¿Para qué sirve el óxido de zinc?

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.

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.

Nanoparticula de oxido de zinc
Modelo de nanopartícula de oxido de zinc

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.

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