ZnO struttura e caratteristiche (15 fatti importanti)

ZnO è la formula chimica di ossido di zinco ed è comunemente noto come bianco di zinco o calamina. A questo punto, stiamo discutendo brevi dettagli sulla struttura di ZnO.

ZnO può mostrare polimorfismo e ha tre diverse strutture, cioè la struttura del salgemma, la struttura della wurtzite e la struttura della miscela di zinco. La struttura wurtzite di ZnO è la struttura più stabile termicamente. ZnO è la combinazione di elementi metallici e non metallici che formano un composto ionico.

La wurtzite ZnO mostra una disposizione esagonale a pacchetto chiuso. La struttura della miscela di zinco ZnO può essere stabile se coltiviamo i suoi substrati cubici. Il colore dell'ossido di zinco grezzo è giallo grigiastro e in forma granulare senza odore. Stiamo discutendo più brevemente di elettroni di valenza, forma, angolo di legame, coppie solitarie e varie caratteristiche della struttura di ZnO con alcuni altri fatti.

Come disegnare la struttura ZnO?

Di seguito stiamo discutendo i dettagli per disegnare il Wurtzite ZnO struttura data di seguito.

Struttura wurtzite di ZnO:

• La struttura di ZnO è composta da Zn²⁺ E O^2- ioni.
• Ha una disposizione esagonale chiusa (HCP) di Zn²⁺ E O^2- ioni.
• Ha 6 atomi presenti per cella unitaria.
• Nella struttura HCP ha 6 vuoti ottaedrici e 12 vuoti tetraedrici.
• Lo Zn²⁺ i cationi coprono il 75% di siti ottaedrici e ½ siti tetraedrici in una struttura di imballaggio chiusa esagonale.
• L'O^2- gli anioni sono presenti agli angoli e alle facce dell'esagono
• Sia gli atomi Zn che O hanno il numero di coordinazione 4.
• Ogni Zn²⁺ catione è circondato da 4 O^2- anioni e ogni O^2- anione circondato da 4 S²⁺ cationi.
• Ha strati alterni di Zn²⁺ E O^2- ioni cioè O^2-, Zn²⁺, O^2-, Zn²⁺, e così via. Pertanto forma una struttura di tipo ABAB.
• Ha 2 unità asimmetriche nella sua cella unitaria di HCP.

Elettroni di valenza della struttura ZnO

Il guscio o orbitale più esterno di un elemento contiene elettroni presenti in esso chiamati elettroni di valenza. Dai un'occhiata alla breve discussione sugli elettroni di valenza ZnO.

La struttura ZnO contiene un totale di 8 elettroni. Due elementi principali sono coinvolti nella formazione di ZnO cioè zinco e atomi di ossigeno. L'atomo metallico Zn si presenta nel 12° gruppo e contiene 2 elettroni di valenza. Allo stesso modo, gli O atomi non metallici presenti nel 16° gruppo hanno 6 elettroni di valenza al loro interno.

Di seguito vengono fornite spiegazioni e passaggi per calcolare gli elettroni di valenza della struttura ZnO.

• L'atomo di ossigeno ha elettroni di valenza = 06 x 01 (O) = 06
• L'atomo di zinco ha elettroni di valenza = 02 x 01 (Zn) = 02
• Gli elettroni di valenza totali sulla struttura ZnO sono = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
• Le coppie di elettroni complessive presenti nella struttura ZnO sono determinate dividendo i suoi elettroni di valenza per 2 = 8 / 2 = 4
• Quindi la struttura ZnO contiene un totale di 8 elettroni di valenza e un totale di 4 coppie di elettroni.

ZnO struttura coppie solitarie

Gli elettroni non condivisi o non di legame di un atomo o di una molecola sono chiamati elettroni di coppia solitaria. Di seguito facciamo qualche discussione sugli elettroni della coppia solitaria ZnO.

Lo ZnO contiene otto coppie solitarie di elettroni. Contiene otto elettroni di valenza. C'è una perdita e un guadagno di 2 elettroni tra Zn (perdita) e O (guadagno) atomi che rendono ZnO una specie ionica. Non può formare un forte legame covalente per condivisione di elettroni e non ha coppie di legami.

Il calcolo della coppia solitaria di elettroni della struttura ZnO è spiegato nei passaggi seguenti riportati di seguito.

• La coppia di elettroni solitari su ZnO è = elettroni di valenza di ZnO  (V. E) – Numero di obbligazioni / 2
• L'elettrone della coppia solitaria sull'atomo Zn è = 0 (V. E) – 0 (legami) / 2 = 0
• La coppia solitaria di elettroni sull'atomo O è = 8 (V. E) – 0 (legami) / 2 = 8
• Pertanto la struttura ZnO contiene un totale di 8 elettroni a coppie solitarie.

Forma della struttura ZnO

La disposizione atomica delle molecole in un pacco definitivamente chiuso che forma una forma è nota come forma molecolare. Dai un'occhiata di seguito per i dettagli sulla forma e la geometria di ZnO.

Lo ZnO mostra forme lineari e tetraedriche. In secondo la teoria VSEPR, ZnO è un composto biatomico composto da soli due atomi al suo interno. Ha una formula generica AX che mostra la geometria lineare e la forma di ZnO.

Secondo il concetto di cristallografia, il composto ZnO mostra le strutture cristalline di sfalerite e wurtzite. Quindi mostra la geometria e la forma tetraedrica nella sua cella unitaria.

Ibridazione della struttura ZnO

Gli orbitali atomici di atomi o molecole si mescolano tra loro per produrre un nuovo orbitale ibrido con energia simile è chiamato ibridazione. Dai un'occhiata ai dettagli dell'ibridazione ZnO.

La molecola ZnO mostra ibridazioni 's' e 'sp3'. Poiché le molecole di ZnO mostrano due forme diverse, lineare e tetraedrica. L'ibridazione "s" di ZnO è dovuta alla natura biatomica che ha due atomi attaccati uno accanto all'altro. L'ibridazione "sp3" di ZnO è dovuta al suo numero di coordinazione 4.

Ogni Zn²⁺ ione circonda con 4 O^2- e ogni O^2- circonda con 4 Zn²⁺ ioni agli angoli di a tetraedro regolare. Gli orbitali atomici Zn e O si sovrappongono e si mescolano tra loro e producono un nuovo orbitale ibrido 'sp3' di energia equivalente.

Angolo della struttura ZnO

I legami alternativi dietro l'atomo centrale formano un angolo o spazio che è noto come angolo di legame. Vediamo la breve descrizione dettagliata dell'angolo di legame della molecola ZnO.

Lo ZnO ha angoli di legame di 180 gradi e 109.5 gradi. L’angolo di legame di 180 gradi è presente nella geometria lineare della struttura cristallina di ZnO, mentre l’angolo di legame di 109.5 gradi è presente nella geometria tetraedrica della struttura cristallina di ZnO.

ZnO è solido o gassoso?

I composti che hanno disposizioni di atomi chiusi e impaccati e sono di natura dura sono chiamati composti solidi. Vediamo se ZnO è un composto solido o gassoso.

ZnO è un composto solido. Lo Zn²⁺ E O^2- gli ioni si impacchettano l'uno con l'altro con un leggero legame covalente dovuto alla sovrapposizione degli orbitali atomici degli atomi di Zn e O. Forma anche una struttura cristallina come struttura wurtzite ed è disponibile in polvere granulare solida gialla grigiastra o bianca.

ZnO è solubile in acqua?

La dipendenza del soluto per dissolversi in soluzione acquosa alla sua massima quantità è chiamata solubilità dell'acqua.

Il composto ZnO è insolubile in acqua. Se aggiungiamo ZnO a acqua forma una soluzione torbida e infine si deposita sul fondo. ZnO ha più energia reticolare della sua energia di idratazione. Pertanto i legami tra i composti ZnO non possono staccarsi per formare un legame idrogeno con le molecole d'acqua e rimangono insolubili.

ZnO è polare o non polare?

La distribuzione degli elettroni e la simmetria degli atomi e la carica opposta su di essi determinano la molecola polare o non polare. Vediamo se ZnO è polare o non polare.

Il composto ZnO è di natura polare. Ha il valore di differenza di elettronegatività di 1.79 tra Zn e O atomi. Ciò dimostra che ZnO è un composto altamente polare. Non mostra una distribuzione di elettroni equivalente su entrambi gli atomi di Zn e O a causa del fatto che ha un forma e geometria asimmetriche.

Tutta la densità elettronica attrae verso un atomo di O più elettronegativo. Quindi, genera i dipoli netti su di esso formando due cariche opposte, cioè una carica positiva parziale sugli atomi di Zn e una carica negativa parziale sugli atomi di O, confermando che è una molecola polare.

ZnO è un composto molecolare?

I composti contenenti legami forti covalenti sigma con la presenza di diverse piccole molecole sono chiamati composti molecolari. Vediamo se ZnO è molecolare o meno.

ZnO non è un composto molecolare. È un composto ionico. Non può contenere alcun forte legame covalente sigma perché ha un forte legame ionico dovuto allo scambio di elettroni tra loro. Inoltre, la sua formula molecolare non mostra la presenza di altre piccole molecole al suo interno.

ZnO è acido o base?

L'accettore di protoni mostra la natura di base e il donatore di protoni mostra la natura acida dei composti. Di seguito abbiamo una breve discussione sul fatto che ZnO sia di natura acida o basica.

ZnO non mostra natura acida o basica. È un sale naturale. È un ossido di metallo che si trova sotto ossidi anfoteri e reagisce sia con composti acidi che basici come l'acido cloridrico (HCl) e l'idrossido di sodio (NaOH). Di seguito sono riportate le reazioni di ZnO con acido HCl e base di NaOH.

ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl₂ (s) + h₂O (l) (reazione base di ZnO)

ZnO (s) + 2 NaOH (aq) → Na₂ZnO₂ (s) + h₂O (l) (reazione acida di ZnO)

ZnO è un elettrolita?

Il composto che viene ionizzato aggiungendo all'acqua per condurre l'elettricità è chiamato elettroliti. Dai una breve occhiata dettagliata alla natura elettrolitica di ZnO riportata di seguito.

ZnO è un composto elettrolitico. Poiché è un composto ionico. Non può ionizzare facilmente nell'acqua, c'è bisogno di energia esterna come il calore per dissolverla nell'acqua. Sulla ionizzazione, può agire come un elettrolita e può condurre elettricità sul applicazione di corrente esterna.

ZnO è sale?

I sali sono composti cristallini solidi che si formano a causa di reazioni acido-base sotto forma di precipitato. Vediamo di seguito in dettaglio se il composto ZnO è un sale o meno.

ZnO è un composto presente sotto forma di sale. È una combinazione di metallo e non metallo. Quando elementi metallici e non metallici reagiscono tra loro, formano sale come prodotto. Si presenta naturalmente sotto forma di zincite. La reazione per la formazione di ossido di zinco è mostrata di seguito.

Zn + O → ZnO

Zn²⁺ + O^2- →ZnO

Zn (OH)₂ →ZnO+H₂O

ZnO è ionico o covalente?

La forza elettrostatica di attrazione all'interno degli atomi mostra composti ionici e legami covalenti sigma all'interno degli atomi mostrano composti covalenti. Vediamo se ZnO è ionico o covalente.

ZnO è un composto ionico. L'atomo Zn ha donato 2 elettroni di valenza all'atomo O formando una carica +2 su di esso. L'atomo O guadagna 2 elettroni di valenza dall'atomo Zn formando una carica -2. Forma un forte legame ionico all'interno degli atomi di Zn e O a causa della forza di attrazione elettrostatica e non di a legame covalente.

ZnO è anfotero?

I composti che possono reagire sia con i composti acidi che con quelli basici sono chiamati composti anfoteri. Di seguito stiamo discutendo sul fatto che il composto ZnO sia anfotero o meno.

ZnO ha natura anfotera. Gli elementi appartenenti alla 2a, 13a, 14a e 15a tavola periodica i gruppi possono formare ossido anfotero. Il metallo Zn appartiene al 2° gruppo e reagendo con atomi di O forma ossido anfotero. Quindi può reagire con un acido forte come (H₂SO₄) e basi forti come (KOH).

La reazione di ZnO con acido solforico (H₂SO₄) e l'idrossido di potassio (KOH) è riportato di seguito.

ZnO+H₂SO₄ →ZnSO₄ + H₂O

ZnO + 2 KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

ZnO è un semiconduttore?

I semiconduttori sono i composti che hanno i valori tra i conduttori cioè i metalli e gli isolanti cioè i non metalli. Dai un'occhiata ai dettagli sul fatto che ZnO sia un semiconduttore o meno.

ZnO è un semiconduttore. Agisce come un semiconduttore di tipo n a causa delle impurità come P, As, ecc. presenti nei fori o nei posti liberi dell'atomo di O nella struttura cristallina chiamata difetto intrinseco. Ha un valore di gap di banda larga di 3.3 eV.

Ha elettroni liberi a causa delle impurità e gli elettroni liberi sono portatori di carica per condurre l'elettricità.

Conclusione:

ZnO mostra la struttura cristallina di Wurtzite nella sua forma stabile. Ha 8 elettroni di valenza ed elettroni di coppia solitaria. Mostra forme lineari e tetraedriche con ibridazione "s" e "sp3" con angoli di legame di 180 e 109.5 gradi. È un sale elettrolitico ionico solido insolubile in acqua. Ha natura anfotera per reagire sia con l'acido che con la base. Può fungere da semiconduttore di tipo n.

Maggiori informazioni sulla seguente struttura e caratteristiche

Dott.ssa Shruti Ramteke

Ciao a tutti, sono il dottor Shruti M Ramteke, ho conseguito il dottorato di ricerca. in chimica. Sono appassionato di scrittura e mi piace condividere le mie conoscenze con gli altri. Sentitevi liberi di contattarmi su linkedin