ZnO-structuur en kenmerken (15 belangrijke feiten)

ZnO is de chemische formule van zinkoxide en is algemeen bekend als zinkwit of calamine. Op deze kruising bespreken we korte details over de ZnO-structuur.

ZnO kan polymorfisme vertonen en heeft drie verschillende structuren: steenzoutstructuur, wurtzietstructuur en zinkmengselstructuur. De wurtzietstructuur van ZnO is de meest stabiele structuur thermisch. ZnO is de combinatie van metalen en niet-metalen elementen die een ionische verbinding vormen.

ZnO-wurtziet toont een zeshoekige gesloten - verpakte opstelling. De structuur van het ZnO-zinkmengsel kan stabiel zijn als we de kubieke substraten ervan laten groeien. De kleur van het ruwe zinkoxide is grijsachtig geel en in korrelvorm zonder geur. We bespreken meer in het kort valentie-elektronen, vorm, bindingshoek, eenzame paren en verschillende kenmerken van de ZnO-structuur met enkele andere feiten.

Hoe een ZnO-structuur te tekenen?

Hieronder bespreken we de details om de te tekenen ZnO Wurtziet onderstaande structuur.

Wurtzietstructuur van ZnO:

• ZnO structuur is samengesteld uit Zn²⁺ En o^2- ionen.
• Het heeft een hexagonale gesloten verpakking (HCP) opstelling van Zn²⁺ En o^2- ionen.
• Het heeft 6 atomen aanwezig per eenheidscel.
• In de HCP-structuur heeft het 6 octaëdrische holtes en 12 tetraëdrische holtes.
• de Zn²⁺ kationen bedekken 75% octaëdrische plaatsen en ½ tetraëdrische plaatsen in een hexagonale gesloten verpakkingsstructuur.
• De O^2- anionen zijn aanwezig op de hoeken en vlakken van de zeshoek
• Zowel de Zn- als de O-atomen hebben coördinatienummer 4.
• Elke Zn²⁺ kation is omgeven door 4 O^2- anionen en elke O^2- anion omgeven door 4 S²⁺ kationen.
• Het heeft afwisselende lagen Zn²⁺ En o^2- ionen dwz O^2-, Zn²⁺, The^2-, Zn²⁺, enzovoort. Het vormt dus een structuur van het ABAB-type.
• Het heeft 2 asymmetrische eenheden in zijn eenheidscel van HCP.

ZnO structuur valentie-elektronen

De buitenste schil of orbitaal van een element bevat elektronen die erin aanwezig zijn, valentie-elektronen genoemd. Bekijk de korte discussie over de ZnO-valentie-elektronen.

De ZnO-structuur bevat in totaal 8 elektronen. Twee hoofdelementen zijn betrokken bij de vorming van ZnO, namelijk zink- en zuurstofatomen. Het Zn-metaalatoom komt voor in de 12e groep en bevat 2 valentie-elektronen. Evenzo hebben de niet-metalen O-atomen in de 16e groep 6 valentie-elektronen.

Hieronder vindt u uitleg en stappen om de valentie-elektronen van de ZnO-structuur te berekenen.

• Het zuurstofatoom heeft valentie-elektronen = 06 x 01 (O) = 06
• Het zinkatoom heeft valentie-elektronen = 02 x 01 (Zn) = 02
• De totale valentie-elektronen op de ZnO-structuur is = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
• De totale elektronenparen die aanwezig zijn in de ZnO-structuur worden bepaald door de valentie-elektronen te delen door 2 = 8 / 2 = 4
• Daarom bevat de ZnO-structuur in totaal 8 valentie-elektronen en in totaal 4 elektronenparen.

ZnO structuur alleenstaande paren

De ongedeelde of niet-bindende elektronen van een atoom of molecuul worden lone pair-elektronen genoemd. Laten we hieronder wat discussie hebben over de ZnO-lone-paar-elektronen.

Het ZnO bevat acht eenzame elektronenparen. Het bevat acht valentie-elektronen. Er is een verlies en winst van 2 elektronen tussen Zn (verlies) en O (winst) atomen, waardoor ZnO een ionische soort wordt. Het kan geen sterke covalente binding vormen door elektronen te delen en heeft geen bindingsparen.

De berekening van het eenzame elektronenpaar van de ZnO-structuur wordt uitgelegd in de onderstaande stappen.

• Lone pair elektronen op ZnO is = Valentie-elektronen van ZnO  (V. E) – Aantal obligaties / 2
• Het lone pair elektron op het Zn-atoom is = 0 (V. E) – 0 (bindingen) / 2 = 0
• Het eenzame paar elektronen op het O-atoom is = 8 (V. E) – 0 (bindingen) / 2 = 8
• Daarom bevat de ZnO-structuur in totaal 8 lone pair-elektronen.

ZnO-structuurvorm:

De atomaire rangschikking van moleculen op een absoluut gesloten verpakkingswijze die een vorm vormt, staat bekend als moleculaire vorm. Kijk hieronder voor details over de ZnO-vorm en geometrie.

De ZnO toont lineaire en tetraëdrische vormen. In in overeenstemming met de VSEPR-theorie is ZnO een diatomische verbinding samengesteld uit slechts twee atomen erin. Het heeft een generieke AX-formule die de lineaire geometrie en vorm van ZnO toont.

Volgens het kristallografieconcept vertoont de ZnO-verbinding de kristalstructuren van sfaleriet en wurtziet. Het toont dus tetraëdrische geometrie en vorm in zijn eenheidscel.

ZnO-structuurhybridisatie

De atomaire orbitalen van atomen of moleculen worden met elkaar vermengd om een ​​nieuwe hybride orbitaal met vergelijkbare energie te produceren, wordt hybridisatie genoemd. Bekijk de details van ZnO-hybridisatie.

Het ZnO-molecuul vertoont hybridisaties van 's' en 'sp3'. Omdat de ZnO-moleculen twee verschillende vormen vertonen, namelijk lineair en tetraëdrisch. 's' hybridisatie van ZnO is te wijten aan de diatomische aard met twee atomen die naast elkaar zijn bevestigd. 'sp3'-hybridisatie van ZnO is te danken aan zijn coördinatiegetal 4.

Elke Zn²⁺ ion omringt met 4 O^2- en elke O^2- omringt met 4 Zn²⁺ ionen op de hoeken van a regelmatige tetraëder. De Zn en O atoomorbitalen overlappen en vermengen zich met elkaar en produceren een nieuwe 'sp3' hybride orbitaal s van equivalente energie.

ZnO-structuurhoek:

De alternatieve bindingen achter het centrale atoom vormen een hoek of opening die bekend staat als de bindingshoek. Laten we de korte gedetailleerde beschrijving van de ZnO-molecuulbindingshoek bekijken.

De ZnO heeft bindingshoeken van 180 graden en 109.5 graden. De bindingshoek van 180 graden is aanwezig in de lineaire geometrie van de ZnO-kristalstructuur, terwijl de bindingshoek van 109.5 graden aanwezig is in de tetraëdrische geometrie van de ZnO-kristalstructuur.

Is ZnO vast of gas?

De verbindingen die een gesloten gepakte rangschikking van atomen hebben en hard van aard zijn, worden vaste verbindingen genoemd. Laten we eens kijken of ZnO een vaste of een gasvormige verbinding is.

ZnO is een vaste verbinding. de Zn²⁺ En o^2- ionen worden dicht op elkaar gepakt met een lichte covalente binding vanwege de overlapping van atomaire orbitalen van Zn- en O-atomen. Het vormt ook een kristalstructuur als wurtzietstructuur en is verkrijgbaar in vast grijsachtig geel of wit korrelig poeder.

Is ZnO oplosbaar in water?

De afhankelijkheid van opgeloste stof om in de maximale hoeveelheid in een wateroplossing te worden opgelost, wordt de oplosbaarheid van water genoemd.

ZnO-verbinding is onoplosbaar in water. Als we ZnO toevoegen aan water vormt het een troebele oplossing en bezinkt uiteindelijk op de bodem. ZnO heeft meer roosterenergie dan zijn hydratatie-energie. Dus de bindingen tussen ZnO-verbindingen kunnen niet losraken om een ​​waterstofbinding te vormen met watermoleculen en blijven onoplosbaar.

Is ZnO polair of niet-polair?

De elektronenverdeling en de symmetrie van atomen en de tegengestelde lading daarop bepalen het polaire of niet-polaire molecuul. Laten we eens kijken of ZnO polair of niet-polair is.

De ZnO-verbinding is polair van aard. Het heeft de elektronegativiteitsverschilwaarde van 1.79 tussen Zn- en O-atomen. Dit toont aan dat ZnO een zeer polaire verbinding is. Het vertoont geen equivalente elektronenverdeling op zowel Zn- als O-atomen vanwege het feit dat het een heeft asymmetrische vorm en geometrie.

Alle elektronendichtheid trekt naar meer elektronegatief O-atoom. Genereert dus de netto dipolen erop die twee tegengestelde ladingen vormen, namelijk een gedeeltelijke positieve lading op Zn-atomen en een gedeeltelijke negatieve lading op O-atomen, wat bevestigt dat het een polair molecuul is.

Is ZnO een moleculaire verbinding?

De verbindingen die sigma covalente sterke bindingen bevatten met de aanwezigheid van verschillende kleine moleculen, worden moleculaire verbindingen genoemd. Laten we eens kijken of ZnO moleculair is of niet.

ZnO is geen moleculaire verbinding. Het is een ionische verbinding. Het kan geen sterke sigma-covalente binding bevatten omdat het een sterke ionische binding heeft vanwege de uitwisseling van elektronen met elkaar. Ook toont de molecuulformule niet de aanwezigheid van kleine andere moleculen erin.

Is ZnO zuur of base?

De protonacceptor vertoont een basisch karakter en de protondonor vertoont een zuur karakter van verbindingen. Hieronder hebben we een korte discussie over de vraag of ZnO zuur of een base van aard is.

ZnO vertoont geen zure of basische aard. Het is een natuurlijk voorkomend zout. Het is een metaaloxide dat onder amfotere oxiden valt en reageert met zowel zure als baseverbindingen zoals zoutzuur (HCl) en natriumhydroxide (NaOH). De reacties van ZnO met HCl-zuur en NaOH-base worden hieronder gegeven.

ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl₂ (s) + H₂O (l) (basisreactie van ZnO)

ZnO (s) + 2 NaOH (aq) → Na₂ZnO₂ (s) + H₂O (l) (zure reactie van ZnO)

Is ZnO-elektrolyt?

De verbinding die wordt geïoniseerd door toevoeging aan water om elektriciteit te geleiden, wordt elektrolyten genoemd. Bekijk hieronder een korte gedetailleerde kijk op de elektrolytische aard van ZnO.

ZnO is een elektrolytische verbinding. Omdat het een ionische verbinding is. Het kan niet gemakkelijk in het water ioniseren, er is externe energie zoals warmte nodig om het in water op te lossen. Bij ionisatie kan het fungeren als een elektrolyt en kan het elektriciteit geleiden op de toepassing van externe stroom.

Is ZnO-zout?

Zouten zijn vaste kristallijne verbindingen die worden gevormd als gevolg van zuur-base-reacties in de vorm van een neerslag. Laten we hieronder in detail bekijken of de ZnO-verbinding een zout is of niet.

ZnO is een verbinding die in zoutvorm aanwezig is. Het is een combinatie van metaal en niet-metaal. Wanneer metalen en niet-metalen elementen met elkaar reageren, vormen ze zout als product. Het komt van nature voor in de vorm van zinkiet. De reactie voor de vorming van zinkoxide wordt hieronder weergegeven.

Zn + O → ZnO

Zn²⁺ + OF^2- → ZnO

Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O

Is ZnO ionisch of covalent?

De elektrostatische aantrekkingskracht binnen atomen toont ionische verbindingen en sigma covalente bindingen binnen atomen tonen covalente verbindingen. Laten we eens kijken of ZnO ionisch of covalent is.

ZnO is een ionische verbinding. Het Zn-atoom doneerde 2 valentie-elektronen aan het O-atoom en vormde er een +2 lading op. Het O-atoom krijgt 2 valentie-elektronen van het Zn-atoom en vormt een -2 lading. Het vormt een sterke ionische binding binnen de Zn- en O-atomen vanwege de elektrostatische aantrekkingskracht en niet door een covalente binding.

Is ZnO amfoteer?

De verbindingen die kunnen reageren met zowel zure als basische verbindingen worden amfotere verbindingen genoemd. Hieronder bespreken we of de ZnO-verbinding amfoteer is of niet.

ZnO heeft een amfoterisch karakter. De elementen die erbij horen tot de 2e, 13e, 14e en 15e periodieke tabelgroepen kunnen amfoteer oxide vormen. Het Zn-metaal behoort tot de 2e groep en reageert met O-atomen vormt amfoteer oxide. Het kan dus reageren met een sterk zuur zoals (H₂SO₄) en sterke basen zoals (KOH).

De reactie van ZnO met zwavelzuur (H₂SO₄) en kaliumhydroxide (KOH) wordt hieronder gegeven.

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

Is ZnO halfgeleider?

Halfgeleiders zijn de verbindingen die de waarden hebben tussen geleiders, dwz metalen en isolatoren, dwz niet-metalen. Bekijk de details of ZnO een halfgeleider is of niet.

ZnO is een halfgeleider. Het werkt als een n-type halfgeleider vanwege de onzuiverheden zoals P, As, enz. Die aanwezig zijn in de gaten of lege plaatsen van het O-atoom in de kristalstructuur, intrinsiek defect genoemd. Het heeft een brede band gap-waarde van 3.3 eV.

Het heeft vrije elektronen als gevolg van onzuiverheden en vrije elektronen zijn ladingsdragers om elektriciteit te geleiden.

Conclusie:

ZnO toont de kristalstructuur van Wurtziet in zijn stabiele vorm. Het heeft 8 valentie-elektronen en lone pair-elektronen. Het toont lineaire en tetraëdrische vormen met 's' en 'sp3' hybridisatie met bindingshoeken van 180 en 109.5 graden. Het is vast ionisch, in water onoplosbaar elektrolytisch zout. Het heeft een amfotere aard om te reageren met zowel zuur als base. Het kan fungeren als een n-type halfgeleider.

Lees meer over de volgende structuur en kenmerken

Dr Shruti Ramteke

Hallo allemaal, ik ben Dr. Shruti M Ramteke, ik heb mijn Ph.D. in de chemie. Ik ben gepassioneerd door schrijven en deel mijn kennis graag met anderen. Neem gerust contact met mij op via linkedin