Structure et caractéristiques du ZnS (15 faits importants)

ZnS est la formule chimique de sulfure de zinc et il peut former deux types de structures, c'est-à-dire un mélange de zinc et une wurtzite. Discutons de quelques détails plus brefs sur la structure du ZnS.

Le ZnS peut montrer un polymorphisme et a une structure de mélange de zinc, ce qui signifie qu'il montre un cadre comme un diamant et en appliquant différentes températures au ZnS, il peut se convertir en Wurtzite et montrer une symétrie moléculaire hexagonale. Le mélange de zinc est thermiquement stable, montre une structure cubique et est également connu sous le nom de Sphalérite.

ZnS est un composé ionique et a Zn²⁺ et S^2- ions. Dans cette structure, Zn²⁺ et S^2- sont en stoechiométrie 1:1. Il montre un arrangement tétraédrique de Zn²⁺ et S^2- ions sous les deux formes. Ayons une discussion plus détaillée sur les paires isolées, les électrons de valence, la charge formelle et diverses caractéristiques de la structure ZnS et quelques faits à ce sujet.

Comment dessiner la structure du ZnS ?

Le ZnS (sulfure de zinc) montre sa nature unique en formant deux structures cristallines différentes. Le mélange de zinc et wurtzite Les structures de ZnS ont certaines caractéristiques communes mentionnées ci-dessous.

• Ils ont tous les deux une stoechiométrie de 1:1 en ZnS soit 1 Zn²⁺: 1p^2-.
• Ils ont tous deux le numéro de coordination 4, c'est-à-dire la coordination 4: 4 Zn²⁺ et S^2- des ions.
• Selon la règle du rapport de rayon, la grande taille S^2- les ions peuvent occuper les coins de la cellule unitaire et Zn de plus petite taille²⁺ est présent dans les vides de la cellule unitaire.
• Ainsi chaque S^2- l'ion est entouré de 4 Zn²⁺ ions et chaque Zn²⁺ l'ion est entouré de 4 S^2- des ions.
• Ils ont tous deux une géométrie ou une coordination ou un arrangement tétraédrique.
• Dans toute structure cristalline, s'il y a 'n' nombre de particules, alors elle a des vides tétraédriques 2'n' et un vide octaédrique est 'n'.

Mélange de zinc ou sphalérite :

• Le zinc La structure de mélange de ZnS montre une structure cubique à face centrale (FCC) ou une structure cubique à emballage fermé (CCP). (Structure de type AB)
• Ainsi, comme on a 4 S^2- ions dans la structure FCC, nous avons donc 8 vides tétraédriques et 4 vides octaédriques.
• Dans la structure FCC, un vide tétraédrique est présent à chaque coin du cube.
• Chaque S^2- l'ion est présent sur les quatre coins et faces de la structure cubique. Donc S^2- = (1 / 8S^2- x 8 coins) + ( 1/2 S^2- x 6 faces) = 1 + 3 = 4 S^2-.
• Chaque Zn²⁺ l'ion est présent dans les vides tétraédriques alternés ou opposés de la structure cubique. Par conséquent, Zn²⁺ = (1 / 2Zn²⁺ x 8 T. V) = 4 Zn²⁺

Wurtzite (ZnS) :

• La wurtzite La structure du ZnS montre une structure hexagonale en emballage fermé (HCP).
• Il peut former des couches alternées de Zn²⁺ et S^2- ions dans une structure HCP. Il a la 1ère couche de 6 S^2- anions, 2e couche de 3 Zn²⁺ cations, 3e couche de 3 S^2- anion, et 4ème couche de 6 Zn²⁺ .
• Dans la wurtzite, le Zn²⁺  les cations résident dans les sites octaédriques ou les vides.
• Ainsi, il forme la structure HCP de type ABAB de la wurtzite.

Électrons de valence de la structure ZnS

Les électrons les plus externes d'un atome ou de molécules qui sont prêts à donner ou acceptés par un autre atome sont appelés électrons de valence. Jetez un œil aux électrons de valence ZnS.

La structure ZnS a un total de 8 électrons de valence. Il a 2 éléments à savoir le zinc et le soufre. C'est une combinaison de métal et de non-métal et c'est un composé ionique. Le Zn a 2 électrons de valence car il est dans le 12ème groupe. L'atome S a 6 électrons de valence car il se trouve dans le 16ème groupe du tableau périodique.

Le calcul des électrons de valence ZnS est expliqué dans les étapes détaillées ci-dessous.

• Les électrons de Valence sur l'atome de zinc sont = 02 x 01 (Zn) = 02
• Les électrons de Valence sur l'atome de soufre sont = 06 x 01 (S) = 6
• Électrons de valence totaux sur la structure ZnS = 2 (Zn) + 6 (S) = 8
• La paire d'électrons totale sur la structure ZnS est identifiée en divisant ses électrons de valence par 2 = 8 / 2 = 4
• Par conséquent, la structure ZnS a un total de 8 électrons de valence et 4 paires d'électrons.

Paires isolées de structure ZnS

Les paires d'électrons non partagées présentes sur les atomes d'une molécule sont appelées paires d'électrons isolés. Ayons une brève discussion sur les électrons de la paire isolée ZnS.

La structure ZnS a un total de 8 paires d'électrons isolés. Il a un total de 8 électrons de valence. L'atome Zn cède ses 2 électrons de valence à l'atome S et le L'atome S accepte 2 électrons de l'atome Zn. Il s'agit donc d'un composé ionique étant un cation et un anion en raison de charges positives et négatives.

La partie calcul des électrons de la paire isolée de la structure ZnS est expliquée dans les étapes suivantes ci-dessous.

• Les électrons de la paire isolée sur ZnS sont = électrons de Valence de ZnS (V. E) - Nombre de liaisons / 2
• L'atome de Zn a des électrons isolés = 0 (V. E) - 0 (liaisons) / 2 = 0
• L'atome S a des électrons isolés = 8 (V. E) - 0 (liaisons) / 2 = 8
• Ainsi, la seule paire d'électrons présents dans la structure ZnS est 8.

Forme de la structure ZnS

L'arrangement atomique séquentiel serré dans la molécule ou un composé est appelé forme moléculaire. Discutons brièvement de la forme de la structure ZnS.

Le composé ZnS présente des formes linéaires, tétraédriques et octaédriques. La forme de ZnS dépend de son nombre de Zn²⁺ et S^2- ions et sa structure (Zn_nS_n). La structure de base Zn - S montre sa forme linéaire car elle est diatomique et ne contient que deux atomes connectés les uns aux autres.

La structure FCC est tétraédrique dans la sphélarite et la structure HCP est octaédrique dans la wurtzite.

Hybridation de structure ZnS

Le mélange et la refonte des orbitales d'atomes pour former une nouvelle orbitale hybride avec la même énergie s'appelle l'hybridation. Ci-dessous, nous discutons de l'hybridation de la structure ZnS.

La structure ZnS montre s, sp3, et hybridations sp3d2 dans les structures de sphelarite et de wurtzite. Il ne peut montrer aucune hybridation définie car il a des structures cristallines complexes et un vaste réseau d'atomes. Si le ZnS présente une géométrie linéaire, il a alors une hybridation en 's'.

Si ZnS montre une géométrie tétraédrique, alors il a 'sp³' hybridation. Si ZnS montre une géométrie octaédrique, alors il montre 'sp³d²' hybridation. L'hybridation du ZnS dépend de son nombre d'ions et de la formation de sa géométrie. Les orbitales atomiques de Zn et S se mélangent pour former de nouvelles orbitales hybrides de même énergie.

Angle structure ZnS

L'angle entre deux liaisons alternées derrière les atomes centraux d'une molécule est appelé angle de liaison. Jetez un œil à une discussion plus brève sur l'angle de liaison ZnS.

La structure ZnS peut montrer 180⁰109.5⁰Ou 90⁰ angles de liaison selon sa géométrie. Le ZnS peut présenter diverses structures, diverses géométries, et l'hybridation de ses atomes Zn et S. Ainsi, si ZnS a une forme linéaire de 180⁰, une forme tétraédrique puis 109.5⁰, la géométrie octaédrique alors il a un 90⁰ angle de liaison.

Le ZnS est-il solide ou gazeux ?

Les composés ayant une fixation spécifique de leurs atomes de manière fermée et de nature dure sont des composés solides. Voyons si ZnS est un composé solide ou gazeux.

Le composé ZnS est de nature solide. ZnS est une substance ionique et son Zn²⁺ et S^2- les ions sont liés par des liaisons ioniques, mais les deux ions se chevauchent sur leurs orbitales pour former de nouvelles orbitales hybrides.  Il montre également un léger caractère covalent pour être solide. C'est un composé cristallin solide de couleur blanche ou jaune.

Le ZnS est-il soluble dans l'eau ?

La solubilité dans l'eau dépend de la tendance du soluté à se dissoudre dans la solution aqueuse. Jetez un bref coup d'œil à la discussion pour savoir si le ZnS est soluble dans l'eau ou non.

Le ZnS est insoluble dans l'eau. Il a plus de densité que la solution aqueuse. Il a plus d'énergie de réseau que d'énergie d'hydratation. Ainsi, le ZnS ne peut pas être complètement dissocié dans l'eau pour former des liaisons hydrogène avec les parties négatives des molécules d'eau. Mais il peut réagir avec l'eau si la température lui est appliquée.

Pourquoi le ZnS est-il insoluble dans l'eau ?

Le ZnS est insoluble dans l'eau en raison de son réseau complexe fermé de Zn²⁺ et S^2- ions. Ainsi, les liaisons de ZnS ne peuvent pas partir pour devenir solubles dans l'eau. Lors de l'ajout de ZnS à l'eau et de l'application de chaleur ou de température externe au ZnS - H₂Ô solution.

 Il réagit avec l'eau, formant ainsi une liaison hydrogène et produisant de l'hydroxyde de zinc (Zn(OH)₂) et libérant du sulfure d'hydrogène (H₂S) gaz. La réaction de la solution de ZnS et d'eau est donnée ci-dessous.

ZnS + 2H₂O → Zn(OH)₂ + H₂S

Le ZnS est-il polaire ou non polaire ?

La molécule polaire ou non polaire est déterminée en raison de la différence d'électronégativité entre ses atomes. Voyons si la molécule de ZnS est polaire ou non polaire.

Le ZnS est de nature polaire. C'est un composé ionique et possède 2 charges opposées indiquant qu'il est polaire. L'atome S est plus électronégatif que le zinc métallique et a une différence d'électronégativité de 0.98. Cette valeur est recommandée pour les composés polaires car la règle de Pauling confirme que ZnS est polaire.

Il a une distribution électronique inégale sur les atomes Zn et S en raison de sa différence d'électronégativité. La densité électronique dans ZnS est attirée par l'atome S vers lui-même. Ainsi, il développe des dipôles nets dessus et a une charge positive sur l'atome Zn et une charge négative sur l'atome S.

Le ZnS est-il acide ou basique ?

Les espèces qui peuvent donner des protons sont des acides et les espèces qui peuvent accepter des protons sont des bases. Ci-dessous, nous discutons brièvement si ZnS est un acide ou une base.

Le ZnS est un composé non acide ou non basique. C'est un sel naturel. Il peut être plus stable lorsqu'il se trouve dans une solution aqueuse à pH acide et réagit avec l'acide pour former des sels. Il est également stable en pH alcalin avec une valeur de pH plus négative.

Le ZnS s'oxyde dans une solution acide pour former du sulfate de zinc et l'oxydation avec une solution alcaline produit de l'hydroxyde de zinc.

Le ZnS est-il un électrolyte ?

Les composés qui se dissocient en ajoutant de l'eau et sont capables de conduire l'électricité sont appelés électrolytes. Jetez un œil à une brève discussion sur le ZnS en tant qu'électrolyte.

Le ZnS peut agir sous forme d'électrolytes. En ajoutant ZnS à l'eau, il obtient ionise en Zn²⁺ cation et S^2- anion. Il n'est pas facilement dissous dans l'eau en raison de l'énergie de réseau élevée. Appliquez donc de l'énergie externe, c'est-à-dire de la chaleur, pour rendre le ZnS soluble dans l'eau. Ce n'est qu'alors qu'il peut former des ions et conduire l'électricité et agir comme des électrolytes.

Le ZnS est-il du sel ?

Le produit formé à la suite de réactions entre des composés acides et basiques est appelé sels. Discutons plus en détail sur une explication de savoir si ZnS est un sel ou non.

Le ZnS est un sel car il contient des éléments métalliques et non métalliques. Il est produit par la réaction d'atomes métalliques de Zn et de S non métalliques. Il forme un composé ionique dû à une combinaison de Zn²⁺ et S^2- ions. Il se forme également en raison d'une réaction entre l'oxyde de zinc et le sulfure d'hydrogène et agit comme un sel.

La réaction de formation de ZnS sous forme de sel est donnée ci-dessous.

Zn (s) + S (s) → ZnS (s)

Zn²⁺ + S^2- → ZnS

ZnO + H₂S → ZnS + H₂O

Le ZnS est-il ionique ou covalent ?

Les atomes d'une molécule sont attachés à la force d'attraction électrostatique sont ioniques et s'ils sont attachés avec des liaisons sigma sont covalents. Voyons si ZnS est ionique ou covalent.

Le ZnS est un composé ionique. Il est composé de cations et d'anions de charges opposées, c'est-à-dire Zn²⁺ et S^2- ions. Leurs ions se connectent les uns aux autres en raison de la forte force d'attraction électrostatique et forment une forte liaison ionique entre eux. par conséquent, il présente un caractère ionique et n'est pas covalent.

Le ZnS est-il phosphorescent ?

La phosphorescence est un type de photoluminescence, dans lequel les espèces absorbent la lumière et l'émettent pendant une longue période de temps. Voyons en détail si le ZnS est phosphorescent ou non.

Le composé ZnS est phosphorescent. Il peut montrer la couleur changement dû à l'absorption de la lumière UV sur le ZnS. Les électrons de ZnS absorbent la lumière (stockée) et s'excitent et sautent de leur état d'énergie inférieure à un état d'énergie élevée. Ainsi, il émet de la lumière pendant une longue période de temps et agit comme un phosphorescent.

Le ZnS est-il fluorescent ?

La fluorescence est la photoluminescence, dans laquelle l'espèce absorbe la lumière et émet cette lumière immédiatement. Ci-dessous, nous discutons de brefs détails sur la nature de la fluorescence du ZnS.

Le ZnS présente une fluorescence. Le ZnS pur ne peut pas agir comme un fluorescence. Il agit comme fluorescence seulement s'il y a des impuretés comme le cadmium (Cd²⁺) et d'argent (Ag⁺) présent dans ZnS et interfère dans un réseau de ZnS. La lumière comme IR, UV, rayons X, etc. frappe sur le Surface ZnS et absorbe l'énergie des photons par ZnS.

Les électrons sont promus à un niveau d'énergie plus élevé correspondant aux atomes d'impuretés et sont revenus au niveau d'énergie de base montrant l'émission de lumière soudainement sans délai. Ici, il change également de couleur du blanc au vert.

Conclusion:

Le ZnS (sulfure de zinc) a deux structures, à savoir la sphalérite et la wurtzite. Zn²⁺ les ions se produisent dans des sites tétraédriques et des sites octaédriques. Il a 8 électrons de valence et 4 paires libres. Il montre des formes linéaires, tétraédriques et octaédriques. Il a une structure fermée cubique et hexagonale à faces centrées. C'est de l'eau - insoluble, polaire, sel solide, électrolyte, phosphorescent et fluorescent.

En savoir plus sur la structure et les caractéristiques suivantes

Dr Shruti Ramteke

Bonjour à tous, je suis le Dr Shruti M Ramteke, j'ai fait mon doctorat. en chimie. Je suis passionnée par l'écriture et j'aime partager mes connaissances avec les autres. N'hésitez pas à me contacter sur LinkedIn