Sulfid zinečnatý

Sulfid zinečnatý (zastarale sirník zinečnatý) je anorganická sůl sulfanu a hydroxidu zinečnatého se vzorcem ZnS. Jedná se o bílou, krystalickou látku (navzdory tomu, že sfalerit je tmavý), která není rozpustná ve vodě, podobně jako většina sulfidů.

Sulfid zinečnatý
Práškový sulfid zinečnatý s rozdílnou koncentrací sulfidových vakancí
Obecné
Systematický název	Sulfid zinečnatý
Ostatní názvy	Sfalerit, Wurtzit
Sumární vzorec	ZnS
Vzhled	Bílá krystalická látka
Identifikace
Registrační číslo CAS	1314-98-3
Číslo RTECS	VZ4725000
Vlastnosti
Molární hmotnost	97,474 g/mol
Teplota tání	1 185 °C (sublimace)
Hustota	4,1 g/cm3
Index lomu	2.3677
Rozpustnost ve vodě	Velice málo rozpustný; nerozpustný v zasaditém prostředí
Struktura
Krystalová struktura	Krychlová
Bezpečnost
NFPA 704	0 1 0
Teplota vznícení	Není vznětlivý
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Struktura

Sulfid zinečnatý tvoří dvě polymorfní modifikace. V obou formách mají atomy zinku a síry tetraedrickou koordinaci. Stabilnější kubická forma se označuje jako sfalerit. Hexagonální forma, wurtzit, je vzácnější a lze ji připravit i synteticky.^[1] Transformace wurtzitu na sfalerit probíhá při teplotě 1020 °C.^[2]

• 
  Struktura sfaleritu
• 
  Struktura wurtzitu

Výroba a reakce

Tuto látku je možno vyrábět reakcí zinečnatých solí, nejlépe rozpuštěných v rozpouštědle, a sulfidů alkalických kovů. Tato reakce se využívá v analytické chemii, vzniká bílá sraženina. Můžeme si uvést například reakci sulfidu sodného (Na₂S) se síranem zinečnatým (ZnSO₄), za vzniku sulfidu zinečnatého a síranu sodného (Na₂SO₄):^[1]

Na₂S (aq) + ZnSO₄ (aq) → ZnS (s) + Na₂SO₄ (aq)

Průmyslově je možno tuto látku vyrábět reakcí síry s kovovým zinkem, podle rovnice:

S₈ + 8 Zn → 8 ZnS

Tato látka se především využívá na výrobu kovového zinku z přírodního sulfidu zinečnatého, který je obsažen ve sfaleritu. Reakce probíhá ve dvou stupních. Nejprve vznikne se vzdušným kyslíkem oxid zinečnatý a oxid siřičitý, který se musí zachycovat odsiřovacím zařízením, následně se z oxidu uhlíkem vyredukuje kovový zinek:

2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2SO₂

2 ZnO + C → 2 Zn + CO₂

Při této reakci nevzniká příliš čistý kov, dostatečně na galvanické pokovování, ale ne na chemické využití, jelikož je skoro vždy kontaminován železem, olovem, cínem, kadmiem, sírou, uhlíkem, stopami stříbra, manganu a jinými látkami. Pro chemické a farmaceutické využití se používá zinek přečištěný různými chemickými procesy.

Tato látka se silnějšími kyselinami reaguje za vzniku sirovodíku:

ZnS + 2 HCl → H₂S + ZnCl₂

Jelikož vznikající sulfan je toxický, řadí se ZnS mezi mírně nebezpečné látky (viz NFPA). Při požití by tato látka v žaludku reagovala se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou, tato reakce však probíhá pomalu.

Využití

Po 1 minutě ve tmě. Sulfid zinečnatý je vlevo.

Sulfid zinečnatý se využívá na výrobu zinku, rovnice je zmíněna výše.

Luminiscenční materiál

Sulfid zinečnatý s velmi malými množství příměsí (aktivátoru) vykazuje fosforescenci, takže lze využít jako luminofor. Jako příměsi se používají stříbro, mangan či měď. Pokud je jako příměs použito kovové stříbro, směs svítí (fosforeskuje) modrým světlem o vlnové délce 450 nm. Pokud je jako příměs použit kovový mangan, svítí oranžovo-červeně, o vlnové délce asi 590 nm. Pokud je použita měď, svítí materiál zeleně. Obecně je sulfid zinečnatý je poměrně slabý luminofor. Obrázek porovnává sulfid zinečnatý a hlinitan strontnatý (se sloučeninami europia a dysprosia). Fotografie je pořízena po jedné minutě svícení. Je patrné, je hlinitan strontnatý je silnější luminofor.

Optický materiál

Čistý sulfid zinečnatý se využívá v optice jako materiál s velkým indexem lomu ve viditelné oblasti pro výrobu vrstev s vyšší odrazivostí. ^[3] V infračervené oblasti se využívá pro výrobu optických prvků, např. transparentních okének a čoček.

Využití jako barvící materiál

Sulfid zinečnatý se používá jako pigment.^[1]