Struktura i charakterystyka ZnS (15 ważnych faktów)

ZnS to wzór chemiczny siarczek cynku i może tworzyć dwa rodzaje struktur tj. mieszankę cynkową i wurcyt. Omówmy kilka bardziej zwięzłych szczegółów dotyczących struktury ZnS.

ZnS może wykazywać polimorfizm i ma strukturę mieszanki cynku, co oznacza, że ​​wykazuje strukturę podobną do diamentu, a przy zastosowaniu różnych temperatur do ZnS może przekształcić się w wurcyt i wykazać heksagonalną symetrię molekularną. Mieszanka cynku jest stabilna termicznie, wykazuje strukturę sześcienną i jest również znana jako Sfalerytu.

ZnS jest związkiem jonowym i ma Zn2+ i S2- jony. W tej strukturze zarówno Zn2+ i S2- są w stechiometrii 1:1. Pokazuje czworościenny układ Zn2+ i S2- jony w obu formach. Omówmy bardziej szczegółowo samotne pary, elektrony walencyjne, ładunek formalny i różne cechy struktury ZnS oraz kilka faktów na jej temat.

Jak narysować strukturę ZnS?

ZnS (siarczek cynku) wykazuje swoją wyjątkową naturę poprzez tworzenie dwóch różnych struktur krystalicznych. Zarówno mieszanka cynku, jak i Wurcyt Struktury ZnS mają kilka wspólnych cech wymienionych poniżej.

  • Oba mają stechiometrię 1:1 w ZnS tj. 1 Zn2+: 1 s2-.
  • Obaj mają koordynację numer 4, tj. koordynację 4:4 Zn2+ i S2- Jony.
  • Zgodnie z zasadą stosunku promienia, duży rozmiar S2- jony mogą zajmować narożniki komórki elementarnej i mniejszy rozmiar Zn2+ jest obecny w pustych przestrzeniach komórki elementarnej.
  • Tak więc każdy S2- jon jest otoczony przez 4 Zn2+ jony i każdy Zn2+ jon jest otoczony przez 4 S2- Jony.
  • Oba mają geometrię czworościenną, koordynację lub układ.
  • W każdej strukturze krystalicznej, jeśli jest 'n' liczba cząstek, to ma czworościenne pustki 2'n', a oktaedryczna pustka to 'n'.

Mieszanka cynku lub sfaleryt:

  • Cynk struktura mieszanki ZnS wykazuje strukturę centralną sześcienną (FCC) lub strukturę sześcienną zamkniętą (CCP). (struktura typu AB)
  • Tak więc, jak mamy 4 S2- jony w strukturze FCC, więc mamy 8 czworościennych pustych przestrzeni i 4 oktaedrycznych pustych przestrzeni.
  • W strukturze FCC na każdym rogu sześcianu występuje czworościenna pustka.
  • Każdy S2- jon jest obecny na czterech rogach i ścianach sześciennej struktury. Dlatego S2- = (1/8 S2- x 8 rogów) + ( 1 / 2 S2- x 6 ścian) = 1 + 3 = 4 S2-.
  • Każdy Zn2+ jon jest obecny w naprzemiennych lub przeciwnych czworościennych pustych przestrzeniach struktury sześciennej. Dlatego Zn2+ = (1/2 Zn2+ x 8 T. V) = 4 Zn2+
ZnS 1
Struktura ZnS (mieszanka cynku)

Wurcyt (ZnS):

  • wurcyt struktura ZnS wykazuje strukturę heksagonalnego zamkniętego upakowania (HCP).
  • Może tworzyć naprzemienne warstwy Zn2+ i S2- jony w strukturze HCP. Ma pierwszą warstwę 1 S2- aniony, druga warstwa 2 Zn2+ kationy, trzecia warstwa 3 S2- anion i czwarta warstwa 4 Zn2+ kationy.
  • W wurcytu Zn2+  kationy znajdują się w miejscach lub pustych przestrzeniach oktaedrycznych.
  • W ten sposób tworzy strukturę wurcytu HCP typu ABAB.
ZnS 2
Struktura ZnS (Wurcyt)

Elektrony walencyjne struktury ZnS

Najbardziej zewnętrzne elektrony atomu lub cząsteczek, które są gotowe do oddania lub przyjęcia przez inny atom, nazywane są elektronami walencyjnymi. Spójrz na elektrony walencyjne ZnS.

Struktura ZnS ma łącznie 8 elektronów walencyjnych. Posiada 2 pierwiastki tj. cynk i siarkę. Jest połączeniem metalu i niemetalu i jest związkiem jonowym. Zn ma 2 elektrony walencyjne, tak jak w 12. grupie. Atom S ma 6 elektronów walencyjnych, tak jak w 16 grupie układu okresowego.

Obliczenie elektronów walencyjnych ZnS wyjaśniono w szczegółowych krokach podanych poniżej.

  • Elektrony walencyjne na atomie cynku to = 02 x 01 (Zn) = 02
  • Elektrony walencyjne na atomie siarki to = 06 x 01 (S) = 6
  • Całkowite elektrony walencyjne na strukturze ZnS = 2 (Zn) + 6 (S) = 8
  • Całkowita para elektronów na strukturze ZnS jest identyfikowana przez podzielenie jej elektronów walencyjnych przez 2 = 8 / 2 = 4
  • Dlatego struktura ZnS ma łącznie 8 elektronów walencyjnych i 4 pary elektronów.

Pojedyncze pary struktury ZnS

Niewspólne pary elektronów obecne na atomach cząsteczki nazywane są elektronami samotnych par. Zróbmy krótką dyskusję na temat samotnych par elektronów ZnS.

Struktura ZnS ma łącznie 8 samotnych par elektronów. Posiada łącznie 8 elektronów walencyjnych. Atom Zn przekazuje swoje 2 elektrony walencyjne atomowi S, a Atom S przyjmuje 2 elektrony z atomu Zn. Jest więc związkiem jonowym będącym kationem i anionem dzięki ładunkom dodatnim i ujemnym.

Obliczeniowa część struktury ZnS pojedynczych par elektronów jest wyjaśniona w poniższych krokach.

  • Samotne pary elektronów na ZnS to = elektrony walencyjne ZnS (V. E) – Liczba wiązań / 2
  • Atom Zn ma samotną parę elektronów = 0 (V. E) – 0 (wiązania) / 2 = 0
  • Atom S ma samotną parę elektronów to = 8 (V. E) – 0 (wiązania) / 2 = 8
  • Tak więc samotna para elektronów obecna w strukturze ZnS wynosi 8.

Kształt struktury ZnS

Sekwencyjny układ zamknięcia atomu – upakowania w cząsteczce lub związku nazywany jest kształtem cząsteczki. Omówmy krótki opis kształtu struktury ZnS.

Związek ZnS ma kształty liniowe, czworościenne i oktaedryczne. Kształt ZnS zależy od jego liczby Zn2+ i S2- jony i ich struktura (ZnnSn). Podstawowa struktura Zn – S ma kształt liniowy, ponieważ jest dwuatomowa i zawiera tylko dwa połączone ze sobą atomy.

Struktura FCC jest czworościenna w sfelarycie, a struktura HCP jest oktaedryczna w wurcycie.

Hybrydyzacja struktury ZnS

Mieszanie i przekształcanie orbitali atomów w celu utworzenia nowego orbitalu hybrydowego o tej samej energii nazywa się hybrydyzacją. Poniżej omawiamy hybrydyzację struktury ZnS.

Struktura ZnS pokazuje s, sp3, i hybrydyzacje sp3d2 w strukturach sfelarytu i wurcytu. Nie może wykazywać żadnej określonej hybrydyzacji, jak to miało miejsce złożone struktury krystaliczne i ogromna sieć atomów. Jeśli ZnS pokazuje geometrię liniową, to ma hybrydyzację 's'.

Jeśli ZnS pokazuje geometrię czworościenną, to ma 'sp3hybrydyzacja. Jeśli ZnS pokazuje geometrię oktaedryczną, to pokazuje 'sp3d2hybrydyzacja. Hybrydyzacja ZnS zależy od jego liczby jonów i ukształtowania jego geometrii. Orbitale atomowe Zn i S mieszają się ze sobą, tworząc nowe orbitale hybrydowe o tej samej energii.

Kąt struktury ZnS

Kąt w obrębie dowolnych dwóch naprzemiennych wiązań za centralnymi atomami w cząsteczce nazywany jest kątem wiązania. Rzuć okiem na krótsze omówienie kąta wiązania ZnS.

Struktura ZnS może pokazać 1800, 109.50Lub 900 kąty wiązania zgodnie z jego geometrią. ZnS może pokazywać różne struktury, różną geometrię, i hybrydyzacja jego atomów Zn i S. Tak więc, jeśli ZnS ma kształt liniowy 1800, kształt czworościenny wtedy 109.50, geometria oktaedryczna to ma 900 kąt wiązania.

Czy ZnS jest stałym czy gazowym?

Związki mające specyficzne wiązanie atomów w sposób zamknięty i twardy z natury są związkami stałymi. Zobaczmy, czy ZnS jest związkiem stałym czy gazowym.

Związek ZnS ma charakter stały. ZnS jest substancją jonową, a jej Zn2+ i S2- jony są połączone wiązaniami jonowymi, ale oba jony nakładają się na swoje orbitale, tworząc nowe orbitale hybrydowe.  Wykazuje też lekki kowalencyjny charakter do bycia solidnym. Jest to stały krystaliczny związek o barwie białej lub żółtej.

Czy ZnS jest rozpuszczalny w wodzie?

Rozpuszczalność w wodzie zależy od tendencji substancji rozpuszczonej, która rozpuszcza się w roztworze wodnym. Rzuć okiem na dyskusję, czy ZnS jest rozpuszczalny w wodzie, czy nie.

ZnS jest nierozpuszczalny w wodzie. Ma większą gęstość niż roztwór wodny. Ma więcej energii sieciowej niż energia nawodnienia. Tak więc ZnS nie może być całkowicie zdysocjowany w wodzie, tworząc wiązania wodorowe z ujemnymi częściami cząsteczek wody. Ale może reagować z wodą, jeśli zastosuje się do niej temperaturę.

Dlaczego ZnS jest nierozpuszczalny w wodzie?

ZnS jest nierozpuszczalny w wodzie ze względu na swoją złożoną zamkniętą – upakowaną macierz Zn2+ i S2- jony. W ten sposób wiązania ZnS nie mogą odejść, aby rozpuścić się w wodzie. Po dodaniu ZnS do wody i doprowadzeniu zewnętrznego ciepła lub temperatury do ZnS – H2O rozwiązanie.

 Reaguje z wodą tworząc wiązanie wodorowe i wytwarzając wodorotlenek cynku (Zn(OH)2) i uwalnianie siarkowodoru (H2S) gaz. Poniżej podano reakcję roztworu ZnS i roztworu wodnego.

ZnS + 2H2O → Zn(OH)2 + H2S

Czy ZnS jest polarny czy niepolarny?

Cząsteczka polarna lub niepolarna jest określana ze względu na różnicę elektroujemności między jej atomami. Zobaczmy, czy cząsteczka ZnS jest polarna czy niepolarna.

ZnS ma charakter polarny. Jest to związek jonowy i ma na sobie 2 przeciwne ładunki, co wskazuje, że jest polarny. Atom S jest bardziej elektroujemny niż metaliczny cynk i ma różnicę elektroujemności 0.98. Wartość ta jest zalecana dla związków polarnych zgodnie z regułą Paulinga potwierdzającą, że ZnS jest polarny.

Ma nierówny rozkład elektronów na atomach Zn i S ze względu na różnicę elektroujemności. Gęstość elektronowa w ZnS jest przyciągana przez atom S do siebie. W ten sposób tworzy na nim dipole sieciowe i ma ładunek dodatni na atomie Zn i ładunek ujemny na atomie S.

Czy ZnS jest kwasem czy zasadą?

Gatunki, które mogą oddawać protony, to kwasy, a gatunki, które mogą przyjmować protony, to zasady. Poniżej krótko omawiamy, czy ZnS jest kwasem czy zasadą.

ZnS jest związkiem niekwasowym lub niezasadowym. To naturalnie występująca sól. Może być bardziej stabilny, gdy znajduje się w roztworze wodnym o kwaśnym pH i reaguje z kwasem, tworząc sole. Jest również stabilny w pH alkalicznym z bardziej ujemną wartością pH.

ZnS utleniają się w kwaśnym roztworze, tworząc siarczan cynku, a utlenianie roztworem alkalicznym daje wodorotlenek cynku.

Czy elektrolit jest ZnS?

Związki, które dysocjują po dodaniu do wody i są w stanie przewodzić elektryczność, nazywane są elektrolitami. Zapraszamy do krótkiej dyskusji na temat ZnS jako elektrolitu.

ZnS może działać jako elektrolity. Po dodaniu ZnS do wody robi się jonizuje do Zn2+ kation i S2- anion. Nie jest łatwo rozpuszczalny w wodzie ze względu na wysoką energię sieciową. Zastosuj więc energię zewnętrzną, tj. ciepło, aby ZnS był rozpuszczalny w wodzie. Dopiero wtedy może tworzyć jony i przewodzić prąd oraz działać jako elektrolity.

Czy sól ZnS?

Produkt powstały w wyniku reakcji między związkami kwasowymi i zasadowymi nazywamy solami. Omówmy więcej szczegółów na temat wyjaśnienia, czy ZnS jest solą, czy nie.

ZnS jest solą, ponieważ zawiera w sobie pierwiastki metalowe i niemetaliczne. Powstaje w wyniku reakcji atomów metalu Zn i niemetalicznych S. Tworzy związek jonowy dzięki połączeniu Zn2+ i S2- jony. Powstaje również w wyniku reakcji tlenku cynku z siarkowodorem i działa jako sól.

Reakcja tworzenia ZnS w postaci soli jest podana poniżej.

Zn (s) + S (s) → ZnS (s)

Zn2+ + S2- → ZnS

ZnO + H2S → ZnS + H2O

Czy ZnS jest jonowy czy kowalencyjny?

Atomy w cząsteczce przyłączone do elektrostatycznej siły przyciągania są jonowe i jeśli są połączone wiązaniami sigma, są kowalencyjne. Zobaczmy, czy ZnS jest jonowy czy kowalencyjny.

ZnS jest związkiem jonowym. Składa się z przeciwnie naładowanych kationów i anionów tj. Zn2+ i S2- jony. Ich jony łączą się ze sobą dzięki silnej elektrostatycznej sile przyciągania i tworzą między nimi silne wiązanie jonowe stąd ma charakter jonowy i nie jest kowalencyjny.

Czy ZnS jest fosforyzujący?

Fosforescencja to rodzaj fotoluminescencji, w którym gatunki pochłaniają światło i emitują je przez długi czas. Zobaczmy szczegółowo, czy ZnS jest fosforyzujący, czy nie.

Związek ZnS jest fosforyzujący. Może pokazać kolor! zmiana spowodowana absorpcją światła UV na ZnS. Elektrony ZnS pochłaniają światło (magazynowane) i ulegają wzbudzeniu oraz przeskakują ze stanu o niższej energii do stanu o wysokiej energii. W ten sposób emituje światło przez długi czas i działa jak fosforyzujący.

Czy fluorescencja ZnS?

Fluorescencja to fotoluminescencja, w której gatunek pochłania światło i natychmiast je emituje. Poniżej omawiamy krótkie szczegóły natury fluorescencji ZnS.

ZnS wykazuje fluorescencję. Czysty ZnS nie może działać jako fluorescencja. Działa jako fluorescencja tylko wtedy, gdy występują zanieczyszczenia takie jak kadm (Cd2+) i srebra (Ag+) obecny w ZnS i przeszkadza w sieci ZnS. Światło takie jak IR, UV, X-ray itp. uderza w Powierzchnia ZnS i pochłania energię fotonów przez ZnS.

Elektrony są promowane na wyższy poziom energetyczny odpowiadający atomom zanieczyszczeń i wracają do poziomu energii gruntu, pokazując nagle i bezzwłocznie emisję światła. Tutaj również zmienia kolor z białego na zielony.

Wnioski:

ZnS (siarczek cynku) ma dwie struktury tj. sfaleryt i wurcyt. Zn2+ jony występują w nim w miejscach czworościennych i oktaedrycznych. Ma 8 elektronów walencyjnych i 4 samotne pary. Pokazuje kształty liniowe, czworościenne i oktaedryczne. Posiada licową, sześcienną i sześciokątną zamkniętą strukturę opakowania. Jest to nierozpuszczalna w wodzie, polarna, stała sól, elektrolit, fosforyzująca i fluorescencyjna.

Przeczytaj więcej o następującej strukturze i cechach

ZnO
Fe3O4
NaClO2
Lit
Krypton
Neon
Wiązanie peptydowe
NaHSO4
KMnO4
ZnSO4
NaH2PO4
FeO
Fe2S3
Kwas hialuronowy
Wiązanie dwusiarczkowe
Aminokwas alaninowy
Kwas glikolowy
Heptan
Glycine
Złoto
Nadmiarkwas amowy
grafit
Kwas heksanowy