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氧化鋅
難溶于水的氧化物
基本信息
| 中文名 | 氧化鋅 |
| 熔點 | 1975 |
| 別名 | 鋅白 |
| 化學式 | ZnO |
| 摩爾質(zhì)量 | 81.39 |
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發(fā)展簡史
氧化鋅的另一主要用途是用作涂料，1834年，首次成為水彩顏料，但其難溶于油。不過很快問題就由新的氧化鋅生產(chǎn)工藝解決。1845年，勒克萊爾開始在巴黎大規(guī)模生產(chǎn)鋅白油畫顏料，到1850年，氧化鋅在整個歐洲流行開來。氧化鋅的純凈度很高，以至于在19世紀末， 一些藝術(shù)家在畫上涂滿鋅白作為底色，然而這些畫作經(jīng)過百年后都出現(xiàn)了裂紋。
在20世紀后半期，氧化鋅多用在橡膠工業(yè)。在20世紀70年代，氧化鋅的第二大用途是復印紙?zhí)砑觿?1世紀氧化鋅作復印紙?zhí)砑觿┑淖龇ㄒ呀?jīng)被淘汰。
島根大學中村守彥教授領(lǐng)導的研究小組合成了直徑約10納米的氧化鋅微粒，并通過特殊處理使微粒具備熒光物質(zhì)的特性。這種納米粒子發(fā)光比較穩(wěn)定，發(fā)光時間可持續(xù)24小時以上，但生產(chǎn)成本不到綠色熒光蛋白的百分之一。
2008年11月1日至15日，研究人員給實驗鼠喂食結(jié)合了這種粒子的蛋白質(zhì)，成功拍攝到粒子在實驗鼠體內(nèi)發(fā)光的影像。
日本島根大學2008年11月18日宣布開發(fā)出一種在光線照射下能發(fā)出熒光的氧化鋅納米粒子，其發(fā)光穩(wěn)定且安全，可應用于尖端醫(yī)療領(lǐng)域。
理化性質(zhì)
防曬機理
氧化鋅是一種重要而且使用廣泛的物理防曬劑，屏蔽紫外線的原理為吸收和散射。氧化鋅屬于N型半導體，價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發(fā)生躍遷，這也是它們吸收紫外線的原理。而散射紫外線的功能就和材料的粒徑相關(guān)，當尺寸遠小于紫外線的波長時，粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射，從而減小照射方向的紫外線強度。此外，如果這原料的粒徑過大，涂在皮膚上會出現(xiàn)不自然的白化現(xiàn)象。因此納米級微粒與通常尺寸相比有著顯著的優(yōu)勢。
納米氧化鋅是穩(wěn)定的化合物，可以提供廣譜的紫外保護（UVA和UVB），同時還有抗菌和抗炎的作用，幾乎在各國對防曬劑的評價中都是目前為止最安全有效的成分。但它們特別小的尺寸，使得它們有更高的化學活性，也可能被人體吸收，從而對人體和環(huán)境有著潛在的危害，因此對于納米級氧化鋅的使用還存在著很大的爭議。比如歐盟在2004年的時候說納米氧化鋅會被吸收，而且可能會引起DNA損傷。澳大利亞在2006年一份綜述中稱不認為納米粒子在皮膚中有吸收。而美國DNA1999年批準氧化鋅的使用，但認為納米氧化鋅存在安全問題而不允許使用，而在2006年批準納米氧化鋅作為一個新的有效成分。
納米微粒最令人擔憂的地方就是它會釋放出自由基，這會增加氧化壓力，從而損傷體內(nèi)的蛋白、酯類和DNA。鈦產(chǎn)生的氫氧自由基可能會對DNA和細胞產(chǎn)生損傷，鋅產(chǎn)生氫氧自由基可能會損害皮膚中的DNA和細胞結(jié)構(gòu)。另外，當你抹了防曬霜洗臉或是游泳，又或者是使用帶防曬系數(shù)的唇膏，就存在著很大的可能將其中含有的納米級的防曬劑直接通過吃下去，這樣人體是可以直接吸收的。有研究表明腸子能夠吸收二氧化鈦粒子的直徑在150-500nm（略高于納米水平，相當于微米粒子，這種尺寸的粒子防曬劑中也有使用），隨后這些粒子還可以到達肝臟和脾臟。關(guān)于納米粒子是否能通過皮膚直接進入血液還存在爭議。通過在動物和人手上的實驗表明，納米氧化鋅有1.5-2.3%的吸收。但也有人認為人手上的皮膚遠比嘴唇、眼瞼、大腿內(nèi)側(cè)、腋下等地方要厚實的多，而且如果皮膚破損處的吸收狀況也會不同，很快下結(jié)論這種粒子幾乎零吸收是過于草率的，缺乏更多的實驗證據(jù)。
應用領(lǐng)域
2、在化肥工業(yè)中對原料氣作精脫硫用
7、用于塑料行業(yè)、防曬化妝品系列產(chǎn)品、特殊陶瓷制品、特種功能涂料以及紡織衛(wèi)生加工等
9、用作收斂藥，用于制軟膏或橡皮膏
10、用作白色顏料，用于印染、造紙、火柴及醫(yī)藥工業(yè)。在橡膠工業(yè)中用作天然橡膠、合成橡膠及乳膠的硫化活性劑、補強劑及著色劑。也用于顏料鋅鉻黃、醋酸鋅、碳酸鋅、氯化鋅等的制造。此外還用于電子激光材料、熒光粉、飼料添加劑、催化劑、磁性材料制造飼料添加劑在飼料加工中作鋅的補充劑。
11、無機白色顏料。著色力不及二氧化鈦及立德粉。廣泛用于ABS樹脂、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、氨基樹脂和聚氯乙烯及油漆和油墨的著色。另外，在橡膠工業(yè)也可用作橡膠的硫化活性劑、補強劑和著色劑。還用于漆布、化妝品、搪瓷、紙張、皮革、火柴、電纜等的生產(chǎn)。也可用于印染、玻璃工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等。也用作合成氨的脫硫劑。還用作電子激光材料、熒光粉、飼料添加劑、磁性材料制造等。
12、營養(yǎng)增補劑（鋅強化劑）。
13、氧化鋅是飼料營養(yǎng)強化劑。
14、主要用作橡膠或電纜的補強劑，以使橡膠具有良好的耐腐蝕性，抗撕裂性和彈性。也用作天然橡膠的硫化活化劑，白色橡膠的著色劑和填料，氯丁橡膠的硫化劑。顆粒細小者（粒徑0.1μm左右）可用作聚烯烴或聚氯乙烯等塑料的光穩(wěn)定劑。
15、用于合成氨原料氣的脫硫。
16、用作油漆的顏料和橡膠的填充料， 醫(yī)藥上用于制軟膏、鋅糊、橡皮膏等。
17、適用于在飼料加工中作鋅的補充劑。
18、主要用作白色顏料，橡膠硫化活性劑、補強劑，有機合成催化劑、脫硫劑。
19、用于合成氨、石油、天然氣化工原料氣的脫硫。
20、用作分析試劑、基準試劑、熒光劑和光敏材料的基質(zhì)。
21、主要用于橡膠或電纜工業(yè)作補強劑和活性劑，也作白色膠的著色劑和填充劑，在氯丁橡膠中用作硫化劑等。
22、日本島根大學開發(fā)發(fā)光氧化鋅納米粒子。氧化鋅常被用于生產(chǎn)嬰兒爽身粉等產(chǎn)品，是一種無毒的無機物，人體不會對其產(chǎn)生排異反應，因而安全性高。此外，氧化鋅納米粒子的體積小，具有不妨礙細胞活動的優(yōu)點。
毒理數(shù)據(jù)
制備方法
一、直接法：
3、由粗氧化鋅冶煉成鋅，再經(jīng)高溫空氣氧化而成。
4、由熔融鋅氧化而得。
二、間接法。反應方程式：2Zn+O2=2ZnO
操作方法：將電解法制得的鋅錠加熱至600～700℃熔融后，置于耐高溫坩堝內(nèi)，使之1250～1300℃高溫下熔融氣化，導入熱空氣進行氧化，生成的氧化鋅經(jīng)冷卻、旋風分離，將細粒子用布袋捕集，即制得氧化鋅成品。
直接法。反應方程式：
C+O2=CO2
CO2+C=2CO
ZnO+CO=Zn（蒸氣）+CO2
Zn（蒸氣）+CO+O2=ZnO+CO2
操作方法：將焙燒鋅礦粉（或含鋅物料）與無煙煤（或焦炭悄）、石灰石按1：0.5：0.05比例配制成球。在1300℃經(jīng)還原冶煉，礦粉中氧化鋅被還原成鋅蒸氣，再通入空氣進行氧化，生成的氧化鋅經(jīng)捕集，制得氧化鋅成品。
以碳酸鋅為原料，經(jīng)水洗、干燥、煅燒、粉碎制得產(chǎn)品氧化鋅。ZnCO3→ZnO+CO2↑
以氫氧化鋅為原料，經(jīng)水洗沉淀、干燥、煅燒、冷卻、粉碎制得產(chǎn)品氧化鋅。Zn（OH）2→ZnO+H2O
安全措施
注意事項
泄漏處理
隔離泄漏污染區(qū)，周圍設(shè)警告標志，建議應急處理人員戴好口罩、護目鏡，穿工作服。小心掃起，避免揚塵，倒至空曠地方深埋。也可以用大量水沖洗，經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏，收集回收或無害處理后廢棄。
皮膚接觸：用肥皂水及清水徹底沖洗。就醫(yī)。
眼睛接觸：拉開眼瞼，用流動清水沖洗15分鐘。就醫(yī)。
吸入：脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。就醫(yī)。
食入：誤服者，口服牛奶、豆?jié){或蛋清，洗胃。就醫(yī)。
急性毒性LD50：7950mg/kg（小鼠經(jīng)口）
燃燒（分解）產(chǎn)物：自然分解產(chǎn)物未知。
運輸注意事項：起運時包裝要完整，裝載應穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。
儲存事宜
儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。儲區(qū)應備有合適的材料收容泄漏物。
安全術(shù)語
S60：該物質(zhì)及其容器須作為危險性廢料處置。（This material and its container must be disposed of as hazardous waste.）
S61：避免釋放至環(huán)境中。參考特別說明/安全數(shù)據(jù)說明書。（Avoid release to the environment. Refer to special instructions / safety data sheets.）
風險術(shù)語
R50/53：對水生生物有極高毒性，可能對水體環(huán)境產(chǎn)生長期不良影響。（Very toxic to aquatic organisms， may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.）
法規(guī)信息
化學品分類和危險性公示通則（2009年05月21日發(fā)布），原化學工業(yè)部、國務(wù)院經(jīng)貿(mào)辦《關(guān)于印發(fā)化學危險物品安全管理條例實施細則>的通知》（化勞發(fā)[1992]677號），勞動部、化學工業(yè)部關(guān)于頒發(fā)《工作場所安全使用化學品規(guī)定》的通知“勞部發(fā)（1996）423號”等法規(guī)，針對化學危險品的安全使用、生產(chǎn)、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規(guī)定。
相關(guān)實驗
實驗名稱：氧化鋅的測定。
應用范圍/：該方法采用滴定法測定氧化鋅的含量，該方法適用于氧化鋅。
實驗原理：供試品加稀鹽酸使溶解，加0.025%甲基紅的乙醇溶液及氨試液，加氨-氯化銨緩沖液（pH值10.0）與鉻黑T指示劑，用乙二胺四醋酸二鈉滴定液（含量0.05mol/L）滴定至溶液由紫色轉(zhuǎn)變?yōu)榧兯{色。讀出乙二胺四醋酸二鈉滴定液使用量，計算氧化鋅的含量。
實驗試劑：
1. 水（新沸放置至室溫）。
2. 乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）。
3. 基準氧化鋅。
4. 稀鹽酸。
5. 甲基紅的乙醇溶液（0.025%）。
6. 氨試液。
7. 鉻黑T指示劑。
8. 氨-氯化銨緩沖液（pH10.0）。
實驗制備：
1.乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）。
配制：取乙二胺四醋酸二鈉19g，加新沸過的冷水使成1000mL，搖勻。
標定：取于800℃灼燒至恒重的基準氧化鋅0.12g，精密稱定，加稀鹽酸3mL使溶解，加水25mL，加0.025%甲基紅的乙醇溶液1滴，滴加氨試液至溶液顯微黃色，加水25mL與氨-氯化銨緩沖液（pH10.0）10mL，再加鉻黑T指示劑少量，用該液滴定至溶液由紫色變?yōu)榧兯{色，并將滴定結(jié)果用空白試驗校正。每1mL乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）相當于4.069mg的氧化鋅。根據(jù)該液的消耗量與氧化鋅的取用量，算出該液的濃度。
貯藏：置玻璃塞瓶中，避免與橡皮塞、橡皮管等接觸。
3. 氨試液：取濃氨溶液400mL，加水使成1000mL，即得。
5. 氨-氯化銨緩沖液（pH10.0）：取氯化銨5.4g，加水20mL溶解后，加濃氨溶液35mL，再加水稀釋至100mL，即得。
實驗步驟：精密稱取供試品約0.1g，加稀鹽酸2mL使溶解，加水為25mL，加0.025%甲基紅乙醇溶液1滴，滴加氨試液到溶液顯微黃色，加水25mL、氨-氯化銨緩沖液（pH值10.0）10mL與鉻黑T指示劑少許，用乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液由紫色轉(zhuǎn)變?yōu)榧兯{色。記錄消耗乙二胺四醋酸二鈉滴定液的體積數(shù)（mL），每1mL乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）相當4.069mg的ZnO。
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