El óxido de zinc es un compuesto químico inorgánico con fórmula ZnO, formado por un átomo de zinc y un átomo de oxígeno. Su peso molecular es de 81.38 g/mol. Es un polvo granulado con color de blanco a amarillento, cuya densidad es de 5.68g/mL, y es insoluble en agua.
Se puede disolver en soluciones acuosas diluidas de ácidos y bases. Tiene su punto de ebullición a los 1975°C, una temperatura verdaderamente alta, y a la que también se separan sus átomos. Se presenta en dos posibles formas cristalinas: wurzita y blenda de zinc, siendo la blenda de zinc la más reactiva o inestable.
Generalmente, el óxido de zinc comercial se produce con la oxidación a elevadas temperaturas del metal zinc. La wurzita presenta una estructura cristalina hexagonal, lo que convierte al óxido de zinc en un compuesto sumamente estable y que puede operar en infinidad de condiciones extremas. Sus aplicaciones, tecnológicas sobre todo, se basan en esta cualidad.
Contenido
El óxido de zinc sirve para:
El óxido de zinc sirve para construir componentes extremadamente pequeños, con tamaños del orden de nanómetros, para dispositivos electrónicos. Tiene propiedades eléctricas y es estructuralmente estable en sus más pequeñas presentaciones.
Se usa para:
- Crear nanoestructuras
- Aplicaciones electrónicas
- Construir celdas solares
Crear nanoestructuras
El óxido de zinc ZnO en la wurzita puede ser procesado para que sus moléculas, en arreglo cristalino hexagonal, tomen diferentes formas. Esto ayuda a que se puedan producir en gran cantidad nanoestructuras como:
- Nanopartículas
- Nanotubos
- Nanobelts (o “nanocinturones”, por su término en inglés)
- Nanorods (o “nanovaras”, por su término en inglés)
- Nanowires (o “nanoalambres”, por su término en inglés)
- Nanoribbons (o “nanolistones”, por su término en inglés)
- Nanotapes (o “nanocintas”, por su término en inglés)
- Nanorings (o “nanoanillos”, por su término en inglés)
- Tetrápodos, que significa “cuatro patas”
Entre todos ellos destacan los tetrápodos, los nanobelts, las nanopartículas y los nanoribbons.
Los tetrápodos tienen una longitud que puede variar. Su geometría es tridimensional (tiene largo, ancho y alto suficientes para considerarse), y consta de un núcleo de óxido de zinc del cual surgen cuatro brazos. Se toman en consideración como componentes para muchos campos tecnológicos, por sus grandiosas propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas.
Los nanobelts tienen una forma geométrica definida y sus superficies laterales se pueden reconocer, así como en los cinturones, a lo que alude su nombre. Sirven principalmente para estudiar el transporte confinado dimensionalmente, y para desarrollar dispositivos.
Las nanopartículas de óxido de zinc son partículas individuales, con diámetros entre 1 y 100 nanómetros. Se pueden sintetizar por un método en solución, para el cual hay un bajo costo y no presenta residuos contaminantes.
Los nanoribbons pueden ser unidimensionales o bidimensionales (entre las dimensiones largo, ancho y largo, pueden tener una o dos de ellas suficientemente considerables), y tienen un ancho menor a 50 nanómetros. Su longitud es menor a las de los nanobelts y los nanowires.
Aplicaciones electrónicas
A partir del óxido de zinc ZnO se han sintetizado películas delgadas y nanoestructuras para su aplicación en sensores, transistores, sensores biológicos y químicos, lásers ultravioleta, LED y sensores de luz o fotosensores.
Los tetrápodos, nanoestructuras de ZnO, sirven para desarrollar fotoelectrodos en dispositivos de conversión de energía, por su distinguida capacidad para extraer y transportar electrones.
Las nanopartículas sirven para aplicaciones de tipo electrónico, que abarcan las comunicaciones, la energía, el almacenamiento, los sensores químicos y biológicos, la óptica, la cosmética, la biología y la ingeniería biomédica, entre otras.
Los nanoribbons sirven para fabricar transistores, sensores biológicos, sensores químicos, sensores de luz, dispositivos láser ultravioleta, LED o diodos emisores de luz.
Construir celdas solares
El óxido de zinc sirve para fabricar celdas solares fotovoltaicas y celdas solares poliméricas, gracias a las propiedades de las nanoestructuras.
Los nanowires y los tetrápodos tienen una movilidad eléctrica similar, por lo que son ideales para aplicarse en estos dispositivos. Estos materiales pueden llevar a cabo la extracción de electrones en estructuras unidimensionales (sin largo ni ancho considerables), y por ello se usan como interconexiones y componentes en la celda fotovoltaica.
Precauciones en el manejo de óxido de zinc
Mientras se esté manipulando el óxido de zinc en laboratorio o en otras áreas de trabajo, hay que mantenerlo alejado de sustancias que reaccionen con él. Entre ellas se encuentran:
- Ácidos
- Álcalis
- Aluminio metálico
- Magnesio
- Especies oxidantes fuertes
Cuando se esté manejando óxido de zinc, deben evitarse cuatro principales formas de contacto:
- Inhalación
- Contacto con la piel
- Contacto con los ojos
- Ingestión
La inhalación del óxido de zinc provoca problemas respiratorios, por lo que se recomienda:
- Moverse al exterior, al aire libre
- Se debe evitar agitarse, hay que estar tranquilo
- Resguardarse en un lugar cálido
Si las molestias respiratorias permanecen o se agravan, lo que se puede hacer es:
- Administrar oxigeno artificialmente (por una persona capacitada)
- Aflojar las prendas apretadas
- Si la persona perdió el conocimiento, colocarla en posición lateral
El contacto de la piel con el óxido de zinc provoca enrojecimiento. Se recomienda:
- Lavar la piel con agua y jabón
- Retirar la ropa que esté manchada con óxido de zinc y lavarla
El contacto de los ojos con el óxido de zinc provoca enrojecimiento. Se recomienda:
- Lavar los ojos, con los párpados abiertos, con bastante agua y por más de 15 minutos, de preferencia, para que no queden residuos.
La ingestión accidental de óxido de zinc puede provocar dolor bucal. Se recomienda:
- Si la persona que lo ingirió está inconsciente, no meterle nada en la boca.
- Si la persona está consciente, hay que enjuagarle la boca varias veces.
- La persona debe beber mucha agua después de los enjuagues.
- Se recurre a administrarle carbón activado, que es un reductor químico del óxido de zinc. En buena proporción, el óxido de zinc se transformará en zinc metálico, menos dañino.
