اکسید روی چیست و در چه مواردی به کار می رود؟

اکسید روی یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی ZnO است که در حالت خالص به صورت پودری سفید رنگ وجود داشته و منشأ طبیعی آن نیز کانی زنسیت می باشد.

این ترکیب در آب محلول بوده و در دنیای تجاری از نوع سنتز شده و مصنوعی آن استفاده می شود.

این ماده شیمیایی به عنوان ماده افزودنی در تهیه مواد و محصولات زیادی همچون مکمل های غذایی، سرامیک، شیشه، لاستیک، پلاستیک، مواد آرایشی، رنگ، انواع چسب، روغن و روان کننده ها، رنگدانه های تجاری، باتری، آهنرباهای فریت، بازدارنده های آتش و… مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های جالب و ارزشمند این ترکیب چون شفافیت بالا، محدوده شکاف انرژی وسیع، تحرک بالای الکترون ها و تابندگی نور زیاد به هنگام برانگیختگی الکترون ها موجب شده است تا از این ترکیب در ساخت الکترود نمایشگر ها، ترانزیستور ها و چراغ های LED نیز استفاده شود.

در ادامه این مطلب با فرآیند های متنوع تهیه این ترکیب و همچنین کاربرد های بی شمار آن در صنعت آشنا خواهید شد؛ با نشریه جهان شیمی فیزیک همراه بمانید.

آشنایی با فرآیند های تهیه اکسید روی

هر ساله هزاران تن از اکسید روی به شیوه های متفاوت تولید شده و در زمینه های مختلفی به مصرف می رسد. تهیه این ترکیب به چهار روش کلی صورت می گیرد که در ادامه هر یک از این روش ها را به صورت خلاصه شرح خواهیم داد.

روش غیر مستقیم: در روش غیر مستقیم، فلز روی را در بوته های گرافیتی ذوب کرده و در دمای بالاتر از ۹۰۷ درجه سانتی گراد به بخار تبدیل می کنند. بخار روی با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و با افت دما ZnO درخشان و روشن تشکیل می گردد. در ادامه، ذرات اکسید روی به یک مجرای خنک کننده منتقل شده و در یک محفظه جمع آوری می شوند. بیشترین میزان اکسید روی تولید شده در جهان به همین شیوه غیر مستقیم تولید می گردد.

روش مستقیم: در روش مستقیم، سنگ های حاوی روی را ذوب کرده و سپس مواد ذوب شده با حرارت دیدن توسط یک منبع کربنی مثل آنتراسیت به بخارات روی کاهیده می شوند (کاهش کاربوترمال). محصول تولید شده در این مرحله، روش غیر مستقیم را ادامه داده و به همان شیوه اکسید می شود. تفاوت این روش با شیوه قبلی در میزان درجه خلوص مواد اولیه مورد استفاده است. در روش مستقیم فرآورده نهایی از خلوص کمتر و در نتیجه کیفیت پایین تری برخوردار است.

فرآیند شیمیایی مرطوب: در این روش، فرآیند تولید اکسید روی از محلول های آبی نمک روی آغاز می شود. از این محلول ها می توان رسوب کربنات روی یا هیدروکسید روی را بدست آورد و سپس این رسوبات جامد را در دمای ۸۰۰ درجه سانتی گراد کلسینه نمود.

 جالب است بدانید در روش چهارم که سنتز آزمایشگاهی است می توان با تغییر میزان غلظت اکسیژن استفاده شده در تهیه ترکیب نهایی، رنگ اکسید روی را به صورت سبز یا قرمز درآورد.

معرفی کاربرد های اکسید روی

ساخت لاستیک

 بین ۵۰ تا ۶۰ درصد استفاده از ZnO در صنعت لاستیک می باشد. در این صنعت از اکسید روی و اسید استئاریک در جوشاندن لاستیک استفاده می کنند. افزودن اکسید روی موجب مقاومت لاستیک در برابر عوامل مخربی چون قارچ ها و همچنین نور فرابنفش می گردد.

صنعت سرامیک

اکسید روی در صنایع سرامیک سازی به طور گسترده ای در تولید لعاب به کار می رود. ظرفیت حرارتی نسبتاً بالا، هدایت حرارتی مناسب و ضریب انبساط کم این ماده موجب شده تا صنعت گران از آن در تولید سرامیک، لعاب و میناکاری استفاده نمایند.

افزودنی غذایی

 در صنایع غذایی اکسید روی به عنوان منبعی از عنصر ضروری روی به فرآورده هایی چون غلات صبحانه، کورن فلکس و مکمل های غذایی اضافه می شود. البته این نکته نیز شایان ذکر است که به منظور غنی کردن فرآورده های غذایی از روی، از سولفات روی نیز استفاده می شود.

تولید رنگدانه های تجاری

اکسید روی یکی از مواد اولیه در تولید رنگدانه های لازم برای پوشش های کاغذ و رنگ سفید ظروف چینی بوده و به طور کلی در کنار تیتانیوم یکی از اصلی ترین پایه های رنگ سفید به حساب می آید. رنگ های حاوی این ترکیب به دلیل بهره مندی اکسید روی از قابلیت مقاومت در برابر اشعه UV، رطوبت، خوردگی، اثر تخریبی میکروارگانیسم ها و حتی آتش برای نقاشی دیوار های داخلی، نمای خارجی ساختمان ها و حتی خودرو نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

صنعت آرایشی و بهداشتی

ZnO در تهیه فرآورده های آرایشی و بهداشتی نیز کاربرد داشته و تولید کنندگان فعال در این حوزه از این ترکیب برای تولید محصولاتی چون لاک ناخن، لوسیون بدن بچه، صابون، پماد های صورت و همچنین مواد آرایشی استفاده می کنند. اکسید روی به دلیل قابلیت خود در جذب بالای اشعه فرابنفش خورشید در ساخت ضد آفتاب ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد و به این ترتیب از پوست در برابر آفتاب سوختگی محافظت می نماید.

بهسازی متان

در مرحله پیش تصفیه متان، برای حذف سولفید هیدروژن از گاز طبیعی از ZnO استفاده می شود. این ترکیب در واکنش با سولفید هیدروژن، آب و سولفید روی را تولید می کند.

پزشکی

یکی دیگر از کاربرد های اکسید روی در حوزه پزشکی می باشد؛ چرا که این ترکیب دارای خاصیت ضدعفونی کننده بوده و جاذب بسیار مناسبی برای اشعه فرابنفش است. در دنیای پزشکی از این ترکیب برای درمان انواع بیماری های پوستی از جمله درماتیت، خارش ناشی از اگزما، سوختگی، بریدگی و حتی آکنه استفاده می شود.

به غیر از این موارد برای ساخت شامپو های ضد شوره و همچنین پماد ها و کرم های محافظت کننده پوست بدن در برابر آفتاب سوختگی نیز اکسید روی مورد استفاده قرار می گیرد.