ZnO es la fórmula química de óxido de zinc y se conoce comúnmente como blanco de zinc o calamina. En este cruce, estamos discutiendo breves detalles sobre la estructura de ZnO.
ZnO puede mostrar polimorfismo y tiene tres estructuras diferentes, es decir, estructura de sal de roca, estructura de wurtzita y estructura de mezcla de zinc. La estructura de wurtzita del ZnO es la estructura más estable térmicamente. ZnO es la combinación de elementos metálicos y no metálicos que forman un compuesto iónico.
La wurtzita ZnO muestra un arreglo hexagonal cerrado – empaquetado. La estructura de la mezcla de zinc ZnO puede ser estable si cultivamos sus sustratos cúbicos. El color del óxido de zinc crudo es amarillo grisáceo y en forma granular sin olor. Estamos discutiendo más brevemente los electrones de valencia, la forma, el ángulo de enlace, los pares solitarios y varias características de la estructura de ZnO con algunos otros hechos.
¿Cómo dibujar la estructura de ZnO?
A continuación estamos discutiendo los detalles para dibujar el Wurtzita ZnO estructura dada a continuación.
Estructura de wurtzita de ZnO:
- La estructura de ZnO está compuesta de Zn2+ Y O2- iones.
- Tiene un arreglo de empaque cerrado hexagonal (HCP) de Zn2+ Y O2- iones.
- Tiene 6 átomos presentes por celda unitaria.
- En la estructura HCP tiene 6 huecos octaédricos y 12 huecos tetraédricos.
- El Zn2+ Los cationes cubren 75% de sitios octaédricos y ½ sitios tetraédricos en una estructura de empaquetamiento cerrado hexagonal.
- El O2- los aniones están presentes en las esquinas y caras del hexágono
- Tanto los átomos de Zn como los de O tienen el número de coordinación 4.
- Cada Zn2+ catión está rodeado por 4 O2- aniones y cada O2- anión rodea por 4 S2+ cationes
- Tiene capas alternas de Zn2+ Y O2- iones, es decir, O2-, Zn2+, La2-, Zn2+, y así. Por lo tanto, forma una estructura de tipo ABAB.
- Tiene 2 unidades asimétricas en su celda unitaria de HCP.
electrones de valencia estructura ZnO
La capa más externa u orbital de un elemento contiene electrones presentes en ella llamados electrones de valencia. Eche un vistazo a la breve discusión sobre los electrones de valencia de ZnO.
La estructura de ZnO contiene un total de 8 electrones. Dos elementos principales están involucrados en la formación de ZnO, es decir, átomos de zinc y oxígeno. El átomo metálico de Zn se presenta en el grupo 12 y contiene 2 electrones de valencia. De manera similar, los átomos no metálicos de O presentes en el grupo 16 tienen 6 electrones de valencia en ellos.
A continuación se dan explicaciones y pasos para calcular los electrones de valencia de la estructura de ZnO.
- El átomo de oxígeno tiene electrones de valencia es = 06 x 01 (O) = 06
- El átomo de zinc tiene electrones de valencia es = 02 x 01 (Zn) = 02
- El total de electrones de valencia en la estructura de ZnO es = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
- Los pares de electrones generales presentes en la estructura de ZnO se determinan dividiendo sus electrones de valencia por 2 = 8 / 2 = 4
- Por lo tanto, la estructura de ZnO contiene un total de 8 electrones de valencia y un total de 4 pares de electrones.
Pares solitarios de estructura de ZnO
Los electrones no compartidos o no enlazantes de un átomo o molécula se denominan pares de electrones solitarios. A continuación, analicemos un poco los electrones de par solitario de ZnO.
El ZnO contiene ocho pares solitarios de electrones. Contiene ocho electrones de valencia. Hay una pérdida y ganancia de 2 electrones entre los átomos de Zn (pérdida) y O (ganancia), lo que hace que ZnO sea una especie iónica. No puede formar un enlace covalente fuerte compartiendo electrones y no tiene pares de enlaces.
El cálculo del par de electrones solitario de la estructura ZnO se explica a continuación en los siguientes pasos.
- El par de electrones solitario en ZnO es = electrones de valencia de ZnO (V. E) – Número de bonos / 2
- El par de electrones solitario en el átomo de Zn es = 0 (V. E) – 0 (enlaces) / 2 = 0
- El par de electrones solitarios en el átomo O es = 8 (V. E) – 0 (enlaces) / 2 = 8
- Por lo tanto, la estructura de ZnO contiene un total de 8 pares de electrones solitarios.
Forma de la estructura de ZnO
La disposición atómica de las moléculas en un paquete definitivamente cerrado formando una forma se conoce como forma molecular. Eche un vistazo a continuación para obtener detalles sobre la forma y la geometría de ZnO.
El ZnO presenta formas lineales y tetraédricas. En De acuerdo con la teoría VSEPR, ZnO es un compuesto diatómico compuesto de sólo dos átomos en él. Tiene una fórmula genérica AX que muestra la geometría lineal y la forma de ZnO.
Según el concepto de cristalografía, el compuesto de ZnO muestra las estructuras cristalinas de esfalerita y wurtzita. Por lo tanto, muestra geometría y forma tetraédrica en su celda unitaria.
Hibridación de estructura ZnO
Los orbitales atómicos de átomos o moléculas se mezclan entre sí para producir un nuevo orbital híbrido con energía similar que se denomina hibridación. Eche un vistazo a los detalles de la hibridación de ZnO.
La molécula de ZnO muestra hibridaciones 's' y 'sp3'. Como las moléculas de ZnO muestran dos formas diferentes, es decir, lineal y tetraédrica. La hibridación 's' de ZnO se debe a la naturaleza diatómica que tiene dos átomos unidos uno al lado del otro. La hibridación 'sp3' de ZnO se debe a su número de coordinación 4.
Cada Zn2+ ion rodea con 4 O2- y cada O2- rodea con 4 Zn2+ iones en las esquinas de un tetraedro regular. Los orbitales atómicos Zn y O se superponen y se mezclan entre sí y producen un nuevo orbital híbrido 'sp3' de energía equivalente.
ángulo de estructura de ZnO
Los enlaces alternos detrás del átomo central forman un ángulo o espacio que se conoce como ángulo de enlace. Veamos la breve descripción detallada del ángulo de enlace de la molécula de ZnO.
El ZnO tiene ángulos de enlace de 180 grados y 109.5 grados. El ángulo de enlace de 180 grados está presente en la geometría lineal de la estructura cristalina de ZnO, mientras que el ángulo de enlace de 109.5 grados está presente en la geometría tetraédrica de la estructura cristalina de ZnO.
¿El ZnO es sólido o gaseoso?
Los compuestos que tienen arreglos de átomos cerrados y empaquetados y son de naturaleza dura se denominan compuestos sólidos. Veamos si el ZnO es un compuesto sólido o gaseoso.
ZnO es un compuesto sólido. El Zn2+ Y O2- los iones se empaquetan estrechamente entre sí con un ligero enlace covalente debido a la superposición de los orbitales atómicos de los átomos de Zn y O. También forma una estructura cristalina como estructura de wurtzita y está disponible en forma de polvo granular amarillo grisáceo sólido o blanco.
¿El ZnO es soluble en agua?
La dependencia del soluto para disolverse en la solución de agua en su cantidad máxima se denomina solubilidad del agua.
El compuesto de ZnO es insoluble en agua. Si añadimos ZnO a agua forma una solución turbia y finalmente se deposita en el fondo. ZnO tiene más energía de red que su energía de hidratación. Por lo tanto, los enlaces entre los compuestos de ZnO no pueden separarse para formar un enlace de hidrógeno con las moléculas de agua y permanecen insolubles.
¿El ZnO es polar o no polar?
La distribución de electrones y la simetría de los átomos y la carga opuesta determinan la molécula polar o no polar. Veamos si el ZnO es polar o no polar.
El compuesto ZnO es de naturaleza polar. Tiene el valor de diferencia de electronegatividad de 1.79 entre los átomos de Zn y O. Esto muestra que ZnO es un compuesto altamente polar. No muestra una distribución electrónica equivalente en los átomos de Zn y O debido a que tiene una forma y geometría asimétrica.
Toda la densidad de electrones atrae hacia el átomo de O más electronegativo. Por lo tanto, genera los dipolos netos que forman dos cargas opuestas, es decir, una carga positiva parcial en los átomos de Zn y una carga negativa parcial en los átomos de O, lo que confirma que es una molécula polar.
¿El ZnO es un compuesto molecular?
Los compuestos que contienen enlaces fuertes covalentes sigma con la presencia de diferentes moléculas pequeñas se denominan compuestos moleculares. Veamos si el ZnO es molecular o no.
ZnO no es un compuesto molecular. Es un compuesto iónico. No puede contener ningún enlace covalente sigma fuerte porque tiene un enlace iónico fuerte debido al intercambio de electrones entre sí. Además, su fórmula molecular no muestra la presencia de otras moléculas pequeñas en él.
¿El ZnO es ácido o base?
El aceptor de protones muestra una naturaleza básica y el donante de protones muestra una naturaleza ácida de los compuestos. A continuación tenemos una breve discusión sobre si el ZnO es de naturaleza ácida o básica.
ZnO no muestra naturaleza ácida o básica. Es una sal natural. Es un óxido de metal que se encuentra debajo de los óxidos anfóteros y reacciona tanto con compuestos ácidos como básicos como el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH). Las reacciones de ZnO con ácido HCl y base NaOH se dan a continuación.
ZnO (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl2 (s) + H2O (l) (reacción básica de ZnO)
ZnO (s) + 2 NaOH (ac) → Na2ZnO2 (s) + H2O (l) (reacción ácida de ZnO)
¿El ZnO es un electrolito?
El compuesto que se ioniza al agregar agua para conducir electricidad se llama electrolitos. Eche un vistazo breve y detallado a la naturaleza electrolítica de ZnO que se proporciona a continuación.
ZnO es un compuesto electrolítico. Como es un compuesto iónico. No puede ionizarse fácilmente en el agua, se necesita energía externa como calor para disolverlo en agua. Por ionización, puede actuar como un electrolito y puede conducir electricidad en el Aplicación de corriente externa.
¿El ZnO es sal?
Las sales son compuestos cristalinos sólidos que se forman debido a reacciones ácido-base en forma de precipitado. Veamos a continuación en detalle si el compuesto ZnO es una sal o no.
ZnO es un compuesto presente en forma de sal. Es una combinación de metal y no metal. Cuando los elementos metálicos y no metálicos reaccionan entre sí, forman sal como producto. Se presenta de forma natural en forma de zincita. La reacción para la formación de óxido de zinc se muestra a continuación.
Zn + O → ZnO
Zn2+ + O2- → ZnO
Zn (OH)2 → ZnO+H2O
¿El ZnO es iónico o covalente?
La fuerza de atracción electrostática dentro de los átomos muestra compuestos iónicos y los enlaces covalentes sigma dentro de los átomos muestran compuestos covalentes. Veamos si el ZnO es iónico o covalente.
ZnO es un compuesto iónico. El átomo de Zn donó 2 electrones de valencia al átomo de O formando una carga +2 sobre él. El átomo de O gana 2 electrones de valencia del átomo de Zn formando una carga -2. Forma un fuerte enlace iónico dentro de los átomos de Zn y O debido a la fuerza de atracción electrostática y no por una enlace covalente.
¿El ZnO es anfótero?
Los compuestos que pueden reaccionar tanto con compuestos ácidos como básicos se denominan compuestos anfóteros. A continuación, discutimos si el compuesto ZnO es anfótero o no.
ZnO tiene naturaleza anfótera. Los elementos pertenecientes a los grupos de la tabla periódica 2, 13, 14 y 15 pueden formar óxido anfótero. El metal Zn pertenece al segundo grupo y al reaccionar con átomos de O forma óxido anfótero. Por lo tanto, puede reaccionar con un ácido fuerte como (H2SO4) y bases fuertes como (KOH).
La reacción de ZnO con ácido sulfúrico (H2SO4) e hidróxido de potasio (KOH) se da a continuación.
ZnO+H2SO4 → ZnSO4 + H2O
ZnO + 2 KOH → K2ZnO2 + H2O
¿El ZnO es un semiconductor?
Los semiconductores son los compuestos que tienen los valores entre los conductores, es decir, los metales y los aislantes, es decir, los no metales. Eche un vistazo a los detalles sobre si ZnO es un semiconductor o no.
ZnO es un semiconductor. Actúa como un semiconductor de tipo n debido a las impurezas como P, As, etc. presentes en los huecos o lugares vacantes del átomo de O en la estructura cristalina denominada defecto intrínseco. Tiene un valor de intervalo de banda ancha de 3.3 eV.
Tiene electrones libres debido a las impurezas y los electrones libres son portadores de carga para conducir electricidad.
Conclusión:
ZnO muestra la estructura cristalina de Wurtzita en su forma estable. Tiene 8 electrones de valencia y pares de electrones solitarios. Muestra formas lineales y tetraédricas con hibridación 's' y 'sp3' con ángulos de enlace de 180 y 109.5 grados. Es una sal electrolítica insoluble en agua iónica sólida. Tiene naturaleza anfótera para reaccionar tanto con ácido como con base. Puede actuar como un semiconductor de tipo n.
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Hola a todos, soy la Dra. Shruti M Ramteke, hice mi doctorado. en Quimica. Me apasiona escribir y me gusta compartir mis conocimientos con los demás. No dudes en contactarme en linkedin