Struktura a vlastnosti ZnS (15 důležitých faktů)

ZnS je chemický vzorec sulfid zinečnatý a může tvořit dva typy struktur, tj. zinkovou směs a wurtzit. Pojďme diskutovat o několika stručnějších podrobnostech o struktuře ZnS.

ZnS může vykazovat polymorfismus a má strukturu směsi zinku, což znamená, že vykazuje strukturu jako diamant a aplikací různých teplot na ZnS může přecházet na wurtzit a vykazovat hexagonální molekulární symetrii. Směs zinku je tepelně stabilní, vykazuje krychlovou strukturu a je také známá jako Sfalerit.

ZnS je iontová sloučenina a má Zn²⁺ a S^2- ionty. V této struktuře oba Zn²⁺ a S^2- jsou ve stechiometrii 1:1. Ukazuje čtyřstěnné uspořádání Zn²⁺ a S^2- ionty v obou formách. Podívejme se podrobněji na osamocené páry, valenční elektrony, formální náboj a různé charakteristiky struktury ZnS a některá fakta o ní.

Jak nakreslit strukturu ZnS?

ZnS (sulfid zinečnatý) ukazuje svou jedinečnou povahu tím, že tvoří dvě různé krystalové struktury. Jak směs zinku, tak Wurtzit struktury ZnS mají některé společné znaky uvedené níže.

• Oba mají stechiometrii 1:1 v ZnS, tj. 1 Zn²⁺: 1 S^2-.
• Oba mají koordinační číslo 4, tj. koordinaci 4:4 Zn²⁺ a S^2- ionty.
• Podle pravidla poměru poloměru velká velikost S^2- ionty mohou zabírat rohy základní buňky a menší velikosti Zn²⁺ je přítomen v dutinách základní buňky.
• Tak každý S^2- iont je obklopen 4 Zn²⁺ ionty a každý Zn²⁺ ion je obklopen 4 S^2- ionty.
• Oba mají čtyřstěnnou geometrii nebo koordinaci nebo uspořádání.
• Pokud je v jakékoli krystalové struktuře 'n' počet částic, pak má čtyřstěnné dutiny 2'n' a oktaedrické prázdno je 'n'.

Zinková směs nebo sfalerit:

• Zinek směsná struktura ZnS vykazuje kubickou strukturu s čelním středem (FCC) nebo kubickou uzavřenou balenou (CCP) strukturu. (struktura typu AB)
• Takže, protože máme 4 S^2- ionty ve struktuře FCC, takže máme 8 tetraedrických dutin a 4 oktaedrické dutiny.
• Ve struktuře FCC je na každém rohu krychle přítomna čtyřstěnná dutina.
• Každý S^2- iont je přítomen na čtyřech rozích a plochách krychlové struktury. Proto S^2- = (1/8 S^2- x 8 rohů) + ( 1/2 S^2- x 6 ploch) = 1 + 3 = 4 S^2-.
• Každý Zn²⁺ iont je přítomen v alternativních nebo opačných čtyřstěnných dutinách krychlové struktury. Proto Zn²⁺ = (1/2 Zn²⁺ x 8 T. V) = 4 Zn²⁺

Wurtzit (ZnS):

• Vurtzit struktura ZnS vykazuje hexagonální uzavřenou výplňovou strukturu (HCP).
• Může tvořit střídavé vrstvy Zn²⁺ a S^2- ionty ve struktuře HCP. Má 1. vrstvu 6 S^2- anionty, 2. vrstva 3 Zn²⁺ kationty, 3. vrstva 3 S^2- anion a 4. vrstva 6 Zn²⁺ kationty.
• Ve wurtzitu je Zn²⁺  kationty sídlí v oktaedrických místech nebo dutinách.
• Tvoří tak HCP strukturu wurtzitu typu ABAB.

Struktura valenčních elektronů ZnS

Nejvzdálenější elektrony atomu nebo molekul, které jsou připraveny darovat nebo přijmout jiný atom, se nazývají valenční elektrony. Podívejte se na valenční elektrony ZnS.

Struktura ZnS má celkem 8 valenčních elektronů. Obsahuje 2 prvky, tj. zinek a síru. Je to kombinace kovu a nekovu a je to iontová sloučenina. Zn má 2 valenční elektrony jako ve 12. skupině. Atom S má 6 valenčních elektronů, protože je v 16. skupině periodické tabulky.

Výpočet pro valenční elektrony ZnS je vysvětlen v podrobnostech uvedených níže.

• Valenční elektrony na atomu zinku jsou = 02 x 01 (Zn) = 02
• Valenční elektrony na atomu síry jsou = 06 x 01 (S) = 6
• Celkový počet valenčních elektronů na struktuře ZnS = 2 (Zn) + 6 (S) = 8
• Celkový elektronový pár na struktuře ZnS se identifikuje vydělením jeho valenčních elektronů 2 = 8 / 2 = 4
• Struktura ZnS má tedy celkem 8 valenčních elektronů a 4 elektronové páry.

ZnS strukturní osamocené páry

Nesdílené páry elektronů přítomných na atomech molekuly se nazývají osamělé elektrony. Pojďme si krátce popovídat o elektronech osamělých párů ZnS.

Struktura ZnS má celkem 8 osamělých párových elektronů. Má celkem 8 valenčních elektronů. Atom Zn daruje své 2 valenční elektrony atomu S a atomu Atom S přijímá 2 elektrony z atomu Zn. Jedná se tedy o iontovou sloučeninu, která je kationtem a aniontem díky kladným a záporným nábojům.

Výpočtová část struktury ZnS elektronů s osamělým párem je vysvětlena v následujících krocích níže.

• Elektrony osamoceného páru na ZnS je = Valenční elektrony ZnS (V. E) – Počet vazeb / 2
• Atom Zn má osamocený pár elektronů je = 0 (V.E) – 0 (vazby) / 2 = 0
• Atom S má osamocený pár elektronů je = 8 (V.E) – 0 (vazby) / 2 = 8
• Osamělý pár elektronů přítomný ve struktuře ZnS je tedy 8.

Tvar struktury ZnS

Sekvenční atomové těsné uspořádání v molekule nebo sloučenině se nazývá molekulární tvar. Pojďme diskutovat stručně o tvaru struktury ZnS.

Sloučenina ZnS vykazuje lineární, tetraedrické a oktaedrické tvary. Tvar ZnS závisí na jeho počtu Zn²⁺ a S^2- ionty a jejich struktura (Zn_nS_n). Základní struktura Zn – S vykazuje svůj lineární tvar, protože je dvouatomový a obsahuje pouze dva navzájem spojené atomy.

Struktura FCC je tetraedrická u sphelaritu a struktura HCP je oktaedrická u wurtzitu.

Hybridizace struktury ZnS

Smíchání a přeobsazení orbitalů atomů za vzniku nového hybridního orbitalu se stejnou energií se nazývá hybridizace. Níže diskutujeme hybridizaci struktury ZnS.

Struktura ZnS ukazuje s, sp3, a sp3d2 hybridizace ve strukturách shelaritů a wurtzitů. Nemůže vykazovat žádnou jednoznačnou hybridizaci, jak tomu bylo složité krystalové struktury a obrovská síť atomů. Pokud ZnS vykazuje lineární geometrii, pak má hybridizaci „s“.

Pokud ZnS ukazuje tetraedrickou geometrii, pak má 'sp³hybridizace. Pokud ZnS ukazuje oktaedrickou geometrii, pak ukazuje 'sp³d²hybridizace. Hybridizace ZnS závisí na jeho počtu iontů a formování jeho geometrie. Atomové orbitaly Zn a S se vzájemně mísí a vytvářejí nové hybridní orbitaly se stejnou energií.

Úhel struktury ZnS

Úhel uvnitř jakýchkoli dvou střídavých vazeb za centrálními atomy v molekule se nazývá vazebný úhel. Podívejte se na stručnější diskusi o úhlu vazby ZnS.

Může se zobrazit struktura ZnS 180⁰, 109.5⁰, Nebo 90⁰ vazebné úhly podle jeho geometrie. ZnS může vykazovat různé struktury, různé geometrie, a hybridizace jeho atomů Zn a S. Pokud má tedy ZnS lineární tvar 180⁰, čtyřstěnný tvar pak 109.5⁰, oktaedrická geometrie pak má 90⁰ vazebný úhel.

Je ZnS pevný nebo plynný?

Sloučeniny, které mají specifickou fixaci svých atomů uzavřeným způsobem a jsou tvrdé povahy, jsou pevné sloučeniny. Podívejme se, zda je ZnS pevná nebo plynná sloučenina.

Sloučenina ZnS je pevné povahy. ZnS je iontová látka a její Zn²⁺ a S^2- ionty jsou spojeny iontovými vazbami, ale oba ionty překrývají své orbitaly a vytvářejí nové hybridní orbitaly.  Vykazuje také mírný kovalentní charakter, aby byl pevný. Je to bílá nebo žlutá pevná krystalická sloučenina.

Je ZnS rozpustný ve vodě?

Rozpustnost ve vodě závisí na tendenci rozpuštěné látky, která se rozpouští ve vodném roztoku. Podívejte se krátce na diskuzi o tom, zda je ZnS rozpustný ve vodě nebo ne.

ZnS je nerozpustný ve vodě. Má větší hustotu než vodní roztok. Má více mřížkové energie než hydratační energie. ZnS tedy nemůže být zcela disociován do vody za vzniku vodíkových vazeb s negativními částmi molekul vody. Ale může reagovat s vodou, pokud je na něj aplikována teplota.

Proč je ZnS nerozpustný ve vodě?

ZnS je ve vodě nerozpustný díky svému komplexnímu uzavřenému – sbalenému poli Zn²⁺ a S^2- ionty. Vazby ZnS se tedy nemohou odchýlit, aby se staly rozpustnými ve vodě. Přidáním ZnS do vody a aplikací vnějšího tepla nebo teploty na ZnS – H₂O řešení.

 Reaguje s vodou, čímž se vytváří vodíková vazba a vzniká hydroxid zinečnatý (Zn(OH)₂) a uvolnění sirovodíku (H₂S) plyn. Reakce ZnS a vodného roztoku je uvedena níže.

ZnS + 2 H₂O → Zn(OH)₂ + H₂S

Je ZnS polární nebo nepolární?

Polární nebo nepolární molekula je určena rozdílem elektronegativity mezi jejími atomy. Podívejme se, zda je molekula ZnS polární nebo nepolární.

ZnS je polární povahy. Je to iontová sloučenina a má na sobě 2 opačné náboje, což ukazuje, že je polární. Atom S je elektronegativnější než kovový zinek a má rozdíl elektronegativity 0.98. Tato hodnota je doporučena pro polární sloučeniny podle Paulingova pravidla, které potvrzuje, že ZnS je polární.

Má nestejnou distribuci elektronů na atomech Zn a S kvůli rozdílu v elektronegativitě. Elektronová hustota v ZnS je přitahována atomem S směrem k sobě. Vyvíjí na něm tedy čisté dipóly a má kladný náboj na atomu Zn a záporný náboj na atomu S.

Je ZnS kyselina nebo zásada?

Druhy, které mohou darovat protony, jsou kyseliny a druhy, které mohou protony přijmout, jsou zásady. Níže stručně diskutujeme o tom, zda je ZnS kyselina nebo zásada.

ZnS je nekyselá nebo nezásaditá sloučenina. Je to přirozeně se vyskytující sůl. Může být stabilnější, když je ve vodném roztoku při kyselém pH a reaguje s kyselinou za vzniku solí. Je také stabilní v alkalickém pH s negativnější hodnotou pH.

ZnS se oxiduje v kyselém roztoku za vzniku síranu zinečnatého a oxidací alkalickým roztokem vzniká hydroxid zinečnatý.

Je ZnS elektrolyt?

Sloučeniny, které se po přidání do vody disociují a jsou schopny vést elektřinu, se nazývají elektrolyty. Podívejte se na krátkou diskusi o ZnS jako elektrolytu.

ZnS může jednat jako elektrolyty. Přidáním ZnS do vody se získá ionizuje na Zn²⁺ kation a S^2- aniont. Není snadno rozpustný ve vodě kvůli vysoké energii mřížky. Aplikujte tedy vnější energii, tj. teplo, aby byl ZnS rozpustný ve vodě. Teprve poté může tvořit ionty a vést elektřinu a působit jako elektrolyty.

Je ZnS sůl?

Produkt vzniklý reakcí mezi kyselými a zásaditými sloučeninami se nazývá soli. Pojďme diskutovat podrobněji o vysvětlení, zda ZnS je sůl nebo ne.

ZnS je sůl, protože obsahuje kovové a nekovové prvky. Vyrábí se reakcí kovového Zn a atomů nekovů S. Tvoří iontovou sloučeninu díky kombinaci Zn²⁺ a S^2- ionty. Vzniká také v důsledku reakce mezi oxidem zinečnatým a sirovodíkem a působí jako sůl.

Reakce tvorby ZnS jako soli je uvedena níže.

Zn (s) + S (s) → ZnS (s)

Zn²⁺ + S^2– → ZnS

ZnO+H₂S → ZnS + H₂O

Je ZnS iontový nebo kovalentní?

Atomy v molekule jsou připojeny k elektrostatické přitažlivé síle jsou iontové, a pokud jsou připojeny sigma vazbami, jsou kovalentní. Podívejme se, zda je ZnS iontový nebo kovalentní.

ZnS je iontová sloučenina. Skládá se z opačně nabitých kationtů a aniontů, tj. Zn²⁺ a S^2- ionty. Jejich ionty se díky silné elektrostatické přitažlivé síle vzájemně propojí a vytvoří mezi nimi silnou iontovou vazbu proto vykazuje iontový charakter a není kovalentní.

Je ZnS fosforeskující?

Fosforescence je typ fotoluminiscence, při kterém druhy absorbují světlo a emitují ho po dlouhou dobu. Podívejme se podrobně, zda je ZnS fosforeskující nebo ne.

Sloučenina ZnS je fosforeskující. Může ukázat barvu změna v důsledku absorpce UV záření na ZnS. Elektrony ZnS absorbují světlo (uložené) a vzrušují se a přeskakují ze stavu s nižší energií do stavu s vysokou energií. Vyzařuje tak světlo po dlouhou dobu a působí jako fosforeskující.

Je ZnS fluorescence?

Fluorescence je fotoluminiscence, při které druh absorbuje světlo a toto světlo okamžitě vyzařuje. Níže probíráme stručné detaily fluorescenční povahy ZnS.

ZnS vykazuje fluorescenci. Čistý ZnS nemůže fungovat jako a fluorescence. Působí jako fluorescence pouze v případě, že jsou přítomny nečistoty jako kadmium (Cd²⁺) a stříbro (Ag⁺) přítomný v ZnS a překáží v mřížce ZnS. Světlo jako IR, UV, rentgenové záření atd. dopadá na Povrch ZnS a absorbuje fotonovou energii ZnS.

Elektrony jsou povýšeny na vyšší energetickou hladinu odpovídající atomům nečistot a vracejí se zpět na základní energetickou hladinu, což ukazuje na emisi světla náhle bez zpoždění. Zde také mění barvu z bílé na zelenou.

Závěr:

ZnS (sulfid zinečnatý) má dvě struktury, tj. sfalerit a wurtzit. Zn²⁺ ionty se vyskytují v tetraedrických místech a v oktaedrických místech v něm. Má 8 valenčních elektronů a 4 osamocené páry. Zobrazuje lineární, čtyřstěnné a osmistěnné tvary. Má čelní krychlovou a šestiúhelníkovou uzavřenou strukturu obalu. Je to ve vodě nerozpustná, polární, pevná sůl, elektrolyt, fosforeskující a fluorescenční.

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