Struktur und Eigenschaften von ZnS (15 wichtige Fakten)

ZnS ist die chemische Formel von Zinksulfid und es kann zwei Arten von Strukturen bilden, dh Zinkmischung und Wurtzit. Lassen Sie uns einige weitere kurze Details über die ZnS-Struktur diskutieren.

ZnS kann Polymorphismus zeigen und hat eine Zinkmischstruktur, was bedeutet, dass es ein Gerüst wie ein Diamant aufweist, und durch Anwendung unterschiedlicher Temperaturen auf ZnS kann es sich in Wurtzit umwandeln und eine hexagonale Molekülsymmetrie aufweisen. Die Zinkmischung ist thermisch stabil, zeigt kubische Struktur und ist auch bekannt als Sphalerit.

ZnS ist eine ionische Verbindung und hat Zn²⁺ und S^2- Ionen. In dieser Struktur sind sowohl Zn²⁺ und S^2- sind in 1:1 Stöchiometrie. Es zeigt eine tetraedrische Anordnung von Zn²⁺ und S^2- Ionen in beiden Formen. Lassen Sie uns eine detailliertere Diskussion über die freien Elektronenpaare, Valenzelektronen, formale Ladung und verschiedene Eigenschaften der ZnS-Struktur und einige Fakten darüber führen.

Wie zeichnet man eine ZnS-Struktur?

ZnS (Zinksulfid) zeigt seine einzigartige Natur, indem es zwei unterschiedliche Kristallstrukturen bildet. Sowohl die Zinkmischung als auch Wurtzit Strukturen von ZnS haben einige gemeinsame Merkmale, die unten erwähnt werden.

• Beide haben eine Stöchiometrie von 1:1 in ZnS, dh 1 Zn²⁺: 1 Sek^2-.
• Sie haben beide die Koordinationsnummer 4, dh 4:4-Koordination Zn²⁺ und S^2- Ionen.
• Gemäß der Radiusverhältnisregel ist die große Größe S^2- Ionen können die Ecken der Elementarzelle besetzen und Zn kleinerer Größe²⁺ in den Hohlräumen der Einheitszelle vorhanden ist.
• Also jedes S^2- Ion ist von 4 Zn umgeben²⁺ Ionen und jeweils Zn²⁺ Ion ist von 4 S umgeben^2- Ionen.
• Sie haben beide eine tetraedrische Geometrie oder Koordination oder Anordnung.
• Wenn es in jeder Kristallstruktur 'n' Teilchen gibt, dann hat sie tetraedrische Lücken 2'n' und oktaedrische Lücken sind 'n'.

Zinkmischung oder Sphalerit:

• Das Zink Die Mischungsstruktur von ZnS zeigt eine kubisch flächenzentrierte (FCC) Struktur oder eine kubisch geschlossen gepackte (CCP) Struktur. (Struktur vom Typ AB)
• Da wir also 4 S haben^2- Ionen in der FCC-Struktur, also haben wir 8 tetraedrische Hohlräume und 4 oktaedrische Hohlräume.
• In der FCC-Struktur ist an jeder Ecke des Würfels ein tetraedrischer Hohlraum vorhanden.
• Jedes S^2- Ion ist an den vier Ecken und Flächen der kubischen Struktur vorhanden. Deshalb S^2- = (1 / 8 S^2- x 8 Ecken) + ( 1 / 2 S^2- x 6 Flächen) = 1 + 3 = 4 S^2-.
• Jedes Zn²⁺ Ion ist in den alternierenden oder gegenüberliegenden tetraedrischen Hohlräumen der kubischen Struktur vorhanden. Daher Zn²⁺ = (1/2 Zn²⁺ x 8 T. V) = 4 Zn²⁺

Wurtzit (ZnS):

• Der Wurtzit Die Struktur von ZnS zeigt eine hexagonal geschlossene Packungsstruktur (HCP).
• Es kann abwechselnde Zn-Schichten bilden²⁺ und S^2- Ionen in einer HCP-Struktur. Es hat die 1. Schicht von 6 S^2- Anionen, 2. Schicht aus 3 Zn²⁺ Kationen, 3. Schicht aus 3 S^2- Anion und 4. Schicht aus 6 Zn²⁺ kationen.
• In Wurtzit, dem Zn²⁺  Kationen befinden sich in den Oktaederstellen oder Hohlräumen.
• Somit bildet es die HCP-Struktur des ABAB-Typs von Wurtzit.

Valenzelektronen der ZnS-Struktur

Die äußersten Elektronen eines Atoms oder Moleküls, die bereit sind, von einem anderen Atom abgegeben oder aufgenommen zu werden, werden als Valenzelektronen bezeichnet. Schauen Sie sich die Valenzelektronen von ZnS an.

Die ZnS-Struktur hat insgesamt 8 Valenzelektronen. Es hat 2 Elemente, dh Zink und Schwefel. Es ist eine Kombination aus Metall und Nichtmetall und ist eine ionische Verbindung. Das Zn hat 2 Valenzelektronen, da es in der 12. Gruppe ist. Das S-Atom hat 6 Valenzelektronen, da es in der 16. Gruppe des Periodensystems steht.

Die Berechnung für ZnS-Valenzelektronen wird in den unten angegebenen Detailschritten erläutert.

• Valenzelektronen am Zinkatom sind = 02 x 01 (Zn) = 02
• Valenzelektronen am Schwefelatom sind = 06 x 01 (S) = 6
• Gesamtzahl der Valenzelektronen auf der ZnS-Struktur = 2 (Zn) + 6 (S) = 8
• Das gesamte Elektronenpaar auf der ZnS-Struktur wird identifiziert, indem seine Valenzelektronen durch 2 = 8 / 2 = 4 geteilt werden
• Daher hat die ZnS-Struktur insgesamt 8 Valenzelektronen und 4 Elektronenpaare.

ZnS-Struktur-Einzelpaare

Ungeteilte Elektronenpaare, die an den Atomen eines Moleküls vorhanden sind, werden als einsame Elektronenpaare bezeichnet. Lassen Sie uns eine kurze Diskussion über die freien Elektronenpaare von ZnS führen.

Die ZnS-Struktur hat insgesamt 8 freie Elektronenpaare. Es hat insgesamt 8 Valenzelektronen. Das Zn-Atom gibt seine 2 Valenzelektronen an das S-Atom ab und die S-Atom nimmt 2 Elektronen vom Zn-Atom auf. Somit ist es eine ionische Verbindung, die aufgrund positiver und negativer Ladungen ein Kation und ein Anion ist.

Der rechnerische Teil der freien Elektronenpaare der ZnS-Struktur wird in den folgenden Schritten unten erklärt.

• Einsames Elektronenpaar auf ZnS ist = Valenzelektronen von ZnS (V. E) – Anzahl der Bindungen / 2
• Das Zn-Atom hat freie Elektronenpaare = 0 (V. E) – 0 (Bindungen) / 2 = 0
• S-Atom hat freie Elektronenpaare = 8 (V. E) – 0 (Bindungen) / 2 = 8
• Somit ist das in der ZnS-Struktur vorhandene einsame Elektronenpaar 8.

ZnS-Strukturform

Die sequentielle atomar dichteste Anordnung im Molekül oder einer Verbindung wird als Molekülform bezeichnet. Lassen Sie uns kurz über die Form der ZnS-Struktur sprechen.

Die ZnS-Verbindung zeigt lineare, tetraedrische und oktaedrische Formen. Die Form von ZnS hängt von seiner Anzahl an Zn ab²⁺ und S^2- Ionen und ihre Struktur (Zn_nS_n). Die grundlegende Zn-S-Struktur zeigt ihre lineare Form, da sie zweiatomig ist und nur zwei Atome enthält, die miteinander verbunden sind.

Die FCC-Struktur ist in Sphelarit tetraedrisch und die HCP-Struktur ist in Wurtzit oktaedrisch.

ZnS-Struktur-Hybridisierung

Das Mischen und Umformen der Orbitale von Atomen, um ein neues Hybridorbital mit der gleichen Energie zu bilden, wird als Hybridisierung bezeichnet. Unten diskutieren wir die ZnS-Struktur-Hybridisierung.

Die ZnS-Struktur zeigt s, sp3, und sp3d2-Hybridisierungen in Sphelarit- und Wurtzit-Strukturen. Es kann keine eindeutige Hybridisierung aufweisen, wie es der Fall ist komplexe Kristallstrukturen und ein riesiges Atomnetzwerk. Wenn ZnS lineare Geometrie zeigt, dann hat es 's'-Hybridisierung.

Wenn ZnS tetraedrische Geometrie zeigt, dann hat es 'sp³'Hybridisierung. Wenn ZnS oktaedrische Geometrie zeigt, dann zeigt es 'sp³d²'Hybridisierung. Die Hybridisierung von ZnS hängt von seiner Ionenzahl und der Ausbildung seiner Geometrie ab. Atomorbitale von Zn und S werden miteinander vermischt, um neue Hybridorbitale mit derselben Energie zu bilden.

ZnS-Strukturwinkel

Der Winkel zwischen zwei beliebigen abwechselnden Bindungen hinter den zentralen Atomen in einem Molekül wird als Bindungswinkel bezeichnet. Werfen Sie einen Blick auf eine kürzere Diskussion des ZnS-Bindungswinkels.

Die ZnS-Struktur kann zeigen 180⁰, 109.5⁰Oder 90⁰ Bindungswinkel gemäß seiner Geometrie. Das ZnS kann verschiedene Strukturen, verschiedene Geometrien, und Hybridisierung seiner Zn- und S-Atome. Wenn also ZnS eine lineare Form von 180 hat⁰, eine tetraedrische Form dann 109.5⁰, die oktaedrische Geometrie hat dann eine 90⁰ Bindungswinkel.

Ist ZnS fest oder gasförmig?

Die Verbindungen, die eine spezifische Fixierung ihrer Atome in geschlossener Weise aufweisen und von harter Natur sind, sind feste Verbindungen. Sehen wir uns an, ob ZnS eine feste oder eine gasförmige Verbindung ist.

Die ZnS-Verbindung ist von fester Natur. ZnS ist eine ionische Substanz und ihr Zn²⁺ und S^2- Ionen sind mit Ionenbindungen verbunden, aber beide Ionen überlappen ihre Orbitale, um neue Hybridorbitale zu bilden.  Es zeigt auch einen leichten kovalenten Charakter, um fest zu sein. Es ist eine weiße oder gelbe feste kristalline Verbindung.

Ist ZnS wasserlöslich?

Die Wasserlöslichkeit hängt von der Tendenz des gelösten Stoffes ab, der in der Wasserlösung gelöst wird. Werfen Sie einen kurzen Blick auf die Diskussion, ob ZnS wasserlöslich ist oder nicht.

Das ZnS ist in Wasser unlöslich. Es hat eine höhere Dichte als Wasserlösung. Es hat mehr Gitterenergie als Hydratationsenergie. Daher kann ZnS nicht vollständig in das Wasser dissoziiert werden, um Wasserstoffbindungen mit negativen Teilen von Wassermolekülen zu bilden. Aber es kann mit Wasser reagieren, wenn es der Temperatur ausgesetzt wird.

Warum ist ZnS wasserunlöslich?

ZnS ist aufgrund seiner komplexen, geschlossenen Anordnung von Zn wasserunlöslich²⁺ und S^2- Ionen. Somit können die Bindungen von ZnS nicht gelöst werden, um wasserlöslich zu werden. Beim Hinzufügen von ZnS zu Wasser und Anwenden von externer Wärme oder Temperatur auf das ZnS – H₂O Lösung.

 Es reagiert mit Wasser, wodurch eine Wasserstoffbrücke entsteht und Zinkhydroxid (Zn(OH)) entsteht.₂) und die Freisetzung von Schwefelwasserstoff (H₂S) Gas. Die Reaktion von ZnS und Wasserlösung ist unten angegeben.

ZnS + 2 H₂O → Zn(OH)₂ + H₂S

Ist ZnS polar oder unpolar?

Das polare oder unpolare Molekül wird aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz zwischen seinen Atomen bestimmt. Lassen Sie uns sehen, ob das ZnS-Molekül polar oder unpolar ist.

Das ZnS ist von Natur aus polar. Es ist eine ionische Verbindung und hat 2 entgegengesetzte Ladungen, was zeigt, dass es polar ist. Das S-Atom ist elektronegativer als Zinkmetall und hat eine Elektronegativitätsdifferenz von 0.98. Dieser Wert wird für polare Verbindungen empfohlen, da die Pauling-Regel bestätigt, dass ZnS polar ist.

Es hat aufgrund seines Elektronegativitätsunterschieds eine ungleiche Elektronenverteilung sowohl auf Zn- als auch auf S-Atomen. Die Elektronendichte in ZnS wird vom S-Atom zu sich gezogen. Somit entwickelt es Nettodipole darauf und hat eine positive Ladung am Zn-Atom und eine negative Ladung am S-Atom.

Ist ZnS Säure oder Base?

Die Spezies, die Protonen abgeben können, sind Säuren und die Spezies, die Protonen aufnehmen können, sind Basen. Im Folgenden diskutieren wir kurz, ob ZnS eine Säure oder eine Base ist.

ZnS ist eine nicht – saure oder nicht – basische Verbindung. Es ist ein natürlich vorkommendes Salz. Es kann stabiler sein, wenn es in einer wässrigen Lösung bei saurem pH-Wert vorliegt und mit der Säure reagiert, um Salze zu bilden. Es ist auch im alkalischen pH-Bereich mit einem negativeren pH-Wert stabil.

ZnS wird in einer sauren Lösung oxidiert, um Zinksulfat zu bilden, und die Oxidation mit einer alkalischen Lösung erzeugt Zinkhydroxid.

Ist ZnS Elektrolyt?

Die Verbindungen, die bei Zugabe von Wasser dissoziieren und Strom leiten können, werden als Elektrolyte bezeichnet. Sehen Sie sich eine kurze Diskussion über ZnS als Elektrolyt an.

Das ZnS kann handeln als Elektrolyte. Bei der Zugabe von ZnS zu Wasser wird es ionisiert zu Zn²⁺ Kation und S^2- Anion. Aufgrund der hohen Gitterenergie löst es sich nicht leicht in Wasser. Wenden Sie daher externe Energie an, dh Wärme, um ZnS wasserlöslich zu machen. Nur dann kann es Ionen bilden, Strom leiten und als Elektrolyt wirken.

Ist ZnS Salz?

Das Produkt, das durch Reaktionen zwischen sauren und basischen Verbindungen entsteht, wird als Salz bezeichnet. Lassen Sie uns weitere Einzelheiten zur Erklärung diskutieren, ob ZnS ein Salz ist oder nicht.

ZnS ist ein Salz, weil es metallische und nichtmetallische Elemente enthält. Es wird durch die Reaktion von Zn-Metall- und S-Nichtmetallatomen hergestellt. Es bildet aufgrund einer Kombination von Zn eine ionische Verbindung²⁺ und S^2- Ionen. Es wird auch aufgrund einer Reaktion zwischen Zinkoxid und Schwefelwasserstoff gebildet und wirkt als Salz.

Die Reaktion der Bildung von ZnS als Salz ist unten angegeben.

Zn (s) + S (s) → ZnS (s)

Zn²⁺ + S^2- → ZnS

ZnO + H₂S → ZnS + H₂O

Ist ZnS ionisch oder kovalent?

Die Atome in einem Molekül sind an die elektrostatische Anziehungskraft gebunden und sind kovalent, wenn sie mit Sigma-Bindungen verbunden sind. Lassen Sie uns sehen, ob ZnS ionisch oder kovalent ist.

ZnS ist eine ionische Verbindung. Es besteht aus entgegengesetzt geladenen Kationen und Anionen, dh Zn²⁺ und S^2- Ionen. Ihre Ionen verbinden sich aufgrund der starken elektrostatischen Anziehungskraft miteinander und bilden eine starke ionische Bindung zwischen sich daher zeigt es ionischen Charakter und ist nicht kovalent.

Ist ZnS phosphoreszierend?

Phosphoreszenz ist ein Photolumineszenztyp, bei dem die Spezies Licht absorbieren und über einen langen Zeitraum emittieren. Lassen Sie uns im Detail sehen, ob ZnS phosphoresziert oder nicht.

Die ZnS-Verbindung ist phosphoreszierend. Es kann Farbe zeigen Änderung durch Absorption von UV-Licht auf ZnS. Die Elektronen von ZnS absorbieren Licht (gespeichert) und werden angeregt und springen von ihrem niedrigeren Energiezustand in einen höheren Energiezustand. Dadurch emittiert es über einen langen Zeitraum Licht und wirkt als Phosphoreszenzmittel.

Ist ZnS Fluoreszenz?

Fluoreszenz ist Photolumineszenz, bei der die Spezies Licht absorbiert und dieses Licht sofort emittiert. Unten diskutieren wir kurze Details der ZnS-Fluoreszenznatur.

ZnS zeigt Fluoreszenz. Reines ZnS kann nicht als a wirken Fluoreszenz. Es wirkt nur dann als Fluoreszenz, wenn Verunreinigungen vorhanden sind Cadmium (Cd²⁺) und Silber (Ag⁺) in ZnS vorhanden und stört in einem Gitter aus ZnS. Licht wie IR, UV, Röntgen usw. trifft auf die ZnS-Oberfläche und absorbiert Photonenenergie durch ZnS.

Die Elektronen werden auf ein höheres Energieniveau befördert, das den Verunreinigungsatomen entspricht, und kamen auf das Grundenergieniveau zurück, was die Emission von Licht plötzlich und ohne Verzögerung zeigt. Auch hier verfärbt es sich von weiß nach grün.

Fazit:

ZnS (Zinksulfid) hat zwei Strukturen, dh Sphalerit und Wurtzit. Zn²⁺ Ionen treten in tetraedrischen Stellen und oktaedrischen Stellen darin auf. Es hat 8 Valenzelektronen und 4 freie Elektronenpaare. Es zeigt lineare, tetraedrische und oktaedrische Formen. Es hat eine flächenzentrierte kubische und hexagonale Closed-Pack-Struktur. Es ist wasserunlöslich, polar, festes Salz, Elektrolyt, phosphoreszierend und fluoreszierend.

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Dr. Shruti Ramteke

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