Struktura a vlastnosti ZnO (15 důležitých faktů)

ZnO je chemický vzorec oxid zinečnatý a je běžně známý jako zinková běloba nebo kalamin. Na tomto místě probíráme krátké podrobnosti o struktuře ZnO.

ZnO může vykazovat polymorfismus a má tři různé struktury, tj. strukturu kamenné soli, strukturu wurtzitu a strukturu zinkové směsi. Struktura wurtzitu ZnO je tepelně nejstabilnější konstrukce. ZnO je kombinace kovu a nekovových prvků tvořící iontovou sloučeninu.

ZnO wurtzit vykazuje šestihranné uzavřené – sbalené uspořádání. Struktura směsi ZnO zinku může být stabilní, pokud pěstujeme její kubické substráty. Barva surového oxidu zinečnatého je šedožlutá a ve formě granulí bez zápachu. Stručně diskutujeme o valenčních elektronech, tvaru, vazebném úhlu, osamocených párech a různých charakteristikách struktury ZnO s některými dalšími fakty.

Jak nakreslit strukturu ZnO?

Níže diskutujeme podrobnosti o kreslení ZnO wurtzit struktura uvedená níže.

Wurtzitová struktura ZnO:

• Struktura ZnO se skládá ze Zn²⁺ a O^2- ionty.
• Má šestihrannou uzavřenou ucpávku (HCP) ze Zn²⁺ a O^2- ionty.
• V každé buňce je přítomno 6 atomů.
• Ve struktuře HCP má 6 oktaedrických dutin a 12 tetraedrických dutin.
• Zn²⁺ kationty pokrývají 75 % oktaedrických míst a ½ tetraedrických míst v hexagonální uzavřené obalové struktuře.
• O^2- anionty jsou přítomny v rozích a na plochách šestiúhelníku
• Atomy Zn i O mají koordinační číslo 4.
• Každý Zn²⁺ kation je obklopen 4O^2- anionty a každý O^2- anion obklopuje 4 S²⁺ kationty.
• Má střídavé vrstvy Zn²⁺ a O^2- ionty, tj. O^2-Zn²⁺, O^2-Zn²⁺, a tak dále. Tvoří tak strukturu typu ABAB.
• Má 2 asymetrické jednotky ve své základní buňce HCP.

Struktura valenčních elektronů ZnO

Vnější obal nebo orbital prvku obsahuje elektrony, které jsou v něm přítomné, nazývané valenční elektrony. Podívejte se na krátkou diskusi o valenčních elektronech ZnO.

Struktura ZnO obsahuje celkem 8 elektronů. Na tvorbě ZnO se podílejí dva hlavní prvky, tj. atomy zinku a kyslíku. Atom kovu Zn je přítomen ve 12. skupině a obsahuje 2 valenční elektrony. Podobně O nekovové atomy přítomné v 16. skupině mají v sobě 6 valenčních elektronů.

Níže jsou uvedena vysvětlení a kroky pro výpočet valenčních elektronů struktury ZnO.

• Atom kyslíku má valenční elektrony = 06 x 01 (O) = 06
• Atom zinku má valenční elektrony = 02 x 01 (Zn) = 02
• Celkový počet valenčních elektronů na struktuře ZnO je = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
• Celkové elektronové páry přítomné ve struktuře ZnO jsou určeny dělením jeho valenčních elektronů 2 = 8 / 2 = 4
• Struktura ZnO tedy obsahuje celkem 8 valenčních elektronů a celkem 4 elektronové páry.

ZnO strukturní osamocené páry

Nesdílené nebo nevazebné elektrony atomu nebo molekuly se nazývají elektrony s osamělým párem. Níže pojďme diskutovat o osamělých párových elektronech ZnO.

ZnO obsahuje osm osamocených párů elektronů. Obsahuje osm valenčních elektronů. Mezi atomy Zn (ztráta) a O (přírůstek) dochází ke ztrátě a zisku 2 elektronů, což činí ZnO iontovým druhem. Nemůže vytvořit silnou kovalentní vazbu sdílením elektronů a nemá žádné vazebné páry.

Výpočet struktury ZnO osamoceného páru elektronů je vysvětlen v níže uvedených následujících krocích.

• Osamocený pár elektronů na ZnO je = Valenční elektrony ZnO  (V. E) – Počet dluhopisů / 2
• Elektron osamoceného páru na atomu Zn je = 0 (V.E) – 0 (vazby) / 2 = 0
• Osamělý pár elektronů na atomu O je = 8 (V.E) – 0 (vazby) / 2 = 8
• Struktura ZnO tedy obsahuje celkem 8 osamělých párových elektronů.

Tvar struktury ZnO

Atomové uspořádání molekul v definitivně uzavřeném balení tvořící tvar je známé jako molekulární tvar. Podívejte se níže na podrobnosti o tvaru a geometrii ZnO.

ZnO vykazuje lineární a čtyřstěnné tvary. v v souladu s teorií VSEPR je ZnO dvouatomová sloučenina skládá se pouze ze dvou atomů. Má obecný vzorec AX ukazující lineární geometrii a tvar ZnO.

Podle konceptu krystalografie vykazuje sloučenina ZnO krystalovou strukturu sfaleritu a wurtzitu. Tak ukazuje čtyřstěnnou geometrii a tvar ve své základní buňce.

Hybridizace struktury ZnO

Atomové orbitaly atomů nebo molekul se vzájemně smísí a vytvoří nový hybridní orbital s podobnou energií, který se nazývá hybridizace. Podívejte se na detaily hybridizace ZnO.

Molekula ZnO vykazuje hybridizace 's' a 'sp3'. Protože molekuly ZnO vykazují dva různé tvary, tj. lineární a čtyřstěnný. 's' hybridizace ZnO je způsobena dvouatomovou povahou, která má dva atomy připojené vedle sebe. 'sp3' hybridizace ZnO je způsobena jeho koordinačním číslem 4.

Každý Zn²⁺ ionty obklopují 4O^2- a každý O^2- obklopuje 4 Zn²⁺ ionty v rozích a pravidelný čtyřstěn. Atomové orbitaly Zn a O se vzájemně překrývají a míchají a vytvářejí nové hybridní orbitaly „sp3“ s ekvivalentní energií.

Úhel struktury ZnO

Střídavé vazby za centrálním atomem tvoří úhel nebo mezeru, která je známá jako vazebný úhel. Podívejme se na stručný podrobný popis vazebného úhlu molekuly ZnO.

ZnO má úhly vazby 180° a 109.5°. Vazebný úhel 180 stupňů je přítomen v lineární geometrii krystalové struktury ZnO, zatímco vazebný úhel 109.5 stupňů je přítomen v tetraedrické geometrii krystalové struktury ZnO.

Je ZnO pevný nebo plynný?

Sloučeniny, které mají uzavřená – sbalená uspořádání atomů a jsou tvrdé povahy, se nazývají pevné sloučeniny. Podívejme se, zda je ZnO pevná nebo plynná sloučenina.

ZnO je pevná sloučenina. Zn²⁺ a O^2- ionty se k sobě těsně shlukují mírnou kovalentní vazbou v důsledku překrývání atomových orbitalů atomů Zn a O. Tvoří také krystalickou strukturu jako wurtzitová struktura a je k dispozici v pevném šedožlutém nebo bílém granulovaném prášku.

Je ZnO rozpustný ve vodě?

Závislost rozpuštěné látky na rozpuštění ve vodním roztoku v maximálním množství se nazývá rozpustnost vody.

Sloučenina ZnO je nerozpustná ve vodě. Přidáme-li ZnO do voda tvoří zakalený roztok a nakonec se usadí na dně. ZnO má více energie mřížky než jeho hydratační energie. Vazby mezi sloučeninami ZnO se tedy nemohou oddělit a vytvořit vodíkovou vazbu s molekulami vody a zůstávají nerozpustné.

Je ZnO polární nebo nepolární?

Rozložení elektronů a symetrie atomů a opačný náboj na něm určují polární nebo nepolární molekulu. Podívejme se, zda je ZnO polární nebo nepolární.

Sloučenina ZnO je polární povahy. Má hodnotu rozdílu elektronegativity 1.79 mezi atomy Zn a O. To ukazuje, že ZnO je vysoce polární sloučenina. Nevykazuje žádnou ekvivalentní distribuci elektronů na atomech Zn a O, protože má an asymetrický tvar a geometrie.

Veškerá elektronová hustota se přitahuje směrem k elektronegativnějšímu atomu O. Tím na něm generuje čisté dipóly tvořící dva opačné náboje, tj. částečný kladný náboj na atomech Zn a částečný záporný náboj na atomech O, což potvrzuje, že jde o polární molekulu.

Je ZnO molekulární sloučenina?

Sloučeniny obsahující sigma kovalentní silné vazby s přítomností různých malých molekul se nazývají molekulární sloučeniny. Podívejme se, zda je ZnO molekulární nebo ne.

ZnO není molekulární sloučenina. Je to iontová sloučenina. Nemůže obsahovat žádnou silnou sigma kovalentní vazbu, protože má silnou iontovou vazbu díky vzájemné výměně elektronů. Také jeho molekulární vzorec nevykazuje přítomnost malých jiných molekul v něm.

Je ZnO kyselina nebo zásada?

Akceptor protonu vykazuje zásaditou povahu a donor protonu vykazuje kyselou povahu sloučenin. Níže uvádíme krátkou diskusi o tom, zda je ZnO v přírodě kyselina nebo zásada.

ZnO nevykazuje kyselou ani zásaditou povahu. Je to přirozeně se vyskytující sůl. Je to a oxid kovu, který spadá pod amfoterní oxidy a reaguje s kyselými i zásaditými sloučeninami, jako je kyselina chlorovodíková (HCl) a hydroxid sodný (NaOH). Reakce ZnO s kyselinou HCl a bází NaOH jsou uvedeny níže.

ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl₂ (s) + H₂O (l) (základní reakce ZnO)

ZnO (s) + 2 NaOH (aq) -> Na₂ZnO₂ (s) + H₂O (l) (kyselá reakce ZnO)

Je ZnO elektrolyt?

Sloučenina, která se ionizuje přidáním do vody pro vedení elektřiny, se nazývá elektrolyty. Podívejte se stručně a podrobně na níže uvedenou elektrolytickou povahu ZnO.

ZnO je elektrolytická sloučenina. Protože jde o iontovou sloučeninu. Nemůže se snadno ionizovat do vody, k jejímu rozpuštění ve vodě je potřeba vnější energie, jako je teplo. Při ionizaci může působit jako elektrolyt a může na něm vést elektřinu aplikace vnějšího proudu.

Je ZnO sůl?

Soli jsou pevné krystalické sloučeniny, které vznikají v důsledku acidobazických reakcí ve formě sraženiny. Podívejme se níže podrobně, zda sloučenina ZnO je sůl nebo ne.

ZnO je sloučenina přítomná ve formě soli. Jedná se o kombinaci kovu a nekovu. Když kovové a nekovové prvky vzájemně reagují, tvoří sůl jako produkt. Přirozeně se vyskytuje ve formě zincitu. Reakce tvorby oxidu zinečnatého je uvedena níže.

Zn + O → ZnO

Zn²⁺ + O.^2- → ZnO

Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O

Je ZnO iontový nebo kovalentní?

Elektrostatická přitažlivá síla uvnitř atomů ukazuje iontové sloučeniny a sigma kovalentní vazby v atomech vykazují kovalentní sloučeniny. Podívejme se, zda je ZnO iontový nebo kovalentní.

ZnO je iontová sloučenina. Atom Zn daroval 2 valenční elektrony atomu O a vytvořil na něm náboj +2. Atom O získává 2 valenční elektrony z atomu Zn za vzniku náboje -2. Tvoří silnou iontovou vazbu v atomech Zn a O díky elektrostatické přitažlivé síle a ne pomocí a kovalentní vazba.

Je ZnO amfoterní?

Sloučeniny, které mohou reagovat s kyselými i zásaditými sloučeninami, se nazývají amfoterní sloučeniny. Níže diskutujeme o tom, zda sloučenina ZnO je amfoterní nebo ne.

ZnO má amfoterní povahu. Prvky patřící do 2., 13., 14. a 15. skupiny periodické tabulky mohou tvořit amfoterní oxid. Kov Zn patří do 2. skupiny a reakcí s atomy O vzniká amfoterní oxid. Může tedy reagovat se silnou kyselinou, jako je (H₂SO₄) a silné zásady jako (KOH).

Reakce ZnO s kyselinou sírovou (H₂SO₄) a hydroxid draselný (KOH) je uveden níže.

ZnO+H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

ZnO + 2 KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

Je ZnO polovodič?

Polovodiče jsou sloučeniny, které mají hodnoty mezi vodiči, tj. kovy, a izolanty, tj. nekovy. Podívejte se na podrobnosti o tom, zda je ZnO polovodič nebo ne.

ZnO je a polovodič. Působí jako polovodič typu n kvůli nečistotám jako P, As atd. přítomným v dírách nebo prázdných místech atomu O v krystalové struktuře nazývané vnitřní defekt. Má to hodnota širokého pásma 3.3 eV.

Má volné elektrony kvůli nečistotám a volné elektrony jsou nosiče náboje pro vedení elektřiny.

Závěr:

ZnO vykazuje krystalickou strukturu wurtzitu ve své stabilní formě. Má 8 valenčních elektronů a elektrony s osamělým párem. Ukazuje lineární a tetraedrické tvary s hybridizací 's' a 'sp3' s vazebnými úhly 180 a 109.5 stupně. Je to pevná iontová ve vodě nerozpustná elektrolytická sůl. Má amfoterní povahu, reaguje s kyselinou i zásadou. Může fungovat jako polovodič typu n.

Přečtěte si více o následující struktuře a vlastnostech

Dr. Shruti Ramteke

Ahoj všichni, jsem Dr. Shruti M Ramteke, udělal jsem Ph.D. v chemii. Baví mě psát a ráda se o své znalosti podělím s ostatními. Neváhejte mě kontaktovat na linkedin