Solfuro di zinco
Il solfuro di zinco è un composto inorganico con formula ZnS che si trova in natura in due forme polimorfiche: sfalerite e wurtzite. Questi due minerali costituiscono la maggiore fonte di zinco
Solubilità
È un sale poco solubile e ha un prodotto di solubilità pari a 2.5 · 10-22
Si dissocia secondo l’equilibrio eterogeneo:
ZnS(s) ⇄ Zn2+(aq) + S2-(aq)
L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps = [Zn2+][S2-]
Detta x la solubilità molare all’equilibrio si ha:
[Zn2+][S2-]Sostituendo nell’espressione del Kps:
Kps = 2.5 · 10-22 = (x)(x) = x2
Da cui x = √2.5 · 10-22 = 1.6 · 10-11 mol/L
pertanto la solubilità espressa in g/L vale 1.6 · 10-11 mol/L ·97.474 g/mol g/mol = 1.6· 10-9 g/L
Proprietà
Il solfuro di zinco è polvere di colore da bianco a grigio-bianco o giallo pallido.
È solubile in acidi minerali, e insolubile in alcali. Ha una durezza nella scala di Mohs pari a 3 e una densità di 4-4.1 g/cm3.
È un semiconduttore il cui gap energetico tra le due bande è nel composto puro di circa 350 kJ/mol . Con l’aggiunta di poche ppm di attivatore adatto, mostra una forte fosforescenza
Quando è utilizzato argento come attivatore, il colore risultante è blu brillante, con un massimo di 450 nm.
Il manganese produce un colore rosso-arancione a circa 590 nm mentre il rame porta a un lungo bagliore di colore verdastro al buio.
Sintesi
Il solfuro di zinco è ottenuto in genere da materiali di scarto come materiali di fonderia.
Può essere ottenuto dalla reazione tra ossido di zinco e solfuro di idrogeno alla temperatura di 450-550°C.
ZnO + H2S → ZnS + H2O
In laboratorio può essere ottenuto da una reazione di precipitazione facendo reagire un sale solubile di zinco come il cloruro di zinco e un solfuro solubile come quello di sodio:
ZnCl2(aq) + Na2S(aq) → ZnS(s) + 2 NaCl(aq)
Reazioni
Reagisce con:
- ossigeno per dare ossido di zinco e anidride solforosa
2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
- acido cloridrico per dare cloruro di zinco e solfuro di idrogeno:
ZnS + 2 HCl → ZnCl2 + H2S
- acido solforico concentrato e a caldo per dare solfato di zinco e anidride solforosa:
ZnS + 4 H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 4 H2O
3 ZnS + 2 AlP→ Zn3P2 + Al2S3
Usi
L’uso più comune del solfuro di zinco è come pigmento per vernici, plastica, carta e gomma.
Il litopone, una miscela di ZnS e solfato di bario è un pigmento ampiamente utilizzato per vernici a bassa brillantezza.
È utilizzato per sistemi di rivestimento sensibili all’abrasione, composti in poliestere per autoveicoli e nelle vernici a polimerizzazione U.V. per un indurimento rapido e completo di film di vernice spessi. Nella carta, può essere utilizzato in combinazione con sbiancanti ottici per produrre carte estremamente luminose.
Per la sua fosforescenza è usato per diverse applicazioni elettroniche e decorative e, per l’assenza di tossicità, in cosmetici che appaiono luminosi al buio