¿Qué es el Sulfuro de Zinc?
El sulfuro de zinc es un compuesto químico inorgánico representado por la fórmula química (Zn) y azufre (s). Su fórmula química es ZnS.
El sulfuro de zinc es un polvo o cristal blanco o amarillo con una densidad de 4,0 g/cm3, un punto de fusión de 1.718°C y un punto de sublimación de 1.180°C. Se presenta de forma natural como mineral de zinc sheenzinc (en inglés: sphalerite o zincblende) y raramente como wurtzita (en inglés: wurtzite).
Generalmente se presenta en forma cúbica estable y se produce como esfalerita. La forma hexagonal se obtiene sintéticamente, pero también aparece de forma natural como wurtzita.
Usos del Sulfuro de Zinc
El sulfuro de zinc se utiliza como materia prima para fósforos, pinturas, pigmentos de caucho, litopona, cuero, caucho dental, pantallas de rayos X y materiales de cristal de láser semiconductor. El sulfuro de zinc con impurezas adecuadas se utiliza desde hace tiempo como silicoforo, ya que emite luz de sílice cuando se irradia con luz ultravioleta.
El color de emisión puede variar en función del tipo de impureza, y también lo emite un haz de electrones, por lo que se aplica a la superficie de luz de sílice de los tubos catódicos de los televisores y otros equipos. Mezclado con pequeñas cantidades de radio o torio, también se utiliza como pintura luminosa para relojes.
Propiedades del Sulfuro de Zinc
Cuando el sulfuro de zinc contiene humedad, se oxida gradualmente en el aire a sulfato de cinc. El sulfuro de zinc es insoluble en agua y álcalis y soluble en ácidos minerales. El sulfuro de zinc recién fabricado es soluble en ácidos.
Las esfaleritas y wurtzitas naturales son semiconductores con grandes brechas de banda intrínsecas; los valores de brecha de banda a 300 K son 3,91 eV para las wurtzitas y 3,54 eV para las esfaleritas.
El sulfuro de zinc es un compuesto covalente de composición ZnS. Aproximadamente a 1.293 K, se produce una transición en la estructura cristalina del tipo esfalerita al tipo wurtzita. El punto de fusión del sulfuro de zinc de tipo esfalerita es de 1.991 K. La entalpía estándar de formación a 298 K es de -204,6 kJ/mol.
Otros Datos sobre el Sulfuro de Zinc
1. Método de Síntesis del Sulfuro de Zinc
El sulfuro de zinc se forma por la composición directa de azufre y cinc. El sulfuro de zinc también puede obtenerse soplando sulfuro de hidrógeno en una solución acuosa que contenga iones de zinc.
2. El sulfuro de Zinc en la Física Atómica
En los inicios de la física atómica, Ernest Rutherford et al. utilizaron el sulfuro de zinc como centelleador, un material fosforescente. El centelleador aprovecha las propiedades luminiscentes del sulfuro de zinc cuando es excitado por radiaciones como los rayos alfa, los rayos X y los haces de electrones. Por tanto, el sulfuro de zinc es útil como sensibilizador para los rayos X y como material para los tubos de rayos catódicos. En presencia de impurezas, se vuelve fosforescente y emite luz azul y ultravioleta.
Como la medición automática era difícil con la tecnología de la época, Rutherford et al. utilizaron polvo de sulfuro de zinc para contar la luminiscencia a ojo en una habitación oscura. Demostraron la existencia de núcleos aplicando la técnica al experimento de dispersión de Rutherford, en el que se irradian rayos alfa sobre un material. El sulfuro de zinc sigue siendo útil como elemento de detección de los rayos alfa.
3. El Sulfuro de Zinc como Agente Fosforescente
El sulfuro de zinc puede utilizarse como agente fosforescente. Con la adición de unas pocas ppm de activador, puede ser útil en tubos de rayos catódicos y pantallas de rayos X, así como en componentes que brillan en la oscuridad, por ejemplo. La luz emitida, por ejemplo, es azul brillante cuando se utiliza plata como activador y amarilla cuando se emplea manganeso.
Un agente fosforescente muy conocido es el cobre, que emite luz durante más tiempo y tiene un color verdoso. El sulfuro de zinc dopado con cobre también se utiliza en paneles de electroluminiscencia.
4. Otras Aplicaciones del Sulfuro de Zinc
El sulfuro de zinc también se utiliza como elemento óptico para la luz infrarroja. Transmite la luz visible a longitudes de onda superiores a 12 µm y puede utilizarse como ventanas o lentes ópticas planas.
Además, puede utilizarse como semiconductor de tipo P y N mediante dopaje, una propiedad inusual para un semiconductor del grupo II-VI.