Zinkoxid (ZnO) ist ein weißes Pulver, das aufgrund seiner UV-Schutz- und antimikrobiellen Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen wie Sonnenschutzmitteln, Keramik und Gummiherstellung verwendet wird.
| IUPAC-Name | Zinkoxid |
| Molekularformel | ZnO |
| CAS-Nummer | 1314-13-2 |
| Synonyme | Zinkweiß, Chinesisches Weiß, Philosophenwolle, Oxozink |
| InChI | InChI=1S/O.Zn |
Eigenschaften von Zinkoxid
Zinkoxid-Formel
Die Formel für Zinkoxid ist ZnO. Es besteht aus einem Zinkatom (Zn) und einem Sauerstoffatom (O), die chemisch miteinander verbunden sind. Diese einfache Formel stellt die Zusammensetzung von ZnO in seiner reinsten Form dar.
Molmasse von Zinkoxid
Die Molmasse von ZnO kann durch Addition der Atommassen von Zink und Sauerstoff berechnet werden. Zink hat eine Atommasse von etwa 65,38 g/mol, während Sauerstoff eine Atommasse von etwa 16,00 g/mol hat. Addiert man diese Werte, ergibt sich für ZnO eine Molmasse von ca. 81,38 g/mol.
Siedepunkt von Zinkoxid
Zinkoxid hat keinen genau definierten Siedepunkt, da es bei hohen Temperaturen sublimiert. Sublimation ist der Prozess, bei dem sich ein Feststoff direkt in ein Gas umwandelt, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen. Bei ZnO geschieht dies bei Temperaturen über 1.800 °C (3.272 °F).
Schmelzpunkt von Zinkoxid
Der Schmelzpunkt von ZnO ist im Vergleich zu vielen anderen Verbindungen relativ hoch. Es schmilzt bei etwa 1975 °C (3587 °F). Bei dieser Temperatur geht festes ZnO in einen flüssigen Zustand über, was verschiedene Anwendungen in geschmolzener Form ermöglicht.
Dichte von Zinkoxid g/ml
Die Dichte von ZnO beträgt etwa 5,61 g/ml. Dieser Wert gibt die Masse an ZnO an, die in einem bestimmten Volumen vorhanden ist. Die hohe Dichte von ZnO wird auf seine sehr kompakte Struktur zurückgeführt, die zu seinen Festkörpereigenschaften beiträgt.
Molekulargewicht von Zinkoxid
Das Molekulargewicht von ZnO wird durch Addition der Atomgewichte seiner Bestandteile Zink und Sauerstoff berechnet. Wie bereits erwähnt, hat Zink ein Atomgewicht von etwa 65,38 g/mol, während Sauerstoff ein Atomgewicht von etwa 16,00 g/mol hat. Das Molekulargewicht von ZnO beträgt somit etwa 81,38 g/mol.
Struktur von Zinkoxid
Zinkoxid hat eine sechseckige Kristallstruktur und bildet dicht gepackte Schichten aus Zink- und Sauerstoffatomen. Aus dieser Anordnung ergeben sich seine charakteristischen Eigenschaften. Das Kristallgitter von ZnO trägt zu seiner Stabilität und verschiedenen Anwendungen in Bereichen wie Elektronik, Keramik und Beschichtungen bei.
Löslichkeit von Zinkoxid
Zinkoxid hat eine geringe Wasserlöslichkeit. Es gilt als unlöslich mit einer Löslichkeit von weniger als 0,01 g/100 ml Wasser. Diese begrenzte Löslichkeit trägt zur Stabilität und Langlebigkeit von ZnO in verschiedenen Anwendungen bei, beispielsweise in Sonnenschutzmitteln, wo es einen lang anhaltenden Schutz vor schädlichen UV-Strahlen bietet.
| Aussehen | weißes Puder |
| Spezifisches Gewicht | 5,61 g/ml |
| Farbe | Weiß |
| Geruch | Geruchlos |
| Molmasse | 81,38 g/Mol |
| Dichte | 5,61 g/cm³ |
| Fusionspunkt | 1975 °C (3587 °F) |
| Siedepunkt | Erhaben bei hoher Temperatur |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Unlöslich |
| Löslichkeit | Unlöslich in Wasser, aber löslich in verdünnten Säuren und Basen |
| Dampfdruck | Unerheblich |
| Wasserdampfdichte | Nicht verfügbar |
| pKa | Unzutreffend |
| pH-Wert | ~7 |
Sicherheit und Gefahren von Zinkoxid
Zinkoxid gilt allgemein als sicher für verschiedene Anwendungen, es ist jedoch wichtig, sich der potenziellen Gefahren bewusst zu sein. In seiner festen Form ist ZnO nicht sehr giftig und birgt nur minimale Risiken. Das Einatmen feiner ZnO-Partikel sollte jedoch vermieden werden, da dies zu Reizungen der Atemwege führen kann. Eine längere oder wiederholte Exposition gegenüber ZnO-Staub kann zu einem Zustand führen, der als Metallrauchfieber bekannt ist. Es wird empfohlen, ZnO bei ausreichender Belüftung zu handhaben und direkten Kontakt mit Augen und Haut zu vermeiden. Darüber hinaus sollten beim Arbeiten mit konzentrierten ZnO-Lösungen Schutzmaßnahmen wie Handschuhe und Schutzbrillen getragen werden.
| Gefahrensymbole | Keiner |
| Sicherheitsbeschreibung | – Vermeiden Sie das Einatmen von Partikeln.\n- Bei guter Belüftung handhaben.\n- Schutzmaßnahmen verwenden (Handschuhe, Brille).\n- Direkten Kontakt mit Augen und Haut vermeiden. |
| UN-Identifikationsnummern | Unzutreffend |
| HS-Code | 2817.00.00 |
| Gefahrenklasse | Nicht klassifiziert |
| Verpackungsgruppe | Unzutreffend |
| Toxizität | Schwach |
Methoden zur Zinkoxid-Synthese
Es gibt verschiedene Methoden zur Synthese von ZnO. Bei der direkten Methode erfolgt das Erhitzen von Zinkmetall in Gegenwart von Sauerstoff. Zinkmetall oxidiert zu ZnO, das als Pulver gesammelt werden kann.
Bei der indirekten Methode nutzt man Zinksalze wie Zinknitrat oder Zinksulfat als Rohstoffe und spaltet diese dann auf oder reagiert mit anderen Verbindungen zu ZnO.
Darüber hinaus beinhaltet die Fällungsmethode das Mischen von Zinksalzen mit einem Fällungsmittel wie Natriumhydroxid oder Ammoniumcarbonat , was zur Bildung eines ZnO-Niederschlags führt. Die hydrothermale Methode nutzt Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen, um die Reaktion zwischen Zinksalzen und einer Hydroxidquelle zu fördern, was zur Bildung von ZnO-Kristallen führt.
Bei der Sol-Gel-Synthese erfolgt die Hydrolyse eines Zinkvorläufers, beispielsweise Zinkacetat, gefolgt von einer Kondensationsreaktion zur Bildung eines Gels. Um ZnO zu erhalten, erhitzen Sie das Gel.
Forscher nutzen zusätzliche Techniken, darunter Sprühpyrolyse, Dampfabscheidung und Elektroabscheidung, um ZnO mit maßgeschneiderten Eigenschaften herzustellen. Jede Methode bietet Vorteile hinsichtlich der Kontrolle der Partikelgröße, Morphologie und Reinheit und ermöglicht die maßgeschneiderte Synthese von ZnO für verschiedene Anwendungen.
Verwendung von Zinkoxid
Zinkoxid findet aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften breite Anwendung in verschiedenen Branchen. Hier sind einige Hauptanwendungen von ZnO:
- Sonnenschutzmittel: Zinkoxid ist ein häufiger Bestandteil von Sonnenschutzmitteln, da es einen wirksamen Schutz vor schädlichen UV-Strahlen bietet, indem es diese reflektiert und von der Haut wegleitet.
- Kosmetika: Kosmetikhersteller verwenden ZnO in Grundierungen, Pudern und Cremes, um überschüssiges Öl zu absorbieren, ein mattes Finish zu verleihen und als Füllstoff und Pigment zu fungieren.
- Pharmazeutika: Medizinische Cremes und Salben verwenden ZnO aufgrund seiner beruhigenden und antimikrobiellen Eigenschaften zur Behandlung verschiedener Hauterkrankungen wie Hautausschläge, Verbrennungen und Reizungen.
- Gummiindustrie: Die Gummiindustrie verwendet ZnO als Aktivator im Vulkanisationsprozess und verbessert dadurch die Festigkeit und Haltbarkeit von Gummi.
- Keramik: Hersteller verwenden ZnO als Flussmittel bei der Herstellung von Keramik, wodurch der Schmelzpunkt gesenkt und die Gesamteigenschaften des Materials verbessert werden.
- Elektronik: Elektronische Geräte wie Varistoren, Sensoren und Transistoren verwenden ZnO als Halbleitermaterial.
- Farben und Beschichtungen: Farben und Beschichtungen enthalten ZnO als Pigment und UV-Absorber, um Farbstabilität zu gewährleisten und vor Sonneneinstrahlung zu schützen.
- Textilien: Enhancer integrieren ZnO in Stoffe und Fasern, verleihen ihnen antimikrobielle Eigenschaften und reduzieren Gerüche, sodass sie für Sportbekleidung, Socken und Unterwäsche geeignet sind.
- Klebstoffe: Klebstoffformulierungen enthalten ZnO aufgrund seiner Haftfestigkeit und Hitzebeständigkeit.
- Tierfutter: Tierfutter enthält ZnO als Ergänzung, um den Zinkmangel bei Nutztieren zu beheben und so das Wachstum zu fördern und die allgemeine Gesundheit zu verbessern.
Diese vielfältigen Anwendungen unterstreichen die vielen Vorteile von ZnO in verschiedenen Branchen und machen es zu einer wertvollen und vielseitigen Verbindung.
Fragen:
F: Wie wird Zinksulfat hergestellt?
A: Zinksulfat entsteht durch Reaktion von ZnO mit Schwefelsäure.
F: Wofür wird Zinkoxid verwendet?
A: ZnO wird in verschiedenen Anwendungen wie Sonnenschutzmitteln, Kosmetika, Pharmazeutika, Gummiherstellung, Keramik und Elektronik verwendet.
F: Wie viel Prozent Zinkoxid sollte ein Sonnenschutzmittel enthalten?
A: Der empfohlene ZnO-Anteil in Sonnenschutzmitteln liegt im Allgemeinen zwischen 10 % und 20 %.
F: Wie klebt man ein Knie mit einem Zinkoxidband ab?
A: Um ein Knie mit einem ZnO-Band zu befestigen, befestigen Sie zunächst einen Ankerstreifen unterhalb des Knies, wickeln Sie das Band dann diagonal über das Knie und schließen Sie mit einem Ankerstreifen oberhalb des Knies ab.
F: Wie verwendet man Zinkoxidband bei einer Verstauchung des Außenbandes?
A: Um ZnO-Tape bei einer Verstauchung des Außenbandes zu verwenden, kleben Sie das Tape in Form einer Acht um den betroffenen Bereich, um Halt und Stabilität zu gewährleisten.
F: Ist Zinkoxid sicher?
A: ZnO gilt im Allgemeinen als sicher für die Verwendung in verschiedenen Anwendungen, es sollten jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um das Einatmen feiner Partikel zu vermeiden.
F: Was ist Zinkoxid?
A: Es handelt sich um eine weiße Pulververbindung aus Zink- und Sauerstoffatomen mit der chemischen Formel ZnO.
F: Wofür wird Zinkoxid verwendet?
A: ZnO wird aufgrund seiner UV-Schutz-, antimikrobiellen und anderen vorteilhaften Eigenschaften bei der Herstellung von Sonnenschutzmitteln, Kosmetika, Keramik, Elektronik, Pharmazeutika und Gummi verwendet.
F: Wie schützen Zinkoxid und Titandioxid Ihre Haut?
A: ZnO und Titandioxid schützen die Haut, indem sie UV-Strahlen reflektieren und streuen und als physikalische Barrieren wirken, um Sonnenbrand und Schäden durch Sonneneinstrahlung zu verhindern.