродом и водородом при нагревании до металлического цинка;
• растворяется в аммиаке с образованием комплексных соединений.

¶Получение

Основные промышленные способы:

1. Окисление паров цинка — сжигание расплавленного металла в токе воздуха (французский процесс).
2. Термическое разложение карбоната или гидроксида цинка: ZnCO₃ → ZnO + CO₂.
3. Гидрометаллургический способ — осаждение из растворов солей с последующим прокаливанием.

Различают «цинковые белила» (пигментный оксид) и технический оксид цинка с разной степенью чистоты.

¶Применение

¶Промышленность

• Производство резины — активатор вулканизации, наполнитель (до 5 % массы резины).
• Лакокрасочная промышленность — белый пигмент, компонент грунтовок, антикоррозионных покрытий.
• Керамика и стекло — флюс, глушитель, компонент глазурей.
• Пиротехника — при горении с органическими веществами даёт ярко-зелёное пламя.
• Электроника — полупроводник с широкой запрещённой зоной (3,37 эВ), материал варисторов, пьезоэлектрических элементов, прозрачных проводящих плёнок.

¶Медицина и косметика

Используется как дерматопротектор: входит в состав мазей и паст от опрелостей, солнечных ожогов, раздражений кожи. Обладает антисептическим и подсушивающим действием. Широко применяется в солнцезащитных средствах как физический фильтр (UV-блокировка широкого спектра). Входит в состав зубных паст как мягкий абразив.

¶Сельское хозяйство

Применяется как микроудобрение (источник цинка), кормовая добавка для животных, средство защиты растений от грибковых заболеваний.

¶Биологическая роль и токсичность

Цинк — эссенциальный микроэлемент; оксид цинка служит источником его поступления. Однако вдыхание мелкодисперсной пыли оксида цинка вызывает так называемую «литейную лихорадку» — металлическую интоксикацию с ознобом и повышением температуры. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны ограничена санитарными нормами. При попадании в глаза и на слизистые оболочки возможно раздражение.

¶Интересные факты

• Цинковые белила известны с древности, но как пигмент вошли в живопись в XVIII веке.
• Оксид цинка — один из немногих оксидов, одновременно проявляющих основные и кислотные свойства.
• Наноструктуры ZnO (нанотрубки, наностержни) исследуются для создания газовых сенсоров и фотокатализаторов.