اکسید روی : خواص، روش های تولید، طیف ها، کاربردها!

 

اکسید روی خام یک ترکیب معدنی به شکل جامد یا پودر سفید رنگ می باشد که در آب نامحلول است. این ترکیب شیمیایی در تعدادی از فرایندهای تولیدی مانند صنعت لاستیک و پلاستیک، سرامیک، شیشه، بازدارنده های آتش و نوارهای کمک های اولیه یافت می شود.

 

زینک اکساید به طور طبیعی به عنوان ماده معدنی روی ظاهر می شود، اما بیشتر اکسید روی به صورت مصنوعی تولید می شود. همچنین برای درمان انواع بیماری های پوستی، در محصولاتی مانند پودر بچه و کرم های سد کننده برای درمان بثورات پوشک، کرم کالامین، شامپوهای ضد شوره و پمادهای ضد عفونی کننده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

 

رعایت نکردن اصول بهداشتی، می تواند این ماده را به تهدیدی برای محیط زیست تبدیل کند. برای محدود کردن شیوع آن در محیط لازم است که اقدامات فوری انجام شود. استنشاق طولانی مدت گرد و غبار اکسید روی منجر به تب بخار فلز با علائم تب و لرز، درد عضلانی، حالت تهوع و استفراغ شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی اکسید روی

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                         جامد سفید رنگ فرمول شیمیایی                                                                        ZnO
دانسیته                                                                    (g/cm۳)۵.۶۰۶ وزن مولکولی                                                         (g/mol)81.406
نقطه ذوب (تخریب ساختار)                                                 (۰C)1974 شماره (CAS No)                                                         ۱۳۱۴-۱۳-۲
حلالیت در آب (در ۱۷.۸درجه سانتیگراد)                                    %۰.۰۰۰۴ ساختار کریستالی                                                   Wurtzite

 

اکسید روی کریستالی ترموکرومیک است، یعنی وقتی در هوا گرم می شود رنگ آن از سفید به زرد تغییر می کند و با خنک شدن به سفید برمی گردد. این تغییر رنگ به دلیل کمبود اکسیژن به محیط در دمای بالا و تشکیل غیر استوکیومتری Zn۱ + xO ایجاد می شود، جایی که در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد، ۰.۰۰۰۰۷ = x باشد.

 

اکسید روی یک اکسید آمفوتریک است که تقریباً در آب حل نمی شود، اما در بیشتر اسیدها مانند اسید کلریدریک حل می شود:

 

ZnO + 2 HCl → ZnCl۲ + H۲O

 

اکسید روی جامد نیز در مواد قلیایی حل می شود و روی های محلول می دهد:

 

ZnO + 2NaOH + H۲O → Na۲[Zn(OH)۴]

 

زینک اکساید به آرامی با اسیدهای چرب موجود در روغن واکنش می دهد و کربوکسیلات های مربوطه مانند اولئات یا استئارات را تولید می کند. این ماده وقتی با محلول آبی قوی کلرید روی مخلوط می شود فرآورده هایی شبیه سیمان ایجاد می کند که به بهترین شکل به عنوان روی هیدروکسی کلرید توصیف می شوند، از این سیمان در دندانپزشکی استفاده می شد.

 

روش های تولید زینک اکساید

 

روش های تولید زینک اکساید

 

برای مصارف صنعتی، اکسید روی در سطح ۱۰۵ تن در سال و با سه فرآیند اصلی که در زیر آمده است، تولید می شود.

 

روند غیر مستقیم:

 

در فرآیند غیرمستقیم یا فرانسوی، روی فلزی در بوته گرافیت ذوب شده و در دمای بالاتر از ۹۰۷ درجه سانتیگراد (به طور معمول در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) بخار می شود. بخار روی با اکسیژن موجود در هوا واکنش می دهد و ZnO همراه با افت دما و لومینسانس روشن آن را تشکیل می دهد.

 

ذرات اکسید روی به یک مجرای خنک کننده منتقل شده و در یک کیسه جمع می شوند. این روش غیر مستقیم در سال ۱۸۴۴ توسط LeClaire (فرانسه) رایج شد و به همین دلیل معمولاً به عنوان روش فرانسه شناخته می شود. محصول آن به طور معمول از ذرات اکسید روی تجمع یافته با اندازه متوسط ​​۰.۱ تا چند میکرومتر تشکیل شده است. از نظر وزنی، بیشتر اکسید روی جهان از طریق فرایند فرانسه تولید می شوند.

 

روند مستقیم تولید اکسید روی:

 

فرآیند مستقیم یا آمریکایی با ترکیبات مختلف روی ناخالص، مانند سنگ معدن روی یا محصولات جانبی ذوب، آغاز می شود. پیش سازهای روی از طریق گرم شدن با یک منبع کربن مانند آنتراسیت برای تولید بخار روی، کاهش می یابد (کاهش کاربوترمال) و سپس همانند فرآیند غیر مستقیم اکسید می شود.

 

به دلیل خلوص کمتر ماده منبع، محصول نهایی در این روش در مقایسه با محصول غیر مستقیم، از کیفیت پایین تری برخوردار است.

 

سنتز شیمیایی مرطوب:

 

سنتز شیمیایی مرطوب

 

مقدار کمی از تولیدات صنعتی زینک اکساید شامل فرآیندهای شیمیایی مرطوب است که با محلول های آبی نمک روی آغاز می شود، که از آن کربنات روی یا هیدروکسید روی رسوب می کند و سپس رسوب جامد در دمای حدود ۸۰۰ درجه سانتیگراد کلسینه می شود.

 

سنتز آزمایشگاهی:

 

رنگ های قرمز و سبز بلورهای زینک اکساید مصنوعی از غلظت های مختلف جای خالی اکسیژن حاصل می شود. روش های تخصصی متعددی برای تولید این ماده و برای مطالعات علمی و کاربردهای خاص وجود دارد.

 

اکسید روی پودر شده سفید معمولی را می توان با آزمایش الکترولیز محلول بی کربنات سدیم با آند روی در آزمایشگاه تولید کرد. هیدروکسید روی هنگام گرم شدن به اکسید روی تجزیه می شود:

 

Zn + 2H۲O → Zn(OH)۲ + H۲

 

Zn(OH)۲ → ZnO + H۲O

 

طیف های FTIR و رامان اکسید روی

 

طیف های FTIR و رامان اکسید روی

 

کاربردهای زینک اکساید

 

کاربردهای پودر اکسید روی بسیار زیاد است که در بیشتر آن ها از واکنش اکسید به عنوان پیش ماده سایر ترکیبات روی استفاده می کنند. برای کاربردهای علوم مواد، این ترکیب شیمیایی دارای ضریب شکست بالا، هدایت حرارتی بالا، اتصال، ضد باکتری و محافظت در برابر اشعه ماورا UV بنفش است.

 

در نتیجه، به مواد و محصولاتی از جمله پلاستیک، سرامیک، شیشه، سیمان، لاستیک، روان کننده ها،رنگ، پماد، چسب و سایر محصولات اضافه می گردد. زینک اکساید به عنوان مخلوطی با حدود ۰.۵٪ اکسید آهن (III) آهن، کالامین نامیده می شود و در لوسیون آن استفاده می شود.

 

با انعکاس خصوصیات اساسی، ذرات ریز اکسید دارای خاصیت بوگیری و ضدباکتری هستند و به همین دلیل به مواد از جمله پارچه پنبه ای، لاستیک، محصولات مراقبت از دهان و دندان، و بسته بندی مواد غذایی اضافه می شوند.

 

آیا اکسید روی خطرناک است؟

 

آیا زینک اکساید خطرناک است؟

 

اکسید روی به عنوان یک افزودنی غذایی در لیست FDA ایالات متحده است که به عنوان ماده بی خطر یا GRAS شناخته شده است. این ماده به خودی خود سمی نیست، اما استنشاق بخارات زینک اکساید مانند تولید شده در هنگام ذوب شدن روی و آلیاژهای روی و در دمای بالا اکسید شدن خطرناک است.

 

این مشکل هنگام ذوب آلیاژهای حاوی برنج رخ می دهد زیرا نقطه ذوب برنج نزدیک به نقطه جوش روی است. قرار گرفتن در معرض اکسید روی در هوا، که هنگام جوشکاری فولاد گالوانیزه نیز رخ می دهد، می تواند منجر به بیماری به نام تب بخار فلزی شود. به همین دلیل، معمولاً فولاد گالوانیزه جوشکاری نمی شود یا در ابتدا روی از بین می رود.