Formule d'oxyde de zinc (ZnO), propriétés et utilisations



Le oxyde de zinc est un composé chimique de la formule ZnO. C'est un composé chimique inorganique utilisé comme ingrédient dans les médicaments en vente libre. Il est également utilisé principalement comme additif dans les pigments et les semi-conducteurs dans diverses industries.

L'oxyde de zinc se trouve dans la nature de la zincite, un minéral trouvé principalement dans le New Jersey, aux États-Unis. La zincite a une structure cristalline hexagonale (mindat.org et Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Figure 1: structure de l'oxyde de zinc.

Il existe plusieurs procédés pour synthétiser l'oxyde de zinc, les principales voies étant la méthode française et la méthode américaine.

Dans le procédé français, le zinc métallique se vaporise et la vapeur est oxydée avec de l'air préchauffé. Le procédé américain utilise différents composés de zinc brut, qui sont réduits par le charbon, produisant des vapeurs de zinc. Ensuite, les vapeurs de zinc sont oxydées avec de l'oxygène présent dans l'air, comme dans le procédé français.

Une autre manière de synthétiser l'oxyde de zinc est le procédé par voie humide, qui consiste à purifier le sulfate ou le chlorure de zinc par précipitation au carbonate. Le précipité est ensuite calciné pour obtenir de l'oxyde de zinc (Formule d'oxyde de zinc, S.F.).

ZnSO4 + NaCO3 → ZnCO3 + NaSO4 → ZnO + CO2 (800 ° C).

Index

  • 1 propriétés physiques et chimiques
  • 2 Réactivité et dangers
  • 3 nanoparticules
  • 4 utilisations
    • 4.1 1- Médecine
    • 4.2 2- Industrie du caoutchouc
    • 4.3 3- Pigments et peintures
    • 4.4 4- Cellules solaires
    • 4.5 5- Piézoélectrique
    • 4.6 6- Autres utilisations
  • 5 références

Propriétés physiques et chimiques

L'oxyde de zinc est un solide blanc, non parfumé, au goût amer (Centre national d'information sur la biotechnologie, 2017). Son apparence est illustrée à la figure 2.

Figure 2: apparition d'oxyde de zinc.

L'oxyde de zinc a deux structures possibles: hexagonale et cubique, mais les cristaux hexagonaux sont les plus courants. Le composé a un poids moléculaire de 81,38 g / mol et une densité de 5,606 g / ml. Son point de fusion est 1975 ° C, où il commence à se décomposer (Royal Society of Chemistry, 2015).

Le ZnO est un oxyde amphotère qui peut être dissous dans les acides ou les alcalis par les réactions:

ZnO + 2H+ → Zn+2 + H2O

ZnO + 2OH- → Zn+2 + H2O

L'oxyde de zinc est insoluble dans l'eau (0,0004 g pour 100 ml d'eau à 17 ° C). La faible solubilité produite produit des solutions aqueuses neutres en pH. Réagit violemment avec les poussières d'aluminium et de magnésium en provoquant des risques d'incendie et d'explosion.

Les mélanges intimes d'oxyde de zinc et de caoutchouc chloré avec ou sans hydrocarbures ou solvants chlorés réagissent violemment, même de manière explosive en chauffant.

L'ajout lent d'oxyde de zinc à la surface du vernis à l'huile de lin provoque la génération de chaleur et l'allumage (CAMEO, 2016).

Réactivité et dangers

L'oxyde de zinc est un composé stable qui n'est pas inflammable et ne présente aucune incompatibilité avec d'autres composés chimiques, mais lorsqu'il est chauffé, il émet des fumées toxiques. Le composé n'est pas toxique ou dangereux lorsqu'il est ingéré ou en contact avec la peau ou avec les yeux, mais le composé représente un danger par inhalation.

Une concentration dangereuse de particules dans l'air peut être atteinte rapidement, en particulier pour les particules d'oxyde de zinc. L'inhalation de vapeurs peut causer la fièvre des fondeurs avec les symptômes suivants:

  • mal de gorge
  • mal de tête
  • fièvre ou température corporelle élevée
  • nausée
  • vomir
  • Faiblesse
  • froid
  • douleur musculaire.

La substance comme la fumée est irritante pour les voies respiratoires. Les effets peuvent être retardés. Les symptômes de la fièvre métallique ne se manifestent qu'après quelques heures (NIOSH, 2015).

En cas d'inhalation, la victime devrait pouvoir se reposer dans un endroit bien ventilé. Si l'inhalation est grave, la victime devrait être évacuée dans un endroit sûr dès que possible.

Détachez les vêtements serrés tels que le col de la chemise, les ceintures ou les cravates. Si la victime a du mal à respirer, de l'oxygène doit être administré.

Si la victime ne respire pas, une réanimation du bouche à bouche est effectuée. Toujours en tenant compte du fait qu'il peut être dangereux pour la personne fournissant de l'aide de faire une réanimation du bouche à bouche lorsque le produit inhalé est toxique, infectieux ou corrosif (Fiche de données de sécurité Oxyde de zinc, 2013).

Malgré l'utilisation de l'oxyde de zinc comme médicament, il est très toxique pour l'environnement, en particulier pour les organismes aquatiques. Des mesures immédiates devraient être prises pour limiter leur propagation dans l'environnement conformément aux réglementations établies.

Nanoparticules

Aujourd'hui, la nanotechnologie opère dans divers domaines scientifiques grâce à son action sur les matériaux et les dispositifs utilisant différentes techniques à l'échelle nanométrique (Vaseem Mohammad (Ph.D.), 2010).

Les nanoparticules font partie de nanomatériaux définis comme des particules individuelles de 1 à 100 nm de diamètre.

Depuis quelques années, les nanoparticules constituent un matériau commun pour le développement de nouvelles applications de pointe dans les domaines des communications, du stockage d'énergie, de la détection, du stockage de données, de l'optique, de la transmission, de la protection de l'environnement, des cosmétiques et de la médecine. propriétés optiques, électriques et magnétiques importantes.

En particulier, les propriétés uniques et l'utilité des nanoparticules proviennent également d'une variété d'attributs, notamment la taille similaire des nanoparticules et des biomolécules telles que les protéines et les acides polynucléotidiques. De plus, les nanoparticules peuvent être fabriquées avec une large gamme de métaux.

Les nanoparticules d'oxyde métallique, y compris l'oxyde de zinc, sont des plateformes polyvalentes pour des applications biomédicales et des interventions thérapeutiques.

Il y a un besoin urgent de développer de nouvelles classes d'agents anticancéreux, et des études récentes montrent que les nanomatériaux de ZnO sont très prometteurs (John W. Rasmussen, 2010).

Ces nanoparticules ont des propriétés antibactériennes, anti-corrosives, antifongiques et de filtration UV. Certains des synonymes de nanoparticules d'oxyde de zinc sont oxydatum, cinci oxicum, blanc permanent, cétocinc et oxocinc (AZoNano, 2013).

Utilise

1- Médecine

L'oxyde de zinc est un produit largement utilisé par voie topique en dermatologie pour les soins de la peau. Aux États-Unis, c'est le principal composant des écrans solaires en raison de ses propriétés réfléchissantes.

L'oxyde de zinc est l'un des ingrédients les plus sûrs pour protéger la peau contre les effets nocifs des rayons ultraviolets (UV). Les rayons UV pénètrent dans la peau et endommagent les tissus, accélérant le processus de vieillissement et séchant la peau.

Ces rayons augmentent également le risque de cancer de la peau. Les écrans solaires qui contiennent des oxydes de zinc filtrent les rayons UV, les empêchant de pénétrer dans la peau et de causer des dommages aux cellules.

L'oxyde de zinc est également efficace dans la guérison de la peau. Il peut être utilisé pour soigner les plaies, réduire la sensibilité associée aux coups de soleil et ramollir la peau gercée.

Les personnes déficientes en zinc ont tendance à connaître des cycles de cicatrisation plus lents. Lorsque l'oxyde de zinc est appliqué sur la zone de la plaie, il fournit à l'organisme le zinc supplémentaire dont il a besoin pour réparer les cellules de la peau. L'oxyde de zinc aide à garder la zone de la plaie humide et propre.

Les lotions et les crèmes contenant de l'oxyde de zinc sont des astringents efficaces de la peau. L'oxyde de zinc peut être appliqué pour empêcher la formation d'un excès d'huile sur la surface.

Il est parfois utilisé comme traitement contre l'acné - on pense qu'il réduit l'apparence des imperfections et réduit l'irritation et l'inflammation de la peau en réduisant le nombre et la gravité des poussées d'acné.

Le National Institutes of Health rapporte que le zinc topique et oral semble être un traitement sûr et efficace contre l'acné (PEARSON, 2015).

L'onguent de zinc peut mieux fonctionner pour cette affection cutanée courante lorsque l'érythromycine, un antibiotique topique, est utilisée en association.

En raison de ses propriétés antibactériennes et déodorantes, les médecins traitent souvent l'érythème fessier avec un onguent à l'oxyde de zinc. Il est généralement appliqué à chaque changement de couche pour une efficacité optimale.

Garder la zone de la couche propre et permettre à la peau de sécher complètement avant d'appliquer l'onguent d'oxyde de zinc peut aider à minimiser la gravité de l'érythème fessier.

Selon l’Académie américaine de dermatologie, l’onguent à l’oxyde de zinc peut soulager les symptômes du mélasma. Le mélasma est une affection fréquente de la peau qui provoque des taches brunes sur le visage, en particulier le nez, les joues, les lèvres et le front supérieur du menton.

Environ 90% des cas de mélasma surviennent chez la femme. C'est le plus fréquent chez les personnes au teint plus foncé.

Les petites irritations cutanées telles que les coupures, les brûlures, les éraflures et l'herbe à puce bénéficient souvent des propriétés anti-inflammatoires contenues dans l'onguent d'oxyde de zinc. Vous pouvez appliquer une fine couche d'oxyde de zinc sur la peau affectée aussi souvent que nécessaire pour soulager les irritations et favoriser la guérison.

Les effets protecteurs de l'onguent d'oxyde de zinc sur la peau en font l'un des meilleurs traitements en vente libre contre les hémorroïdes

Les hémorroïdes sont des veines enflées du canal anal causées par une pression excessive dans les zones pelvienne et rectale. Les hémorroïdes ne sont généralement pas graves, mais elles peuvent causer une gêne importante (HELLESVIG-GASKELL, 2013).

2- Industrie du caoutchouc

Plus de 50% de l'oxyde de zinc est utilisé dans l'industrie du caoutchouc. Grâce au processus de vulcanisation, la finition présente une résistance à la traction et une résistance au gonflement et à l'abrasion supérieures et est élastique sur une plage de températures plus large.

Dans sa forme la plus simple, la vulcanisation est produite en chauffant le caoutchouc avec du soufre (Encyclopædia Britannica, 2018).

Deux ingrédients qui jouent un rôle important dans la chimie de la vulcanisation sont appelés "activateurs", généralement l'oxyde de zinc et l'acide stéarique.

Ces composés réagissent ensemble et avec des accélérateurs pour former un composé sulfuré de zinc, qui est à son tour l’intermédiaire clé dans l’ajout de soufre à un élastomère diénique et la création de liaisons soufrées pour produire des éléments tels que des pneus, des semelles. rondelles de chaussures et même de hockey (Gent, 2016).

3- Pigments et peintures

Avec l'huile de lin (une huile de séchage utile comme véhicule), l'oxyde de zinc est utilisé comme pigment depuis le 18ème siècle, ce qui a entraîné une expansion rapide de l'industrie européenne de la peinture. Les pigments blancs de base comprennent l'oxyde de zinc, le sulfure de zinc, le lithopone et le dioxyde de titane (Encyclopædia Britannica, 1998).

4- Cellules solaires

Une utilisation très importante est que l'oxyde de zinc est largement utilisé comme couche tampon dans les cellules solaires CIGS (Copio Indio Gálio Selenido). Certaines expériences actuelles portent sur l'effet de l'épaisseur de ZnO sur la puissance de sortie maximale des cellules.

5- piézoélectrique

L'oxyde de zinc (ZnO) est un matériau intéressant en ce qui concerne la conductivité. Il se cristallise dans la structure de la wurtzite et son union est un mélange d'ions et de covalents. Les monocristaux de haute pureté sont des isolants.

L'oxyde de zinc est le plus piézoélectrique de tous les matériaux et est largement utilisé comme transducteur dans les appareils électroniques. (La piézoélectricité est la propriété d'un cristal à se polariser lorsqu'il est soumis à une pression.)

L'oxyde de zinc est un bon semi-conducteur lorsque des impuretés d'aluminium sont incluses dans le cristal. Les céramiques polycristallines à base d'oxyde de zinc conduisent bien et obéissent à la loi d'Ohm.

L'ajout de petites quantités d'autres oxydes, tels que le baryum et le chrome, fait que les céramiques à base d'oxyde de zinc ont des propriétés électriques très non ohmiques.

6- Autres utilisations

L'ajout d'oxyde de zinc aide à traiter le béton et améliore également la résistance à l'eau.

L'oxyde de zinc est utilisé dans les filtres à cigarettes et comme additif dans les céréales. Il est également utilisé en xérographie comme feuille photoconductrice et comme anticorrosion.

L'avenir de l'oxyde de zinc de haute qualité sera certainement fascinant. Les avancées potentielles pour les applications non médicinales dépassent même celles des utilisations médicinales actuelles.

Les capteurs nanorodiques d'oxyde de zinc, spintroniques et piézoélectriques sont des domaines très prometteurs et doivent être pris en compte dans un avenir pas trop lointain.

Références

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  6. Gent, A. N. (21 avril 2016). Caoutchouc Récupéré de britannica.com.
  7. HELLESVIG-GASKELL, K. (16 août 2013). Utilisations d'onguent d'oxyde de zinc. Récupéré de livestrong.com.
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