Struktur und Eigenschaften von ZnO (15 wichtige Fakten)

ZnO ist die chemische Formel von Zinkoxid und ist allgemein als Zinkweiß oder Galmei bekannt. An dieser Kreuzung diskutieren wir kurze Details zur ZnO-Struktur.

ZnO kann Polymorphismus zeigen und hat drei verschiedene Strukturen, dh Steinsalzstruktur, Wurtzitstruktur und Zinkmischstruktur. Die Wurtzitstruktur von ZnO ist die thermisch stabilste Struktur. ZnO ist die Kombination von Metall- und Nichtmetallelementen, die eine ionische Verbindung bilden.

ZnO Wurtzit zeigt eine hexagonal geschlossen – gepackte Anordnung. Die Struktur der ZnO-Zinkmischung kann stabil sein, wenn wir ihre kubischen Substrate züchten. Die Farbe des rohen Zinkoxids ist graugelb und in körniger Form ohne Geruch. Wir diskutieren kurz Valenzelektronen, Form, Bindungswinkel, freie Elektronenpaare und verschiedene Eigenschaften der ZnO-Struktur mit einigen anderen Fakten.

Wie zeichnet man eine ZnO-Struktur?

Unten besprechen wir die Details, um die zu zeichnen ZnO Wurtzit Struktur unten angegeben.

Wurtzitstruktur von ZnO:

• Die ZnO-Struktur besteht aus Zn²⁺ und O^2- Ionen.
• Es hat eine hexagonal geschlossene Packungsanordnung (HCP) von Zn²⁺ und O^2- Ionen.
• Es hat 6 Atome pro Einheitszelle.
• In der HCP-Struktur hat es 6 oktaedrische Hohlräume und 12 tetraedrische Hohlräume.
• Der Zn²⁺ Kationen bedecken 75 % Oktaederplätze und ½ Tetraederplätze in einer hexagonal geschlossenen Packungsstruktur.
• Das O^2- An den Ecken und Flächen des Sechsecks sind Anionen vorhanden
• Sowohl das Zn- als auch das O-Atom haben die Koordinationszahl 4.
• Jedes Zn²⁺ Kation ist von 4 O umgeben^2- Anionen und jedes O^2- Anion von 4 S umgeben²⁺ kationen.
• Es hat abwechselnde Schichten von Zn²⁺ und O^2- Ionen, dh O^2-, Zn²⁺, The^2-, Zn²⁺, usw. Somit bildet es eine Struktur vom ABAB-Typ.
• Es hat 2 asymmetrische Einheiten in seiner Einheitszelle von HCP.

Valenzelektronen der ZnO-Struktur

Die äußerste Schale oder das Orbital eines Elements enthält darin vorhandene Elektronen, die als Valenzelektronen bezeichnet werden. Schauen Sie sich die kurze Diskussion über die ZnO-Valenzelektronen an.

Die ZnO-Struktur enthält insgesamt 8 Elektronen. Zwei Hauptelemente sind an der Bildung von ZnO beteiligt, nämlich Zink- und Sauerstoffatome. Das Zn-Metallatom befindet sich in der 12. Gruppe und enthält 2 Valenzelektronen. In ähnlicher Weise haben die in der 16. Gruppe vorhandenen nichtmetallischen O-Atome 6 Valenzelektronen in sich.

Nachfolgend finden Sie Erläuterungen und Schritte zur Berechnung der Valenzelektronen der ZnO-Struktur.

• Das Sauerstoffatom hat Valenzelektronen = 06 x 01 (O) = 06
• Das Zinkatom hat Valenzelektronen = 02 x 01 (Zn) = 02
• Die gesamten Valenzelektronen auf der ZnO-Struktur sind = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
• Die in der ZnO-Struktur vorhandenen Gesamtelektronenpaare werden bestimmt, indem ihre Valenzelektronen durch 2 = 8 / 2 = 4 geteilt werden
• Somit enthält die ZnO-Struktur insgesamt 8 Valenzelektronen und insgesamt 4 Elektronenpaare.

Einzelpaare der ZnO-Struktur

Die ungeteilten oder nicht bindenden Elektronen eines Atoms oder Moleküls werden als einsame Elektronenpaare bezeichnet. Lassen Sie uns unten einige Diskussionen über die einsamen Elektronenpaare von ZnO führen.

Das ZnO enthält acht freie Elektronenpaare. Es enthält acht Valenzelektronen. Es gibt einen Verlust und Gewinn von 2 Elektronen zwischen Zn (Verlust) und O (Gewinn) Atomen, was ZnO zu einer ionischen Spezies macht. Es kann keine starke kovalente Bindung durch Elektronenteilung bilden und hat keine Bindungspaare.

Die Berechnung des einsamen Elektronenpaars der ZnO-Struktur wird in den unten angegebenen folgenden Schritten erläutert.

• Einsame Elektronenpaare auf ZnO sind = Valenzelektronen von ZnO  (V. E) – Anzahl Anleihen / 2
• Das einsame Elektronenpaar am Zn-Atom ist = 0 (V. E) – 0 (Bindungen) / 2 = 0
• Das freie Elektronenpaar am O-Atom ist = 8 (V. E) – 0 (Bindungen) / 2 = 8
• Daher enthält die ZnO-Struktur insgesamt 8 freie Elektronenpaare.

ZnO-Strukturform

Die atomare Anordnung von Molekülen in einer definitiv geschlossenen Packung, die eine Form bildet, ist als Molekülform bekannt. Sehen Sie sich unten die Details zur ZnO-Form und -Geometrie an.

Das ZnO zeigt lineare und tetraedrische Formen. Im Gemäß der VSEPR-Theorie ist ZnO eine zweiatomige Verbindung bestehend aus nur zwei Atomen darin. Es hat eine generische AX-Formel, die die lineare Geometrie und Form von ZnO zeigt.

Gemäß dem Kristallographiekonzept zeigt die ZnO-Verbindung die Sphalerit- und Wurtzit-Kristallstrukturen. Somit zeigt es in seiner Einheitszelle eine tetraedrische Geometrie und Form.

ZnO-Struktur-Hybridisierung

Die Atomorbitale von Atomen oder Molekülen werden miteinander vermischt, um ein neues Hybridorbital mit ähnlicher Energie zu erzeugen, was als Hybridisierung bezeichnet wird. Werfen Sie einen Blick auf die Details der ZnO-Hybridisierung.

Das ZnO-Molekül zeigt 's'- und 'sp3'-Hybridisierungen. Da die ZnO-Moleküle zwei verschiedene Formen zeigen, dh linear und tetraedrisch. Die 'Hybridisierung von ZnO ist auf die zweiatomige Natur zurückzuführen, bei der zwei Atome nebeneinander gebunden sind. Die 'sp3'-Hybridisierung von ZnO ist auf seine Koordinationszahl 4 zurückzuführen.

Jedes Zn²⁺ Ion umgibt mit 4 O^2- und jedes O^2- umgibt mit 4 Zn²⁺ Ionen an den Ecken von a regelmäßiger Tetraeder. Die Atomorbitale von Zn und O überlappen sich und werden miteinander vermischt und erzeugen ein neues 'sp3'-Hybridorbital s gleicher Energie.

ZnO-Strukturwinkel

Die abwechselnden Bindungen hinter dem Zentralatom bilden einen Winkel oder eine Lücke, die als Bindungswinkel bekannt ist. Lassen Sie uns die kurze detaillierte Beschreibung des ZnO-Molekülbindungswinkels sehen.

Das ZnO hat Bindungswinkel von 180 Grad und 109.5 Grad. Der Bindungswinkel von 180 Grad ist in der linearen Geometrie der ZnO-Kristallstruktur vorhanden, während der Bindungswinkel von 109.5 Grad in der tetraedrischen Geometrie der ZnO-Kristallstruktur vorhanden ist.

Ist ZnO fest oder gasförmig?

Die Verbindungen, die geschlossene Anordnungen von Atomen haben und von Natur aus hart sind, werden als feste Verbindungen bezeichnet. Sehen wir uns an, ob ZnO eine feste oder eine gasförmige Verbindung ist.

ZnO ist eine feste Verbindung. Der Zn²⁺ und O^2- Ionen werden aufgrund der Überlappung der Atomorbitale von Zn- und O-Atomen mit einer leichten kovalenten Bindung eng aneinander gepackt. Es bildet auch eine Kristallstruktur als Wurtzitstruktur und ist in fester graugelber oder weißer körniger Pulverform erhältlich.

Ist ZnO wasserlöslich?

Die Abhängigkeit des gelösten Stoffes, in seiner maximalen Menge in Wasser gelöst zu werden, wird als Wasserlöslichkeit bezeichnet.

Die ZnO-Verbindung ist in Wasser unlöslich. Fügen wir ZnO hinzu Wasser bildet es eine trübe Lösung und setzt sich schließlich am Boden ab. ZnO hat mehr Gitterenergie als seine Hydratationsenergie. Somit können sich die Bindungen zwischen ZnO-Verbindungen nicht unter Bildung einer Wasserstoffbrücke mit Wassermolekülen lösen und bleiben unlöslich.

Ist ZnO polar oder unpolar?

Die Elektronenverteilung und die Symmetrie von Atomen und die entgegengesetzte Ladung darauf bestimmen das polare oder unpolare Molekül. Lassen Sie uns sehen, ob ZnO polar oder unpolar ist.

Die ZnO-Verbindung ist von Natur aus polar. Es hat einen Elektronegativitätsdifferenzwert von 1.79 zwischen Zn- und O-Atomen. Dies zeigt, dass ZnO eine hochpolare Verbindung ist. Es zeigt keine äquivalente Elektronenverteilung sowohl auf Zn- als auch auf O-Atomen, da es eine hat asymmetrische Form und Geometrie.

Die gesamte Elektronendichte zieht ein elektronegativeres O-Atom an. Dadurch werden die Nettodipole darauf erzeugt, die zwei entgegengesetzte Ladungen bilden, dh teilweise positive Ladung auf Zn-Atomen und teilweise negative Ladung auf O-Atomen, was bestätigt, dass es sich um ein polares Molekül handelt.

Ist ZnO eine molekulare Verbindung?

Die Verbindungen, die sigma-kovalente starke Bindungen mit dem Vorhandensein verschiedener kleiner Moleküle enthalten, werden als molekulare Verbindungen bezeichnet. Lassen Sie uns sehen, ob ZnO molekular ist oder nicht.

ZnO ist keine molekulare Verbindung. Es ist eine ionische Verbindung. Es kann keine starke kovalente Sigma-Bindung enthalten, da es aufgrund des Austauschs von Elektronen untereinander eine starke ionische Bindung hat. Außerdem zeigt seine Molekularformel nicht das Vorhandensein kleiner anderer Moleküle darin.

Ist ZnO Säure oder Base?

Der Protonenakzeptor zeigt basische Natur und der Protonendonor zeigt saure Natur von Verbindungen. Im Folgenden haben wir eine kurze Diskussion darüber, ob ZnO in der Natur sauer oder basisch ist.

ZnO zeigt keine saure oder basische Natur. Es ist ein natürlich vorkommendes Salz. Es ist ein Metalloxid, das unter amphotere Oxide fällt und sowohl mit sauren als auch basischen Verbindungen wie Salzsäure (HCl) und Natriumhydroxid (NaOH) reagiert. Die Reaktionen von ZnO mit HCl-Säure und NaOH-Base sind unten angegeben.

ZnO (s) + 2 HCl (wässrig) → ZnCl₂ (s) + H.₂O (l) (Grundreaktion von ZnO)

ZnO (s) + 2 NaOH (wässrig) → Na₂ZnO₂ (s) + H.₂O (l) (saure Reaktion von ZnO)

Ist ZnO Elektrolyt?

Die Verbindung, die durch Zugabe von Wasser ionisiert wird, um Elektrizität zu leiten, wird als Elektrolyte bezeichnet. Werfen Sie einen kurzen, detaillierten Blick auf die unten angegebene elektrolytische Natur von ZnO.

ZnO ist eine Elektrolytverbindung. Da es sich um eine ionische Verbindung handelt. Es kann nicht einfach in das Wasser ionisieren, es ist externe Energie wie Wärme erforderlich, um es im Wasser aufzulösen. Bei der Ionisierung kann es als Elektrolyt wirken und Strom leiten Anwendung von Fremdstrom.

Ist ZnO Salz?

Salze sind feste kristalline Verbindungen, die durch Säure-Base-Reaktionen in Form eines Niederschlags entstehen. Lassen Sie uns unten im Detail sehen, ob die ZnO-Verbindung ein Salz ist oder nicht.

ZnO ist eine Verbindung, die in Salzform vorliegt. Es ist eine Kombination aus Metall und Nichtmetall. Wenn metallische und nichtmetallische Elemente miteinander reagieren, bilden sie Salz als Produkt. Es kommt natürlicherweise in Form von Zinkit vor. Die Reaktion zur Bildung von Zinkoxid ist unten gezeigt.

Zn + O → ZnO

Zn²⁺ + O^2- → ZnO

Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O

Ist ZnO ionisch oder kovalent?

Die elektrostatische Anziehungskraft innerhalb von Atomen zeigt ionische Verbindungen und kovalente Sigma-Bindungen innerhalb von Atomen zeigen kovalente Verbindungen. Lassen Sie uns sehen, ob ZnO ionisch oder kovalent ist.

ZnO ist eine ionische Verbindung. Das Zn-Atom gab 2 Valenzelektronen an das O-Atom ab und bildete darauf eine +2-Ladung. Das O-Atom gewinnt 2 Valenzelektronen vom Zn-Atom und bildet eine -2-Ladung. Es bildet eine starke Ionenbindung innerhalb von Zn- und O-Atomen aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft und nicht durch a kovalente Bindung.

Ist ZnO amphoter?

Die Verbindungen, die sowohl mit sauren als auch mit basischen Verbindungen reagieren können, werden als amphotere Verbindungen bezeichnet. Unten diskutieren wir darüber, ob die ZnO-Verbindung amphoter ist oder nicht.

ZnO hat amphotere Natur. Die Elemente gehören zur 2., 13., 14. und 15. Gruppe des Periodensystems können amphotere Oxide bilden. Das Zn-Metall gehört zur 2. Gruppe und bildet mit O-Atomen amphoteres Oxid. So kann es mit einer starken Säure wie (H₂SO₄) und starke Basen wie (KOH).

Die Reaktion von ZnO mit Schwefelsäure (H₂SO₄) und Kaliumhydroxid (KOH) ist unten angegeben.

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

ZnO + 2 KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

Ist ZnO ein Halbleiter?

Halbleiter sind die Verbindungen, die Werte zwischen Leitern, dh Metallen, und Isolatoren, dh Nichtmetallen, haben. Schauen Sie sich die Details an, ob ZnO ein Halbleiter ist oder nicht.

ZnO ist ein Halbleiter. Es wirkt als n-Halbleiter aufgrund der Verunreinigungen wie P, As usw., die in den Löchern oder freien Stellen des O-Atoms in der Kristallstruktur vorhanden sind, die als intrinsischer Defekt bezeichnet werden. Es hat ein breiter Bandlückenwert von 3.3 eV.

Es hat freie Elektronen aufgrund von Verunreinigungen und freie Elektronen sind Ladungsträger, um Elektrizität zu leiten.

Fazit:

ZnO zeigt Wurtzit-Kristallstruktur in seiner stabilen Form. Es hat 8 Valenzelektronen und einsame Elektronenpaare. Es zeigt lineare und tetraedrische Formen mit 's'- und 'sp3'-Hybridisierung mit Bindungswinkeln von 180 und 109.5 Grad. Es ist ein festes ionisches wasserunlösliches Elektrolytsalz. Es hat eine amphotere Natur, um sowohl mit Säure als auch mit Base zu reagieren. Es kann als Halbleiter vom n-Typ wirken.

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Dr. Shruti Ramteke

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