ZnO est la formule chimique de oxyde de zinc et est communément appelé blanc de zinc ou calamine. À cette jonction, nous discutons de brefs détails sur la structure de ZnO.
Le ZnO peut présenter un polymorphisme et possède trois structures différentes, à savoir la structure du sel gemme, la structure de la wurtzite et la structure du mélange de zinc. La structure wurtzite de ZnO est la structure la plus stable thermiquement. ZnO est la combinaison d'éléments métalliques et non métalliques formant un composé ionique.
La wurtzite ZnO montre un arrangement hexagonal fermé et emballé. La structure du mélange de zinc ZnO peut être stable si nous développons ses substrats cubiques. La couleur de l'oxyde de zinc brut est jaune grisâtre et sous forme de granulés sans odeur. Nous discutons plus brièvement des électrons de valence, de la forme, de l'angle de liaison, des paires isolées et de diverses caractéristiques de la structure de ZnO avec quelques autres faits.
Comment dessiner la structure ZnO?
Ci-dessous, nous discutons des détails pour dessiner le ZnO Wurtzite structure donnée ci-dessous.
Structure wurtzite de ZnO :
- La structure ZnO est composée de Zn2+ et O2- des ions.
- Il a un agencement hexagonal fermé (HCP) de Zn2+ et O2- des ions.
- Il a 6 atomes présents par cellule unitaire.
- Dans la structure HCP, il a 6 vides octaédriques et 12 vides tétraédriques.
- Le Zn2+ les cations couvrent 75% de sites octaédriques et ½ sites tétraédriques dans une structure hexagonale fermée.
- Le o2- des anions sont présents aux coins et sur les faces de l'hexagone
- Les atomes Zn et O ont tous deux le numéro de coordination 4.
- Chaque Zn2+ le cation est entouré de 4 O2- anions et chaque O2- anion entouré de 4 S2+ .
- Il a des couches alternées de Zn2+ et O2- ions c'est-à-dire O2-, Zn2+, L'2-, Zn2+, etc. Ainsi, il forme une structure de type ABAB.
- Il a 2 unités asymétriques dans sa cellule unitaire de HCP.
Électrons de valence de la structure ZnO
La couche la plus externe ou orbitale d'un élément contient des électrons présents appelés électrons de valence. Jetez un oeil à la brève discussion sur les électrons de valence ZnO.
La structure ZnO contient un total de 8 électrons. Deux éléments principaux sont impliqués dans la formation de ZnO, à savoir les atomes de zinc et d'oxygène. L'atome métallique de Zn se présente dans le 12ème groupe et contient 2 électrons de valence. De même, les atomes O non métalliques présents dans le 16ème groupe ont 6 électrons de valence en eux.
Vous trouverez ci-dessous des explications et des étapes pour calculer les électrons de valence de la structure ZnO.
- L'atome d'oxygène a des électrons de valence = 06 x 01 (O) = 06
- L'atome de zinc a des électrons de valence = 02 x 01 (Zn) = 02
- Le total des électrons de valence sur la structure ZnO est = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
- Les paires d'électrons globales présentes dans la structure ZnO sont déterminées en divisant ses électrons de valence par 2 = 8 / 2 = 4
- Par conséquent, la structure ZnO contient un total de 8 électrons de valence et un total de 4 paires d'électrons.
Paires isolées de structure ZnO
Les électrons non partagés ou non liés d'un atome ou d'une molécule sont appelés électrons de paire isolée. Ci-dessous, discutons des électrons de la paire isolée ZnO.
Le ZnO contient huit paires d'électrons isolés. Il contient huit électrons de valence. Il y a une perte et un gain de 2 électrons entre les atomes Zn (perte) et O (gain) faisant de ZnO une espèce ionique. Il ne peut pas former de liaison covalente forte par partage d'électrons et n'a pas de paires de liaisons.
Le calcul de la paire d'électrons isolés de la structure ZnO est expliqué dans les étapes suivantes ci-dessous.
- Les électrons de la paire isolée sur ZnO sont = les électrons de Valence de ZnO (V. E) – Nombre d'obligations / 2
- L'électron de la paire isolée sur l'atome de Zn est = 0 (V. E) - 0 (liaisons) / 2 = 0
- Les électrons de la paire isolée sur l'atome O sont = 8 (V. E) - 0 (liaisons) / 2 = 8
- Par conséquent, la structure ZnO contient un total de 8 paires d'électrons isolés.
Forme de la structure ZnO
L'arrangement atomique des molécules d'une manière définitivement fermée formant une forme est connue sous le nom de forme moléculaire. Jetez un œil ci-dessous pour plus de détails sur la forme et la géométrie du ZnO.
Le ZnO présente des formes linéaires et tétraédriques. Dans accord avec la théorie VSEPR, ZnO est un composé diatomique composé de seulement deux atomes. Il a une formule générique AX montrant la géométrie linéaire et la forme de ZnO.
Selon le concept de cristallographie, le composé ZnO montre les structures cristallines de la sphalérite et de la wurtzite. Ainsi, il présente une géométrie et une forme tétraédriques dans sa cellule unitaire.
Hybridation de structure ZnO
Les orbitales atomiques d'atomes ou de molécules se mélangent pour produire une nouvelle orbitale hybride avec une énergie similaire appelée hybridation. Jetez un œil aux détails de l'hybridation ZnO.
La molécule ZnO montre des hybridations 's' et 'sp3'. Comme les molécules de ZnO présentent deux formes différentes, à savoir linéaire et tétraédrique. L'hybridation 's' de ZnO est due à la nature diatomique ayant deux atomes attachés l'un à côté de l'autre. L'hybridation 'sp3' de ZnO est due à son numéro de coordination 4.
Chaque Zn2+ ion entouré de 4 O2- et chaque O2- entoure avec 4 Zn2+ ions aux coins d'un tétraèdre régulier. Les orbitales atomiques Zn et O se chevauchent et se mélangent et produisent une nouvelle orbitale hybride 'sp3' d'énergie équivalente.
Angle de construction ZnO
Les liaisons alternées derrière l'atome central forment un angle ou un espace appelé angle de liaison. Voyons la brève description détaillée de l'angle de liaison de la molécule ZnO.
Le ZnO a des angles de liaison de 180 degrés et 109.5 degrés. L'angle de liaison de 180 degrés est présent dans la géométrie linéaire de la structure cristalline de ZnO, tandis que l'angle de liaison de 109.5 degrés est présent dans la géométrie tétraédrique de la structure cristalline de ZnO.
Le ZnO est-il solide ou gazeux ?
Les composés qui ont des arrangements fermés d'atomes et qui sont de nature dure sont appelés composés solides. Voyons si ZnO est un composé solide ou gazeux.
ZnO est un composé solide. Le Zn2+ et O2- les ions sont étroitement emballés les uns avec les autres avec une légère liaison covalente en raison du chevauchement des orbitales atomiques des atomes de Zn et d'O. Il forme également une structure cristalline en tant que structure wurtzite et est disponible sous forme de poudre solide de forme granulaire jaune grisâtre ou blanche.
Le ZnO est-il soluble dans l'eau ?
La dépendance du soluté à se dissoudre dans une solution aqueuse à sa quantité maximale s'appelle la solubilité de l'eau.
Le composé ZnO est insoluble dans l'eau. Si nous ajoutons ZnO à l'eau, il forme une solution trouble et finit par se déposer au fond. ZnO a plus d'énergie de réseau que son énergie d'hydratation. Ainsi, les liaisons entre les composés ZnO ne peuvent pas se détacher pour former une liaison hydrogène avec les molécules d'eau et restent insolubles.
Le ZnO est-il polaire ou non polaire ?
La distribution électronique et la symétrie des atomes et la charge opposée déterminent la molécule polaire ou non polaire. Voyons si ZnO est polaire ou non polaire.
Le composé ZnO est de nature polaire. Il a une valeur de différence d'électronégativité de 1.79 entre les atomes de Zn et d'O. Cela montre que ZnO est un composé hautement polaire. Il ne montre aucune distribution d'électrons équivalente sur les atomes de Zn et d'O car il a un forme et géométrie asymétriques.
Toute la densité électronique attire vers un atome O plus électronégatif. Ainsi, génère les dipôles nets dessus, formant deux charges opposées, c'est-à-dire une charge positive partielle sur les atomes de Zn et une charge négative partielle sur les atomes d'O confirmant qu'il s'agit d'une molécule polaire.
Le ZnO est-il un composé moléculaire ?
Les composés contenant des liaisons fortes covalentes sigma avec la présence de différentes petites molécules sont appelés composés moléculaires. Voyons si ZnO est moléculaire ou non.
ZnO n'est pas un composé moléculaire. C'est un composé ionique. Il ne peut contenir aucune liaison covalente sigma forte car il possède une forte liaison ionique due à l'échange d'électrons les uns avec les autres. De plus, sa formule moléculaire ne montre pas la présence de petites autres molécules en elle.
Le ZnO est-il acide ou basique ?
L'accepteur de protons montre la nature basique et le donneur de protons montre la nature acide des composés. Ci-dessous, nous avons une brève discussion sur la question de savoir si ZnO est de nature acide ou basique.
ZnO ne montre pas de nature acide ou basique. C'est un sel naturel. C'est un oxyde métallique qui relève des oxydes amphotères et réagit à la fois avec des composés acides et basiques comme l'acide chlorhydrique (HCl) et l'hydroxyde de sodium (NaOH). Les réactions de ZnO avec l'acide HCl et la base NaOH sont données ci-dessous.
ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (s) + H2O (l) (réaction de base de ZnO)
ZnO (s) + 2 NaOH (aq) → Na2ZnO2 (s) + H2O (l) (réaction acide de ZnO)
Le ZnO est-il un électrolyte ?
Le composé qui est ionisé en ajoutant de l'eau pour conduire l'électricité est appelé électrolytes. Jetez un bref aperçu détaillé de la nature électrolytique du ZnO ci-dessous.
ZnO est un composé électrolytique. Comme c'est un composé ionique. Il ne peut pas facilement s'ioniser dans l'eau, il y a un besoin d'énergie externe comme la chaleur pour le dissoudre dans l'eau. Lors de l'ionisation, il peut agir comme un électrolyte et peut conduire l'électricité sur le application de courant externe.
Le ZnO est-il du sel ?
Les sels sont des composés cristallins solides qui se forment en raison de réactions acide-base sous la forme d'un précipité. Voyons ci-dessous en détail si le composé ZnO est un sel ou non.
ZnO est un composé présent sous forme de sel. C'est une combinaison de métal et de non-métal. Lorsque des éléments métalliques et non métalliques réagissent les uns avec les autres, ils forment du sel en tant que produit. Il se produit naturellement sous forme de zincite. La réaction de formation d'oxyde de zinc est illustrée ci-dessous.
Zn + O → ZnO
Zn2+ + O2- → ZnO
Zn (OH)2 → ZnO + H2O
Le ZnO est-il ionique ou covalent ?
La force électrostatique d'attraction dans les atomes montre des composés ioniques et les liaisons covalentes sigma dans les atomes montrent des composés covalents. Voyons si ZnO est ionique ou covalent.
ZnO est un composé ionique. L'atome Zn a donné 2 électrons de valence à l'atome O formant une charge +2 sur celui-ci. L'atome O gagne 2 électrons de valence de l'atome Zn formant une charge -2. Il forme une forte liaison ionique au sein des atomes de Zn et d'O en raison de la force d'attraction électrostatique et non par un une liaison covalente.
Le ZnO est-il amphotère ?
Les composés qui peuvent réagir à la fois avec des composés acides et basiques sont appelés composés amphotères. Ci-dessous, nous discutons du fait que le composé ZnO est amphotère ou non.
ZnO est de nature amphotère. Les éléments appartenant aux 2e, 13e, 14e et 15e groupes du tableau périodique peuvent former de l'oxyde amphotère. Le métal Zn appartient au 2ème groupe et en réagissant avec les atomes d'O, il forme de l'oxyde amphotère. Ainsi, il peut réagir avec un acide fort comme (H2SO4) et des bases fortes comme (KOH).
La réaction de ZnO avec l'acide sulfurique (H2SO4) et de l'hydroxyde de potassium (KOH) est donnée ci-dessous.
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O
Le ZnO est-il un semi-conducteur ?
Les semi-conducteurs sont les composés qui ont des valeurs entre les conducteurs, c'est-à-dire les métaux et les isolants, c'est-à-dire les non-métaux. Jetez un œil aux détails pour savoir si ZnO est un semi-conducteur ou non.
ZnO est un semi-conducteur. Il agit comme un semi-conducteur de type n en raison des impuretés telles que P, As, etc. présentes dans les trous ou les places vacantes de l'atome O dans la structure cristalline appelée défaut intrinsèque. Il a un large bande interdite de 3.3 eV.
Il a des électrons libres dus aux impuretés et les électrons libres sont des porteurs de charge pour conduire l'électricité.
Conclusion:
ZnO montre la structure cristalline de Wurtzite sous sa forme stable. Il a 8 électrons de valence et des électrons de paires isolées. Il montre des formes linéaires et tétraédriques avec une hybridation « s » et « sp3 » ayant des angles de liaison de 180 et 109.5 degrés. C'est un sel électrolytique solide ionique insoluble dans l'eau. Il a la nature amphotère de réagir avec l'acide et la base à la fois. Il peut agir comme un semi-conducteur de type n.
En savoir plus sur la structure et les caractéristiques suivantes
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