Zinksulfid

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Kristallstruktur
ZnS, Kristallstruktur von Sphalerit (kubisch)ZnS, Kristallstruktur von Wurtzit (hexagonal)
Kristallstrukturen des Zinksulfids, ZnS

links: Sphalerit (kubisch); rechts: Wurtzit (hexagonal)
__ Zn2+     __ S2−

Allgemeines
Name Zinksulfid
Andere Namen
  • Zink(II)-sulfid
  • Sphalerit
  • Zinkblende
  • Wurtzit
  • C.I. Pigment White 7
Verhältnisformel ZnS
CAS-Nummer 1314-98-3
PubChem 14821
Kurzbeschreibung

gelbliches, geruchsloses Pulver[1]

Eigenschaften
Molare Masse 97,46 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,01 g·cm−3[1]

Siedepunkt

1185 °C[1]

Löslichkeit
  • praktisch unlöslich in Wasser[1]
  • löslich in verdünnten Mineralsäuren[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
EUH: 031
P: keine P-Sätze
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][1]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: 31
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Zinksulfid (genauer Zink(II)-sulfid; Summenformel ZnS) ist das Zink-Salz der Schwefelwasserstoffsäure. Es kommt in der Natur mineralisch als kubischer Sphalerit (Zinkblende) und hexagonaler Wurtzit vor und kann bergmännisch abgebaut werden. Sowohl in Sphalerit als auch im Wurtzit sind die Zink-Ionen tetraedrisch von vier Sulfid-Ionen umgeben und umgekehrt. Beide Kristallstrukturen sind Prototypen für eine ganze Reihe von Verbindungen. Wurtzit stellt die Hochtemperatur-Modifikation dar. Zinksulfid ist ein II-VI-Verbindungshalbleiter (EG= 3,54 eV, bei Raumtemperatur).

Herstellung[Bearbeiten]

Zinksulfid kann durch Oxidation von Zink mit Schwefel hergestellt werden:

\mathrm{8 \ Zn + S_8 \longrightarrow 8 \ ZnS}

Es entsteht auch bei der Umsetzung wässriger Lösungen von Zinksalzen mit Ammoniumsulfid-Lösung als weißer bis schwach gelber amorpher Niederschlag.

Ebenfalls möglich ist die Herstellung durch Reaktion einer Zinksulfatlösung mit Schwefelwasserstoff bei Zugabe von Ammoniumacetat

\mathrm{ZnSO_4 +  H_2S \longrightarrow ZnS  + H_2SO_4}

oder die Reaktion Zinkoxid und Schwefel in ammoniakalischem Medium.[2]

\mathrm{3 \ ZnO +  4 \ S + 2 \ NH_3  +  H_2O \longrightarrow 3 \ ZnS +  (NH_4)_2SO_4}

Verwendung[Bearbeiten]

Mit Al3+- und Cu+-Ionen dotiertes Zinksulfid zeigt Lumineszenz und wird für Leuchtschirme in Bildröhren, Magische Augen und nachleuchtende Zifferblätter von Uhren verwendet. Ebenso kommt es in Elektrolumineszenz-Folien zur Anwendung. Alternativ ist eine Dotierung mit Silberionen möglich.

In der Malerei wird es zusammen mit Bariumsulfat als Weißpigment genutzt, eine gemeinsam gefällte Form wird als Lithopone bezeichnet. Nachteilig für die Anwendung als Pigment ist die eingeschränkte Beständigkeit von ZnS speziell bei Außenanwendungen. Sauerstoff oxidiert ZnS langsam zu löslichem Zinksulfat.

Wegen seines hohen Brechungsindex von 2,37 werden dünne, im Vakuum aufgedampfte ZnS-Filme zur Vergütung von optischen Bauteilen verwendet.

Zinksulfid ist über breite Bereiche des technisch genutzten Infrarot-Spektrums transparent und wird deshalb zunehmend für Infrarot-Optiken (IR-Kameras) und Schutzgläser eingesetzt. Dabei ist es günstiger als die Alternativen Germanium und Zinkselenid und auch aus toxikologischer Sicht weniger kritisch. Aufgrund des hohen Brechungsindex geht beim Durchgang durch ein unvergütetes ZnS Fenster rund 30% der IR-Intensität durch Reflexion an den Grenzflächen verloren. Deshalb werden solche Fenster und Optiken meist aufwändig entspiegelt.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e Eintrag zu Zinksulfid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. September 2007 (JavaScript erforderlich)
  2. a b  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, Band II, Seite 1027. 1978, ISBN 3-432-87813-3.
  3. Datenblatt Zinc sulfide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 26. April 2011 (PDF).
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.