Was ist Zinkoxid?
Zinkoxid ist ein Oxid von Zink mit der chemischen Formel ZnO.
Es kommt in der Natur als rotes Zinkerz vor, allerdings nur in begrenzten Gebieten. Zinkoxid wird oft auch als Zinkblume oder Zinkweiß bezeichnet.
Anwendungen von Zinkoxid
Zinkoxid wird in Weißpigmentfarben, Lacken und Emulsionsglas verwendet. Es wird auch als Zusatzstoff in Gummiprodukten wie Reifen verwendet, um die Haltbarkeit und Wärmeableitung zu verbessern.
Es wird häufig in Kosmetika verwendet und kann aufgrund seiner UV-reflektierenden Eigenschaften als Sonnenschutzmittel eingesetzt werden. Aufgrund seiner desodorierenden und schweißreduzierenden Wirkung wird es in Antitranspirantien und Body Sheets verwendet. Darüber hinaus wird es aufgrund seiner adstringierenden, entzündungshemmenden und antiseptischen Wirkung auch in Arzneimitteln verwendet und kann in Salben und Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Zinkoxid wird auch als Katalysator für die Synthese von Methanol verwendet.
Eigenschaften von Zinkoxid
Bei Raumtemperatur ist Zinkoxid ein weißes Pulver, das sich beim Erhitzen nicht zersetzt. Beim Erhitzen auf ca. 300 °C färbt es sich gelb und wird beim Abkühlen wieder gelb. Beim Erhitzen auf 1 atm beginnt die Sublimation bei ca. 1300 °C. Dies ist niedriger als die Temperatur, bei der Zinkoxid mit Kohlenstoff reduziert wird.
Zinkoxid ist ein echter Halbleiter. Es reflektiert Licht in einem breiten Wellenlängenbereich. Mit geringen Zusätzen von Übergangsmetallen wird es zu einem phosphoreszierenden Material. Es reflektiert sichtbares Licht und kann UV-Strahlung absorbieren. Es emittiert phosphoreszierendes Licht im Sonnenlicht, grünes oder violettes Licht bei anodischer und kathodischer Strahlung und weiße Thermolumineszenz bei Erhitzung.
Zinkoxid ist ein amphoteres Oxid. Es löst sich in Säure unter Bildung von Zinksalzen und in wässrigen Alkalilaugen unter Bildung von Zinkaten. Es ist in wässrigem Ammoniumcarbonat und Ammoniakwasser unter Bildung von Komplexsalzen löslich. In Wasser ist es jedoch nicht löslich.
Struktur des Zinkoxids
Zinkoxid ist eine Verbindung aus Zink und Sauerstoff. Rotes Zinkerz bildet Kristalle im hexagonalen Kristallsystem.
Zinkoxid kristallisiert in zwei Formen: hexagonaler Wurtzit und kubischer Sphalerit. Die wurtzitartige Struktur, die die stabilste ist, ist am häufigsten. Die Sphalerit-Struktur kann stabilisiert werden, indem Zinkoxid auf einem Substrat mit kubischer Gitterstruktur wächst. Beide Kristalle sind tetraedrisch, eine übliche Zn(II)-Form.
Weitere Informationen zu Zinkoxid
1. Synthetische Methoden für Zinkoxid
Natürliches rotes Zinkerz ist ein seltenes Mineral, das nur in zwei Minen in den Vereinigten Staaten von Amerika vorkommt. Die in den Schornsteinen von Zinkfabriken in Polen ausgefallenen Kristalle werden verkauft.
Zinkoxid wird durch Pyrolyse von Zinkoxalat, dessen chemische Formel ZnC2O4 lautet, bei 400 °C gewonnen. Es kann auch durch Pyrolyse von basischem Zinkcarbonat, ZnCO3-3Zn(OH)2, hergestellt werden. Es kann auch durch die thermische Zersetzung von Zinknitrat und Zinksulfat hergestellt werden.
Industriell wird Zinkoxid durch Erhitzen von metallischem Zink, Verdampfen und Verbrennen mit Luft gewonnen.
2. Reaktion von Zinkoxid
Wenn freie Fettsäuren aus dem Talg mit Zinkoxid reagieren, entsteht eine geringe Menge an Zinkionen. Wenn Zinkoxid mit der Erdatmosphäre in Berührung kommt, absorbiert es eine kleine Menge Kohlendioxid und Wasser.
Wenn es mit Kobaltoxid verbrannt wird, kann das Pigment Kobaltgrün entstehen.
Wenn Zinkoxid mit Phosphorsäure behandelt wird, bildet es eine zementartige Substanz, die in der Zahnmedizin verwendet wird. Der Hauptbestandteil wird Hopeit genannt und hat die chemische Formel Zn3(PO4)2/4H2O.
3. Gefahren von Zinkoxid
Zinkoxid selbst ist nicht giftig. Es kann jedoch gefährlich sein, wenn die Zinkoxiddämpfe, die bei der Oxidation von Zink oder Zinklegierungen bei hohen Temperaturen entstehen, eingeatmet werden. Dies ist der Fall, wenn messinghaltige Legierungen geschmolzen werden, da der Schmelzpunkt von Messing in der Nähe des Siedepunkts von Zink liegt. Die Exposition gegenüber Zinkoxid in der Luft kann auch beim Schweißen von verzinktem Stahl auftreten und eine Metalldampfhitze verursachen.
Kombinationsformulierungen von Zinkoxid und UV-Absorbern, wie sie in Sonnenschutzmitteln zu finden sind, sind Berichten zufolge aufgrund der Photolyse des Zinkoxids mit niedermolekularen UV-Absorbern toxisch.