酸化亜鉛は、化学式ZnOを有する無機化合物です。Zn 2+とO 2-イオンのみで構成され、1：1の比率です。ただし、その結晶格子はO 2-空格子点を示す可能性があり、そのため、その合成結晶の色を変える可能性のある構造欠陥が生じます。
フレンチプロセスによる金属亜鉛の酸化から直接生成される粉末状の白い固体（下の画像）として市販されています。または、亜鉛鉱石を炭素熱還元に供し、それらの蒸気がその後酸化して最終的に凝固するようにする。
酸化亜鉛の入った時計皿。出典：AdamRędzikowski
ＺｎＯを調製する他の方法は、亜鉛塩の水溶液からその水酸化物、Ｚｎ（ＯＨ）２を沈殿させることからなる。同様に、形態的に変化したZnOの薄膜またはナノ粒子は、それらの蒸気の化学蒸着などのより高度な技術を使用して合成できます。
この金属酸化物は、金属不純物のため通常その結晶が黄色またはオレンジ色の鉱物ジンカイトとして自然に見られます。ZnO結晶は、圧電性、サーモクロマティック、発光性、極性を持ち、半導体特性に非常に広いエネルギーバンドを持っているという特徴があります。
構造的には、硫化亜鉛ZnSに同形であり、それぞれウルツァイトとブレンデと同様の六方晶と立方晶を採用しています。これらでは、Zn 2+とO 2-の間の相互作用に特定の共有結合特性があり、これによりZnO結晶に電荷の不均一な分布が生じます。
ZnOの特性と用途の研究は、物理学、電子工学、生物医学の分野にまで及びます。その最も単純で日常的な使用は、フェイシャルクリームや個人用衛生用品の組成物だけでなく、日焼け止めにも気付かれません。
構造
多形
ZnOは、通常の圧力および温度条件下で、六方晶系ウルツ鉱構造で結晶化します。この構造では、Zn 2+イオンとO 2-イオンが交互に層状に配置され、それぞれが最終的に四面体で囲まれ、それぞれZnO 4またはOZn 4になります。
また、「テンプレート」または立方体のサポートを使用して、ZnOを結晶化させて立方晶の閃亜鉛鉱構造にすることができます。これは、ウルツ鉱と同様に、硫化亜鉛ZnSの同形構造（空間的には同じだがイオンは異なる）に対応します。
これらの2つの構造（ウルツ鉱とブレンデ）に加えて、高圧下（約10 GPa）のZnOは、NaClと同じように岩塩構造で結晶化します。
相互作用
Zn 2+とO 2-間の相互作用は、共有結合の特定の特性を示します。これには部分的に共有Zn-O結合（両方の原子がsp 3ハイブリダイゼーション）があり、四面体の歪みにより、それらは瞬間を示しますZnO結晶のイオンの魅力に追加する双極子。
ZnOのブレンド（左）とウルツァイト（右）の構造。出典：ガブリエルボリバル
上の画像は、ZnO構造について述べた四面体を視覚化するためのものです。
ブレンダーとウルツァイトの構造の違いは、上から見た場合にもあり、イオンはケラレません。たとえば、ウルツ鉱では、白い球（Zn 2+）が赤い球（O 2-）の真上に表示されます。一方、キュービックブレンデ構造では、A、B、Cの2つのレイヤーではなく3つのレイヤーがあるため、これは当てはまりません。
ナノ粒子の形態
ZnO結晶は六角形のウルツ鉱構造を持つ傾向がありますが、ナノ粒子の形態は別の話です。パラメータと合成方法に応じて、これらは、とりわけ、棒、板、葉、球、花、帯、針などのさまざまな形をとることができます。
プロパティ
外見
苦味のある無臭の白い粉末状の固体。自然界では、亜鉛鉱鉱物などの金属不純物を含んで結晶化しています。このような結晶が白色の場合、それらはサーモクロミズムを示します。つまり、加熱すると、白色から黄色に色が変わります。
同様に、その合成結晶は、それらの化学量論的酸素組成に応じて、赤みがかった色または緑がかった色を呈する可能性があります。言い換えれば、O 2-アニオンの欠如によって引き起こされるギャップまたは空孔は、光がイオンネットワークと相互作用する方法に直接影響します。
モル質量
81.406 g / mol
融点
1974°C この温度で熱分解を起こして、亜鉛蒸気と分子状またはガス状酸素を放出します。
密度
5.1 g / cm 3
水溶性
ZnOは水にほとんど溶けないため、18℃で0.0004％の濃度の溶液はほとんど生じません。
両性主義
ZnOは酸と塩基の両方と反応します。それが水溶液中で酸と反応すると、溶解度は、Zn 2+が最終的に水分子と複合体を形成する可溶性塩を形成することによって増加します：2+。たとえば、硫酸と反応して硫酸亜鉛を生成します。
ZnO + H 2 SO 4 →ZnSO 4 + H 2 O
同様に、脂肪酸と反応して、ステアリン酸亜鉛やパルミチン酸などのそれぞれの塩を形成します。
そしてそれが水の存在下で塩基と反応すると、亜鉛塩が形成されます：
ZnO + 2NaOH + H 2 O→Na 2
熱容量
40.3 J / K mol
直接エネルギーギャップ
3.3 eV。この値により、強電界下で動作可能な広帯域半導体になります。また、n型の半導体であるという特徴もありますが、構造中に電子が余分に供給される理由については説明されていません。
この酸化物は、その光学的、音響的および電子的特性によって区別されます。そのため、オプトエレクトロニクスデバイス（センサー、レーザーダイオード、太陽電池）の開発に関連する潜在的なアプリケーションの候補と見なされています。そのような特性の理由は、物理学の領域を超えています。
用途
薬用
酸化亜鉛は、皮膚の炎症、にきび、皮膚炎、擦り傷、ひび割れを治療するために、多くの白いクリームの添加物として使用されています。この領域では、その使用は、赤ちゃんのおむつによって引き起こされる刺激を和らげるために人気があります。
同様に、二酸化チタンのナノ粒子であるTiO 2と共に、太陽の紫外線を遮断するのを助けるので、日焼け止めの成分です。同様に、それは増粘剤として作用します。ローション、エナメル、パウダー、石鹸。
一方、ZnOは、栄養補助食品やビタミン製品、穀物に使用される亜鉛の供給源です。
抗菌
そのナノ粒子の形態によれば、ZnOは紫外線の下で活性化され、過酸化水素または微生物の細胞膜を弱める反応種を生成することができます。
これが起こると、残りのZnOナノ粒子が細胞質に溝を作り、細胞を構成する生体分子の大要と相互作用し始め、アポトーシスを引き起こします。
そのため、すべてのナノ粒子を日焼け止め組成物に使用できるわけではなく、抗菌活性がないものだけを使用できます。
このタイプのZnOを含む製品は、感染、創傷、潰瘍、細菌、さらには糖尿病の治療を目的として、可溶性高分子材料でコーティングされています。
顔料とコーティング
白い亜鉛として知られている顔料はZnOで、さまざまな塗料やコーティングに添加され、金属表面を腐食から保護します。たとえば、ZnOが添加されたコーティングは、亜鉛めっき鉄を保護するために使用されます。
一方、これらのコーティングは窓ガラスにも使用されており、熱が侵入する（外にある場合）か、熱が入る（内部にある場合）のを防ぎます。同様に、それは日射と熱による劣化からいくつかのポリマーと繊維材料を保護します。
バイオ画像
ZnOナノ粒子のルミネセンスは、バイオイメージングで使用するために研究されており、放射する青色、緑色、またはオレンジ色の光によって細胞の内部構造を研究しています。
添加剤
ZnOは、融点が低いため、ゴム、セメント、歯磨き剤、ガラス、セラミックの添加剤としての用途もあり、フラックス剤としての働きもします。
硫化水素リムーバー
ZnOはH 2 Sの不快なガスを除去し、一部のガス煙の脱硫に役立ちます。
ZnO + H 2 S→ZnS + H 2 O
リスク
酸化亜鉛自体は無害で無害な化合物であるため、その固体の慎重な取り扱いはリスクを表しません。
ただし、問題は煙にあります。高温で分解しますが、亜鉛蒸気が肺を汚染し、一種の「金属熱」を引き起こすためです。この病気は、咳、発熱、胸部の圧迫感、口の中で常に金属の味がする症状が特徴です。
また、発がん性もありません。それを含むクリームは、亜鉛の皮膚への吸収を増加させることが示されていません。そのため、ZnOベースの日焼け止めは安全であると考えられています。アレルギー反応がない限り、その場合にはその使用を中止する必要があります。
細菌と戦うために設計された特定のナノ粒子に関しては、それらがそれらの作用部位に正しく輸送されない場合、これらは悪影響を与える可能性があります。
参考文献
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