Właściwości chemiczne cynku (25 faktów, które powinieneś wiedzieć)

Zn lub cynk jest metalem granicznym, miękkim z natury i znajduje się w skorupie ziemskiej. Wyjaśnijmy szczegółowo Cynk.

Zn występuje w tej samej grupie co kadm i rtęć i pod względem właściwości jest zbliżony do Mg. Ma wypełniony orbital 3D iz tego powodu zachowuje się inaczej niż reszta elementów przejściowych z tego samego okresu. Ma wyższy potencjał redukcyjny, dzięki czemu może korzystać z różnych ogniw elektrolitycznych.

W temperaturze pokojowej wygląda jak lśniące kruche metale, ale po usunięciu utleniania wydaje się mieć lśniący, szarawy kolor. Omówmy niektóre właściwości chemiczne cynku, takie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia, liczba atomowa itp. W tym artykule.

1. Symbol cynku

Symbole są używane do wyrażania pierwiastka za pomocą jednej lub dwóch liter alfabetu angielskiego lub łacińskiego nazwy chemicznej. Przewidujmy symbol atomowy cynku.

Symbol atomowy cynku to „Zn”, ponieważ nazwa zaczyna się od angielskiego alfabetu Z. Ale Z reprezentuje liczbę atomową każdego pierwiastka w układzie okresowym, więc używamy pierwszych dwóch kolejnych liter alfabetu angielskiego cynku, aby go odróżnić z innych elementów.

2. Grupa cynkowa w układzie okresowym

Pionowe linie lub kolumny okresowy są określane jako odpowiednia grupa układu okresowego. Przewidujmy grupę Cynku w układzie okresowym.

Grupa Cynku w układzie okresowym wynosi 12. Ponieważ jest to metal przejściowy z pograniczai może tworzyć wskazania. Jest więc umieszczony w 12. grupie jako element. W układzie okresowym Mendelejewa jest to grupa 12, ale we współczesnym układzie jest umieszczony jako grupa IIB zgodnie z tabelą opadów.

3. Okres cynkowy w układzie okresowym

Pozioma linia lub wiersz układu okresowego, w którym każdy pierwiastek jest umieszczony według swojej ostatniej zasady liczby kwantowej, nazywa się okresem. Przewidujmy okres Cynku.

Cynk należy do okresu 4 w układzie okresowym, ponieważ ma ponad 18 elektronów w powłoce walencyjnej. Do okresu 3 będzie 18 elektronów, które będą dobrze rozmieszczone, więc pozostałe 12 elektronów dla Zn otrzyma 4^th okres i 12^th grupa.

4. Blok cynkowy w układzie okresowym

Orbital, w którym obecne są elektrony walencyjne pierwiastka, nazywany jest blokiem układu okresowego. Przewidujmy blok Cynku.

Cynk jest element d-blokowy ponieważ elektrony walencyjne są obecne na orbicie d. Zn ma również orbital 4s, ale najbardziej zewnętrzne elektrony są obecne na orbicie 3d zgodnie z energią wymiany i zasadą Aufbau.

5. Liczba atomowa cynku

Wartość Z, znana jako Liczba atomowa, to całkowita liczba elektronów. Znajdźmy liczbę atomową cynku.

Liczba atomowa cynku wynosi 30, co oznacza, że ​​ma 38 protonów, ponieważ liczba protonów jest zawsze równa liczbie elektronów. Z tego powodu stają się neutralne dzięki neutralizacji równych i przeciwstawnych ładunków.

6. Masa atomowa cynku

Masę elementu nazywamy masą, która jest mierzona według pewnej wartości wzorcowej. Obliczmy masę atomową cynku.

Masa atomowa cynku na ¹²Skala C to 65, co oznacza, że ​​waga cynku to 65/12^th część masy elementu węglowego. Oryginalna masa atomowa cynku wynosi 65.38, ponieważ masa atomowa jest średnią masą wszystkich izotopów pierwiastka.

7. Elektroujemność cynku według Paulinga

Elektroujemność Paulinga to moc przyciągania dowolnego innego pierwiastka dla tego konkretnego atomu. Przewidujmy elektroujemność cynku.

Elektroujemność cynku według skali Paulinga wynosi 1.65, co oznacza, że ​​jest on z natury bardziej elektrododatni i może przyciągać elektrony do siebie. Najbardziej elektroujemnym atomem według skali Paulinga w układzie okresowym jest fluor o elektroujemności 4.0.

8. Gęstość atomowa cynku

Liczba atomów obecnych na jednostkę objętości dowolnego atomu nazywana jest gęstością atomową danego pierwiastka. Obliczmy gęstość atomową cynku.

Gęstość atomowa cynku wynosi 7.14 g/cm³ które można obliczyć, mierząc masę Cynku z jego objętością. Gęstość atomowa oznacza liczbę atomów obecnych na jednostkę objętości, ale liczba atomowa to liczba elektronów obecnych na orbicie walencyjnej i wewnętrznej.

• Gęstość oblicza się według wzoru: gęstość atomowa = masa atomowa / objętość atomowa.
• Masa atomowa lub waga cynku wynosi 65.38 g
• Objętość cząsteczki cynku wynosi 22.4 litra w STP zgodnie z obliczeniami Avogardo
• Tak więc gęstość atomowa cynku wynosi 65.38/ (9.15) = 7.14 g/cm³

9. Temperatura topnienia cynku

Przejście do stanu ciekłego ze stanu stałego w określonej temperaturze nazywa się temperaturą topnienia tego konkretnego pierwiastka. Znajdźmy temperaturę topnienia cynku.

Połączenia temperatura topnienia cynku wynosi 419.50 C lub 692.5 K, ponieważ w temperaturze pokojowej cynk występuje w postaci ciała stałego, gdzie przyjmuje sześciokątną, zwartą strukturę. Do stopienia kryształu w ciecz potrzeba mniej energii. Zwiększając temperaturę, elementy można dobrze ułożyć.

10. Temperatura wrzenia cynku

Temperatura wrzenia to punkt, w którym prężność pary elementu staje się równa jego ciśnieniu atmosferycznemu. Znajdźmy temperaturę wrzenia cynku.

Połączenia temperatura wrzenia cynku wynosi 9070 C lub 1180 K, ponieważ występuje w postaci stałej w temperaturze pokojowej, a także jest lżejszym pierwiastkiem metalu przejściowego.

Siła przyciągania Van der Waala jest niewielka. Dlatego do zagotowania cynku potrzebna jest wysoka energia cieplna. Cynk w postaci stałej występuje w temperaturze pokojowej lub wyższej niż jego temperatura topnienia.

11. Cynkowy promień Van der Waalsa

Promień Van der Waala to wyimaginowany pomiar między dwoma atomami, w których nie są one związane jonowo ani kowalencyjnie. Znajdźmy promień cynku Van der Waala.

Promień Van der Waala cząsteczki cynku wynosi 139 pm, ponieważ Zn ma 4s i wypełniony orbital 3D, więc ma bardzo słaby efekt ekranowania. Z tego powodu siła przyciągania jądra dla najbardziej zewnętrznego orbity wzrasta, a promień maleje.

• Promień Van der Waala jest obliczany za pomocą wzoru matematycznego uwzględniającego odległość między dwoma atomami, gdzie atomy mają kształt kulisty.
• Promień Van der Waala to R_v =d_AA / 2
• Gdzie R_V oznacza promień Van Waala cząsteczki o kulistym kształcie
• d_AA to odległość między dwiema sąsiednimi sferami cząsteczki atomowej lub suma promienia dwóch atomów.

12. Promień jonów cynku

Suma kationów i anionów nazywa się promień jonowy elementu. Znajdźmy promień jonowy cynku.

Promień jonowy cynku wynosi 139 μm, co jest takie samo jak promień kowalencyjny, ponieważ dla cynku kation i anion są takie same i nie jest to cząsteczka jonowa. Powstaje raczej przez oddziaływanie kowalencyjne między dwoma atomami cynku.

13. Izotopy cynku

Nazywa się pierwiastki o tej samej liczbie elektronów, ale o różnych liczbach masowych izotopy oryginalnego elementu. Omówmy izotopy cynku.

Cynk ma 39 izotopów w oparciu o ich liczbę neutronów, które są wymienione poniżej:

• ⁵⁴Zn
• ⁵⁵Zn
• ⁵⁶Zn
• ⁵⁷Zn
• ⁵⁸Zn
• ⁵⁹Zn
• ⁶⁰Zn
• ⁶¹Zn
• ^61m1Zn
• ^61m2Zn
• ^61m3Zn
• ⁶²Zn
• ⁶³Zn
• ⁶⁴Zn
• ⁶⁵Zn
• ^65mZn
• ⁶⁶Zn
• ⁶⁷Zn
• ⁶⁸Zn
• ⁶⁹Zn
• ^69mZn
• ⁷⁰Zn
• ⁷¹Zn
• ^71mZn
• ⁷²Zn
• ⁷³Zn
• ^73m1Zn
• ^73m2Zn
• ⁷⁴Zn
• ⁷⁵Zn
• ⁷⁶Zn
• ⁷⁷Zn
• ^77mZn
• ⁷⁸Zn
• ^78mZn
• ⁷⁹Zn
• ⁸⁰Zn
• ⁸¹Zn
• ⁸²Zn
• ⁸³Zn

Izotopy stabilne są omówione w poniższej sekcji wśród 39 izotopów cynku:

⁶⁵cynk, ⁶⁹cynk,^69mcynk, ⁷¹cynk, ^71mcynk, ^{i 72}Zn to radioaktywne izotopy cynku, które mogą emitować radioaktywne cząstki. ⁶⁵cynk, ⁶⁹cynk,^69mcynk, ⁷¹cynk, ^71mcynk, ^{i 72}Zn to m.in. syntetyczne izotopy cynku, a reszta jest otrzymywana w sposób naturalny.

14. Cynkowa powłoka elektroniczna

Powłoka otaczająca jądro według głównej liczby kwantowej i trzymająca elektrony nazywana jest powłoką elektronową. Omówmy elektroniczną powłokę cynku.

Rozkład powłoki elektronowej cynku wynosi 2 2 6 2 6 10 2, ponieważ ma on orbitale s, p i d wokół jądra. Ponieważ ma więcej niż 18 elektronów i aby ułożyć 30 elektronów, potrzebuje 1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s i orbitali.

15. Konfiguracje elektronów cynku

Konfiguracja elektronowa to ułożenie elektronów w dostępnej orbicie z uwzględnieniem reguły Hunda. Omówmy elektroniczną konfigurację Zinc.

Elektroniczna konfiguracja cynku to 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰4s² ponieważ ma 30 elektronów i te elektrony powinny być umieszczone na najbliższym orbicie orbitali jądra s, p i d i dla 1^st,2^nd, 3^rd i 4^th orbitale.

• Ze względu na wymianę energii elektrony wchodzą najpierw na orbitę 4s, a następnie 3d.
• Gdzie pierwsza liczba oznacza główną liczbę kwantową
• Litera oznacza orbitę, a przyrostek to liczba elektronów.
• Ale wiele pierwiastków ma więcej głównych liczb kwantowych w zależności od liczby elektronów.
• Ar ma 18 elektronów, więc pozostałe elektrony są obecne po konfiguracji gazu szlachetnego.
• Jest więc oznaczony jako [Ar]4s²3d¹⁰.

16. Energia cynku pierwszej jonizacji

Pierwsza IE to energia wymagana do usunięcia elektronu z orbity walencyjnej jego zerowego stanu utlenienia. Przewidujmy pierwszą jonizację cynku.

Pierwsza wartość jonizacji dla Zn to 906.4 kJ/mol ponieważ elektron został usunięty z wypełnionego orbitalu 4s, z powodu niższego ekranowania. Energia wymagana do usunięcia elektronu z 4s jest mniejsza niż na innych orbitach Zn. Wymagało to jednak znacznie więcej energii niż oczekiwano.

17. Energia cynku drugiej jonizacji

Drugi IE to energia potrzebna do usunięcia jednego elektronu z dostępnego orbitalu ze stanu utlenienia +1. Zobaczmy drugą energię jonizacji cynku.

2^nd energia jonizacji cynku wynosi 1733 KJ/mol, ponieważ w 2^nd jonizacji, elektrony są usuwane z do połowy wypełnionego orbitalu 4s. Gdy elektron jest usuwany z w połowie wypełnionego orbitalu, potrzebuje więcej energii, a także +1 jest stanem stabilnym dla Zn. Dlatego 2^nd energia jonizacji jest bardzo wysoka niż 1^st.

18. Energia cynku trzeciej jonizacji

Usunięcie trzeciego elektronu z najbardziej zewnętrznego lub przedostatecznego orbity pierwiastka o stopniu utlenienia +2 jest trzecim IE. Przewidujmy trzecie IE cynku.

Trzecia energia jonizacji Zn wynosi 3833 KJ/mol, ponieważ -

• Usuwanie elektronów z wypełnionego orbitalu zawsze wymaga znacznie więcej energii niż oczekiwano, ponieważ traci się stabilność.
•  Elektrony są usuwane z wypełnionego orbitalu 3D w wyniku wymiany energii.
• Orbital 3D ma słaby efekt ekranowania, więc może bardzo słabo osłaniać zewnętrzny elektron przed jądrem.
•  Z tego powodu siła przyciągania jądra do najbardziej zewnętrznego elektronu zostanie zwiększona, a usunięcie elektronu będzie wymagało znacznie większej energii.

19. Stany utlenienia cynku

Podczas tworzenia wiązania ładunek pojawiający się na elemencie nazywany jest stanem utlenienia. Przewidujmy stopień utlenienia cynku.

Stabilny stan utlenienia cynku wynosi +2, ponieważ ma dwa elektrony na orbicie s. Po usunięciu elektronu Zn wypełnia orbital 3D i zapewnia dodatkową stabilność dzięki zerowej energii wymiany. Dlatego ma stabilny stan utlenienia +2.

20. Cynkowy numer CAS

Numer CAS lub rejestracja CAS dla dowolnego elementu służy do identyfikacji unikalnego elementu. Daj nam znać numer CAS Zinc.

Numer CAS cząsteczki cynku to 7440-66-6, który jest podawany przez serwis Chemical Abstracts.

21. Identyfikator pająka chemicznego cynku

Chem Spider ID to numer nadany danemu pierwiastkowi przez Królewskie Towarzystwo Naukowe w celu zidentyfikowania jego charakteru. Porozmawiajmy o Cynku.

Identyfikator Chem Spider dla cynku to 29723. Używając tej liczby, możemy ocenić wszystkie dane chemiczne związane z atomem cynku. Podobnie jak numer CAS, jest on również inny dla wszystkich elementów.

22. Cynkowe formy alotropowe

alotropy to pierwiastki lub cząsteczki o podobnych właściwościach chemicznych, ale różnych właściwościach fizycznych. Omówmy alotropową formę cynku.

Cynk nie ma form alotropowych, ponieważ nie wykazuje właściwości katenacyjnych jak węgiel. To po prostu metal przejściowy.

23. Klasyfikacja chemiczna cynku

W oparciu o reaktywność chemiczną i naturę pierwiastki są klasyfikowane do pewnej specjalnej klasy. Daj nam znać klasyfikację chemiczną cynku.

Cynk dzieli się na następujące kategorie:

• Zn jest lżejszym metalem przejściowym
• Zn jest środkiem redukującym
• Zn jest również klasyfikowany jako reaktywny na podstawie tendencji reakcji do karbonylku.
• Zn to bardziej kruchy i przenosi energię elektryczną zgodnie z przewodnością elektryczną.

24. Stan cynku w temperaturze pokojowej

Stan fizyczny atomu to stan, w którym pierwiastek istnieje w temperaturze pokojowej i pod standardowym ciśnieniem. Przewidujmy stan Zn w temperaturze pokojowej.

Cynk występuje w stanie stałym w temperaturze pokojowej, ponieważ ma wyższą interakcję Van der Waala. W postaci krystalicznej przyjmuje heksagonalną, gęsto upakowaną strukturę, dzięki czemu atomy istnieją bardzo blisko siebie. Losowość atomu jest bardzo wysoka w temperaturze pokojowej.

Stan stały cynku można zmienić w ciekły w bardzo niskiej temperaturze, gdzie losowość atomu cynku zostanie zmniejszona.

25. Czy cynk jest paramagnetyczny?

Paramagnetyzm to tendencja namagnesowania w kierunku pola magnetycznego. Zobaczmy, czy cynk jest paramagnetyczny, czy nie.

Cynk nie jest paramagnetyczny, zamiast tego jest diamagnetyczny w naturze ze względu na obecność jednego sparowanego elektronu na jego orbicie 4s i wszystkie elektrony na jego orbicie 3d są również sparowane. Po pierwszej jonizacji Zn⁺ ma charakter paramagnetyczny, ponieważ na orbitalu 4s będzie jeden niesparowany elektron.

Wnioski

Zn jest granicznym pierwiastkiem przejściowym, ze względu na wyższy potencjał redukcyjny może być stosowany w ogniwie galwanicznym. Ponadto, ze względu na tendencję do redukcji, może być stosowany jako środek redukujący w wielu reakcjach organicznych. Może tworzyć amfoteryczny tlenek.

Biswarup Chandra Dey

Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.