酸化亜鉛
| 酸化亜鉛 | |
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酸化亜鉛 | |
別称 亜鉛華,亜鉛白 | |
| 識別情報 | |
| CAS登録番号 | 1314-13-2 
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| EC番号 | 215-222-5 |
| KEGG | D01170 |
| RTECS番号 | ZH4810000 |
| 特性 | |
| 化学式 | ZnO |
| モル質量 | 81.41 g/mol |
| 外観 | 白色固体 |
| 密度 | 5.606 g/cm3 |
| 融点 |
1975 ℃ (分解) |
| 水への溶解度 | 1.6 mg/L (28 ℃) |
| 構造 | |
| 結晶構造 | ウルツ鉱型構造 |
| 空間群 | C6v4-P63mc |
| 格子定数 (a, b, c) | a = 3.25 Å, c = 5.2 Å |
| 配位構造 | 四面体 |
| 熱化学 | |
| 標準生成熱 ΔfH |
-348.0 kJ/mol |
| 標準モルエントロピー S |
43.9 J K-1 mol-1 |
| 危険性 | |
| 安全データシート(外部リンク) | ICSC 0208 |
| EU分類 | 環境への危険性 (N) |
| EU Index | 030-013-00-7 |
| Rフレーズ | R50/53 |
| Sフレーズ | S60, S61 |
| 関連する物質 | |
| その他の陰イオン | 硫化亜鉛 セレン化亜鉛 テルル化亜鉛 |
| その他の陽イオン | 酸化カドミウム 酸化水銀(II) |
| 特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。 | |
酸化亜鉛（さんかあえん、Zinc oxide）は化学式 ZnO で表される亜鉛の酸化物である。亜鉛華や亜鉛白とも呼ばれる。白色顔料として、工業にて、また化粧品、日焼け止め、医薬品に使われる。
物性[編集]
軽い白色の粉末で、高純度のものは透明。水に不溶。約 300 ℃に熱すると黄色になるが冷やすと元へ戻る。粒子が細かく、鉛白より被覆力は劣るが毒性がなく、硫化水素で黒変しないことから白色顔料として重要である。
生産[編集]
天然には紅亜鉛鉱として産出するが、アメリカ合衆国の2つの鉱山からしか産出しない希少鉱物である。また、ポーランドの亜鉛工場の煙突に析出した結晶が販売されている[1]。
工業的には金属亜鉛を熱して気化させ、空気で燃焼させるか、硫酸亜鉛または硝酸亜鉛の熱分解で作る。
酸化亜鉛の2016年度日本国内生産量は 56,729 t である[2]。
応用[編集]
透明で導電性を持つことから液晶ディスプレイなどに使われる透明電極の材料や、半導体（酸化物半導体）でもあるため2004年に東北大学金属材料研究所のグループによって青色発光ダイオードの開発が発表されて以降[3]、発光デバイスなどへの応用も期待されていたが、耐酸性が極めて弱くリソグラフィーなどでの取り扱いが難しい。ZnOのバンドギャップは窒化ガリウム（GaN）と同じ程度の約 3.37 eVで励起子の束縛エネルギーが他の半導体(GaN 28meV, ZnSe 19meV)と比べて、非常に大きい(60meV)ことが特徴で薄膜は圧電性を示す[4]。半導体素子にはP型ZnOが必要不可欠だが、ZnOは酸素空孔や格子間位置亜鉛などの欠陥が電子を生成し易くN型半導体になりやすいため、従来はP型半導体を製造することが困難だったが、P型半導体の製造技術が開発され、発光ダイオードや紫外光半導体レーザーなどの用途への期待が高まりつつある[5][6][7][8]。
結晶[編集]
2014年6月5日、大阪大学の芦田昌明らのチームが、酸化亜鉛を用いて世界最小の1,000分の1ミリの球形結晶の製造に成功したと発表した[9]。
用途[編集]
- 白色顔料（絵具の材料）
- 電子部品（バリスタ、鉱石検波器）
- 半導体
- 透明電極
- 光触媒
- 避雷器
- 軽オフセット印刷
- 酸化亜鉛を感光体として使用する。光をあてた部分が導電化することによって表面に帯電した電荷が中和され、液体トナーが吸着しない。未露光の部分に液体トナーが吸着する。現像、定着、親水化処理を行って版を作る。
医療[編集]
収れん作用を持つ酸化亜鉛は、止血、鎮痛、殺菌などの効果があり、化粧品や医薬品として用いられる。亜鉛華軟膏・亜鉛華デンプンなどの原料となる。
酸化亜鉛は、紫外線からの防御のために日焼け止めに一般的に使われ、規制限度内での使用は安全だと考えられている[10]。
出典[編集]
- ^ [1]
- ^ 経済産業省生産動態統計年報 化学工業統計編
- ^ 酸化亜鉛を素材とした青色LEDの開発に成功
- ^ 酸化亜鉛紫外発光デバイス
- ^ ZnO（酸化亜鉛）
- ^ 紫外域に入り込む酸化亜鉛
- ^ ZnO p-i-n ホモ接合発光ダイオード ∼安価な紫外光源の実現を目指して
- ^ 世界初！酸化亜鉛ナノ粒子塗布型紫外線発光ダイオードを開発しました
- ^ “千分の１ミリの球形結晶 世界初、大阪大”. 産経新聞. (2014年6月6日) 2014年6月7日閲覧。
- ^ Kyu-Bong Kim, Young Woo Kim, Seong Kwang Lim et al. (2017). “Risk assessment of zinc oxide, a cosmetic ingredient used as a UV filter of sunscreens”. Journal of toxicology and environmental health. Part B, Critical reviews 20 (3): 155–182. doi:10.1080/10937404.2017.1290516. PMID 28509652.
参考文献[編集]
- A. Tsukazaki, A. Ohtomo, T. Onuma, M. Ohtani, T. Makino, M. Sumiya, K. Ohtani, S. F. Chichibu, S. Fuke, Y. Segawa, H. Ohno, H. Koinuma, and M. Kawasaki, Nature Materials "Repeated temperature modulation epitaxy for p-type doping and light-emitting diode based on ZnO." Nature materials 4.1 (2005): 42-46.
- 塚崎敦, 大友明, 川崎雅司. "新技術・新材料 酸化亜鉛発光ダイオード--結晶品質の向上がもたらした古い材料の新たな応用." セラミックス 40.9 (2005): 749-751.
- TSUKAZAKI, Atsushi, et al. "ZnO をベースとした青色発光ダイオード." Jpn J Appl Phys Part 2 44.20-23 (2005): 643-645.
- 塚崎敦, 大友明, 川崎雅司. "ZnO 青色発光ダイオード." 應用物理 74.10 (2005): 1359-1364.
- 大友明, 塚崎敦, 川崎雅司. "21 世紀を照らす光--酸化亜鉛発光ダイオード (2005 年のニュース総まとめ 特集: 物理科学, この 1 年)--(凝縮系の物理)." パリティ 21.1 (2006): 24-26.
- K. Nakahara, S. Akasaka, H. Yuji, K. Tamura, T. Fujii, Y. Nishimoto, D. Takamizu, A. Sasaki, T. Tanabe, H. Takasu, H. Amaike, T. Onuma, S. F. Chichibu, A. Tsukazaki, A. Ohtomo, and M. Kawasaki, "Nitrogen doped Mg x Zn 1− x O/ZnO single heterostructure ultraviolet light-emitting diodes on ZnO substrates." Applied Physics Letters 97.1 (2010): 013501.
関連項目[編集]
- モーズ軟膏
- 『ケンタッキー・フライド・ムービー』 - 教育映画「酸化亜鉛」とあなた(Zinc Oxide)
外部リンク[編集]
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