هيكل وخصائص ZnS (15 حقائق مهمة)


ZnS هي الصيغة الكيميائية لـ كبريتيد الزنك ويمكن أن تشكل نوعين من التركيبات ، أي مزيج الزنك و wurtzite. دعونا نناقش بعض التفاصيل الأكثر إيجازًا حول هيكل ZnS.

يمكن أن يُظهر ZnS تعدد الأشكال وله هيكل مزيج من الزنك يعني أنه يُظهر إطارًا مثل الماس ومن خلال تطبيق درجات حرارة مختلفة على ZnS يمكنه التحويل إلى Wurtzite وإظهار التناظر الجزيئي السداسي. مزيج الزنك مستقر حرارياً ويظهر بنية مكعبة ويعرف أيضًا باسم سفاليرايت.

ZnS مركب أيوني ويحتوي على Zn2+ وS2- الأيونات. في هذا الهيكل كلا من Zn2+ وS2- هم في 1: 1 متكافئ. يُظهر ترتيب رباعي السطوح للزنك2+ وS2- الأيونات في كلا الشكلين. دعونا نجري مناقشة أكثر تفصيلاً حول الأزواج المنفردة وإلكترونات التكافؤ والشحنة الرسمية والخصائص المختلفة لبنية ZnS وبعض الحقائق عنها.

كيفية رسم هيكل ZnS؟

يُظهر ZnS (كبريتيد الزنك) طبيعته الفريدة من خلال تكوين هيكلين بلوريين مختلفين. كل من مزيج الزنك و Wurtzite تحتوي هياكل ZnS على بعض الميزات الشائعة المذكورة أدناه.

  • كلاهما لهما متكافئ من 1: 1 في ZnS أي 1 Zn2+: 1 ص2-.
  • كلاهما لديه رقم تنسيق 4 أي تنسيق 4: 4 Zn2+ وS2- أيونات (+H₃O).
  • وفقًا لقاعدة نسبة نصف القطر ، الحجم الكبير S.2- يمكن أن تحتل الأيونات زوايا خلية الوحدة وحجم أصغر Zn2+ موجود في فراغات خلية الوحدة.
  • وهكذا كل S.2- أيون محاط بـ 4 زنك2+ الأيونات وكل زنك2+ أيون محاط بـ 4 S.2- أيونات (+H₃O).
  • كلاهما لهما هندسة رباعية السطوح أو تنسيق أو ترتيب.
  • في أي بنية بلورية إذا كان هناك عدد 'n' من الجسيمات ، فإنه يحتوي على فراغات رباعية السطوح 2'n 'و فراغ ثماني السطوح هو' n '.

مزيج الزنك أو السفاليريت:

  • الزنك تُظهر بنية مزيج ZnS بنية وجه مكعبة (FCC) أو هيكل مكعب مغلق مغلق (CCP). (هيكل نوع AB)
  • وهكذا ، لدينا 4 ق2- أيونات في هيكل التكسير التحفيزي المائع ، لذلك لدينا 8 فراغات رباعية السطوح و 4 فراغات ثماني السطوح.
  • في هيكل FCC يوجد فراغ رباعي السطوح موجود في كل ركن من أركان المكعب.
  • كل S2- الأيون موجود على الزوايا الأربع وأوجه الهيكل المكعب. لذلك فإن S.2- = (1/8 ق2- × 8 زوايا) + (1/2 ق2- × 6 وجوه) = 1 + 3 = 4 ثانية2-.
  • كل زد2+ الأيون موجود في الفراغات الرباعية السطوح البديلة أو المعاكسة للهيكل المكعب. لذلك ، Zn2+ = (1/2 زنك2+ × 8 T. V) = 4 زن2+
هيكل ZnS (مزيج الزنك)

Wurtzite (ZnS):

  • وورتزيت يُظهر هيكل ZnS بنية تعبئة سداسية الشكل (HCP).
  • يمكن أن تشكل طبقات بديلة من الزنك2+ وS2- الأيونات في هيكل HCP. لديها الطبقة الأولى من 1 S.2- الأنيون طبقة ثانية 2 زنك2+ الكاتيونات ، الطبقة الثالثة من 3 ق2- أنيون وطبقة رابعة 4 زنك2+ اتصال معينة.
  • في wurtzite ، Zn2+  توجد الكاتيونات في مواقع الاوكتاهدرا أو الفراغات.
  • وبالتالي فإنه يشكل هيكل ABAB من نوع HCP من wurtzite.
هيكل ZnS (Wurtzite)

إلكترونات تكافؤ هيكل ZnS

تسمى الإلكترونات الخارجية للذرة أو الجزيئات المستعدة للتبرع أو المقبولة من ذرة أخرى إلكترونات التكافؤ. ألق نظرة على إلكترونات التكافؤ ZnS.

يحتوي هيكل ZnS على إجمالي 8 إلكترونات تكافؤ. يحتوي على عنصرين أي الزنك والكبريت. إنه مزيج من المعدن وغير المعدني وهو مركب أيوني. يحتوي Zn على إلكترونين تكافؤين كما هو الحال في المجموعة الثانية عشرة. تحتوي ذرة S على 2 إلكترونات تكافؤ كما هو الحال في المجموعة السادسة عشر من الجدول الدوري.

يتم شرح حساب إلكترونات التكافؤ ZnS في خطوات التفاصيل الواردة أدناه.

  • إلكترونات التكافؤ على ذرة الزنك = 02 × 01 (Zn) = 02
  • إلكترونات التكافؤ على ذرة الكبريت = 06 × 01 (S) = 6
  • إجمالي إلكترونات التكافؤ على هيكل ZnS = 2 (Zn) + 6 (S) = 8
  • يتم تحديد زوج الإلكترونات الكلي على هيكل ZnS عن طريق قسمة إلكترونات التكافؤ على 2 = 8/2 = 4
  • لذلك ، يحتوي هيكل ZnS على إجمالي 8 إلكترونات تكافؤ و 4 أزواج إلكترونية.

أزواج وحيدة هيكل ZnS

تسمى الأزواج غير المشتركة من الإلكترونات الموجودة على ذرات الجزيء إلكترونات الزوج الوحيد. دعونا نجري مناقشة موجزة حول إلكترونات الزوج الوحيد ZnS.

يحتوي هيكل ZnS على إجمالي 8 إلكترونات منفردة. يحتوي على إجمالي 8 إلكترونات تكافؤ. تتبرع ذرة Zn بإلكترونات التكافؤ 2 إلى ذرة S و تقبل ذرة S إلكترونين من ذرة الزنك. وبالتالي فهو مركب أيوني كونه كاتيون وأنيون بسبب الشحنات الموجبة والسالبة عليه.

يتم شرح الجزء الحسابي من إلكترونات الزوج الوحيد لهيكل ZnS في الخطوات التالية أدناه.

  • إلكترونات الزوج الوحيد على ZnS هي = إلكترونات التكافؤ لـ ZnS (V.E) - عدد الروابط / 2
  • تحتوي ذرة Zn على إلكترونات زوج وحيد = 0 (V.E) - 0 (روابط) / 2 = 0
  • ذرة S لها إلكترونات زوج وحيد = 8 (V.E) - 0 (روابط) / 2 = 8
  • وبالتالي ، فإن زوج الإلكترونات الوحيد الموجود في بنية ZnS هو 8.

شكل هيكل ZnS

يسمى الترتيب الذري المتقارب المتسلسل في الجزيء أو المركب بالشكل الجزيئي. دعونا نناقش بعض الإيجاز حول شكل هيكل ZnS.

يُظهر مركب ZnS أشكالًا خطية ورباعية السطوح وثمانية السطوح. الشكل يعتمد ZnS على عدد Zn الخاص به2+ وS2- الأيونات وهيكلها (ZnnSn). يُظهر هيكل Zn-S الأساسي شكله الخطي لأنه ثنائي الذرة ويحتوي فقط على ذرتين متصلتين ببعضهما البعض.

هيكل FCC هو رباعي السطوح في sphelarite و HCP هيكل ثماني السطوح في wurtzite.

تهجين هيكل ZnS

يسمى خلط مدارات الذرات وإعادة تشكيلها لتشكيل مدار هجين جديد بنفس الطاقة التهجين. أدناه نناقش تهجين هيكل ZnS.

يظهر هيكل ZnS s و sp3 و و sp3d2 التهجين في هياكل Sphelarite و wurtzite. لا يمكن أن تظهر أي تهجين محدد كما حدث الهياكل البلورية المعقدة وشبكة ضخمة من الذرات. إذا أظهر ZnS هندسة خطية فإن لديها تهجين.

إذا أظهر ZnS هندسة رباعية السطوح ، فإنه يحتوي على 'sp3التهجين. إذا أظهر ZnS هندسة ثماني السطوح فإنه يظهر 'sp3d2التهجين. يعتمد تهجين ZnS على عدد أيوناته وتشكيل هندسته. تختلط المدارات الذرية لـ Zn و S مع بعضها البعض لتشكيل مدارات هجينة جديدة من نفس الطاقة.

زاوية هيكل ZnS

تسمى الزاوية داخل أي رابطتين متبادلتين خلف الذرات المركزية في الجزيء بزاوية الرابطة. ألق نظرة على مناقشة أكثر إيجازًا لزاوية رابطة ZnS.

يمكن أن تظهر بنية ZnS 1800، 109.50، أو 900 زوايا الرابطة حسب هندستها. يمكن أن يُظهر ZnS هياكل مختلفة وهندسة مختلفة وتهجين ذرات الزنك و S. وبالتالي ، إذا كان ZnS له شكل خطي 1800، شكل رباعي السطوح ثم 109.50، فإن الهندسة الاوكتاهدرا لديها 900 زاوية السندات.

هل ZnS صلب أم غاز؟

المركبات ذات التثبيت المحدد لذراتها بطريقة مغلقة وذات طبيعة صلبة هي مركبات صلبة. دعونا نرى ما إذا كان ZnS مركبًا صلبًا أم غازيًا.

مركب ZnS صلب في الطبيعة. ZnS هو مادة أيونية و Zn2+ وS2- ترتبط الأيونات بالروابط الأيونية ولكن كلا الأيونات تتداخل مع مداراتها لتشكيل مدارات هجينة جديدة.  يظهر الطابع التساهمي البسيط أيضًا لكونه صلبًا. وهو مركب بلوري صلب أبيض أو أصفر اللون.

هل ذوبان الزنك في الماء؟

الذوبان في الماء يعتمد على ميل المذاب الذي يذوب في محلول الماء. ألق نظرة سريعة على المناقشة حول ما إذا كان ZnS قابل للذوبان في الماء أم لا.

ZnS غير قابل للذوبان في الماء. لديها كثافة أكثر من محلول الماء. لديها طاقة شعرية أكثر من طاقة الماء. وبالتالي ، لا يمكن فصل ZnS تمامًا في الماء لتكوين روابط هيدروجينية مع أجزاء سالبة من جزيئات الماء. ولكن يمكن أن يتفاعل مع الماء إذا تم تطبيق درجة الحرارة عليه.

لماذا الزنك غير قابل للذوبان في الماء؟

ZnS غير قابل للذوبان في الماء بسبب مجموعة معقدة ومغلقة من الزنك2+ وS2- الأيونات. وبالتالي لا يمكن أن تنحرف روابط ZnS لتذوب في الماء. عند إضافة ZnS إلى الماء وتطبيق الحرارة الخارجية أو درجة الحرارة على ZnS - H.2يا الحل.

 يتفاعل مع الماء وبالتالي يشكل رابطة هيدروجينية وينتج هيدروكسيد الزنك (Zn (OH)2) وتحرير كبريتيد الهيدروجين (H2ق) الغاز. يرد أدناه تفاعل ZnS ومحلول الماء.

ZnS + 2 H.2O → Zn (OH)2 + H2S

هل ZnS قطبي أم غير قطبي؟

يتم تحديد الجزيء القطبي أو غير القطبي بسبب اختلاف الكهربية بين ذراته. دعونا نرى ما إذا كان جزيء ZnS قطبيًا أم غير قطبي.

ZnS قطبي بطبيعته. إنه مركب أيوني وله شحنتان متعاكستان عليهما مما يدل على أنه قطبي. ذرة S هي أكثر كهرسلبية من معدن الزنك ولها فرق في الكهربية 2. يوصى باستخدام هذه القيمة للمركبات القطبية وفقًا لقاعدة Pauling التي تؤكد أن ZnS قطبي.

لها توزيع غير متكافئ للإلكترون على كل من ذرات Zn و S بسبب اختلاف كهرسلبيتها. يتم سحب كثافة الإلكترون في ZnS بواسطة ذرة S تجاه نفسها. وبالتالي ، فإنها تطور ثنائيات أقطاب صافية عليها ولها شحنة موجبة على ذرة الزنك وشحنة سالبة على ذرة S.

هل حمض ZnS أم قاعدته؟

الأنواع التي يمكنها التبرع بالبروتونات هي الأحماض والأنواع التي يمكنها قبول البروتونات هي القواعد. فيما يلي نناقش بإيجاز ما إذا كان ZnS عبارة عن حمض أم قاعدة.

ZnS مركب غير حمضي أو غير أساسي. إنه ملح طبيعي. يمكن أن يكون أكثر استقرارًا عندما يكون في محلول مائي عند درجة الحموضة الحمضية ويتفاعل مع الحمض لتشكيل الأملاح. كما أنه مستقر في الأس الهيدروجيني القلوي مع قيمة أس هيدروجيني سلبية أكثر.

يتأكسد ZnS في محلول حمضي لتكوين كبريتات الزنك والأكسدة بمحلول قلوي ينتج هيدروكسيد الزنك.

هل المنحل بالكهرباء ZnS؟

تسمى المركبات التي تنفصل عند الإضافة إلى الماء وتكون قادرة على توصيل الكهرباء بالكهرباء. ألقِ نظرة على مناقشة موجزة حول ZnS كإلكتروليت.

يمكن لـ ZnS العمل كالكهارل. عند إضافة ZnS إلى الماء تحصل عليه يتأين في الزنك2+ الكاتيون و S.2- أنيون. لا يذوب بسهولة في الماء بسبب الطاقة الشبكية العالية. وبالتالي ، استخدم الطاقة الخارجية ، أي الحرارة لجعل ZnS قابل للذوبان في الماء. عندها فقط يمكنه تكوين أيونات وتوصيل الكهرباء والعمل كإلكتروليتات.

هل ملح ZnS؟

يُطلق على المنتج الناتج عن التفاعلات بين المركبات الحمضية والقاعدية الأملاح. دعونا نناقش المزيد من التفاصيل حول شرح ما إذا كان ZnS ملحًا أم لا.

ZnS هو ملح لاحتوائه على عناصر معدنية وغير معدنية. يتم إنتاجه عن طريق تفاعل ذرات الزنك والمعادن S غير المعدنية. إنه يشكل مركبًا أيونيًا بسبب مزيج من الزنك2+ وS2- الأيونات. يتشكل أيضًا بسبب تفاعل بين أكسيد الزنك وكبريتيد الهيدروجين ويعمل كملح.

يرد أدناه تفاعل تكوين ZnS كملح.

Zn (s) + S (s) → ZnS (s)

Zn2+ + S2- → ZnS

ZnO + H.2S → ZnS + H2O

هل ZnS أيوني أم تساهمي؟

ترتبط الذرات الموجودة في الجزيء بقوة الجذب الكهروستاتيكية وهي أيونية وإذا تم إرفاقها بروابط سيجما تكون تساهمية. دعونا نرى ما إذا كان ZnS أيوني أم تساهمي.

ZnS مركب أيوني. وهو يتألف من الكاتيونات والأنيونات المشحونة عكسيا مثل Zn2+ وS2- الأيونات. ترتبط أيوناتها ببعضها البعض بسبب القوة الكهروستاتيكية القوية للجذب وتشكل رابطة أيونية قوية بينهما ومن ثم فإنه يظهر الطابع الأيوني وليس التساهمية.

هل ZnS فسفوريسنت؟

الفسفور هو نوع من اللمعان الضوئي ، حيث تمتص الأنواع الضوء وتنبعث منه لفترة طويلة من الزمن. دعونا نرى بالتفصيل ما إذا كان ZnS فوسفوريًا أم لا.

مركب ZnS فوسفوري. يمكن أن تظهر اللون تغير بسبب امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية على ZnS. تمتص إلكترونات ZnS الضوء (المخزن) وتتحمس وتقفز من حالة الطاقة المنخفضة إلى حالة الطاقة العالية. وبالتالي فإنه يصدر ضوءًا لفترة طويلة من الزمن ويعمل بمثابة مادة فسفورية.

هل مضان ZnS؟

الإسفار هو تلألؤ ضوئي ، حيث تمتص الأنواع الضوء وتنبعث منه على الفور. نناقش أدناه تفاصيل موجزة عن طبيعة مضان ZnS.

يظهر ZnS مضان. لا يمكن أن يعمل Pure ZnS كملف ضوئي. إنه يعمل كإشعاع فقط في حالة وجود شوائب مثل الكادميوم (Cd2+) والفضة (حج+) موجود في ZnS ويتدخل في شبكة من ZnS. يضرب الضوء مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وما إلى ذلك سطح ZnS ويمتص طاقة الفوتون بواسطة ZnS.

يتم ترقية الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى يتوافق مع ذرات الشوائب وتعود إلى مستوى طاقة الأرض لتظهر انبعاث الضوء فجأة دون تأخير. هنا ، يتغير اللون أيضًا من الأبيض إلى الأخضر.

الخلاصة:

يحتوي ZnS (كبريتيد الزنك) على بنيتين ، وهما السفاليريت وورتزيت. Zn2+ توجد الأيونات في مواقع التتراهدرا ومواقع الاوكتاهدرا فيها. يحتوي على 8 إلكترونات تكافؤ و 4 أزواج وحيدة. يُظهر أشكالًا خطية ورباعية السطوح وثمانية السطوح. لها هيكل حزمة مغلق مكعبة الشكل وسداسية الشكل. إنه ماء - غير قابل للذوبان ، قطبي ، ملح صلب ، إلكتروليت ، فوسفوري ، ومضان.

د. شروتي رامتكي

مرحباً بالجميع ، أنا دكتور شروتي إم رامتيك ، لقد حصلت على درجة الدكتوراه في الكيمياء. لديّ خمس سنوات من الخبرة في التدريس لـ 11-12 معيارًا و B و Sc و MSc في مادة الكيمياء. لقد نشرت ما مجموعه خمس مقالات بحثية خلال الدكتوراه في عملي البحثي ولدي زمالة من UGC للحصول على درجة الدكتوراه. ماجستير في الكيمياء غير العضوية وتخرجي في مواد الكيمياء وعلم الحيوان وعلوم البيئة. شكرا

آخر المقالات

رابط لـ CH2CL2 Lewis Structure: لماذا وكيف ومتى وحقائق مفصلة

هيكل CH2CL2 Lewis: لماذا وكيف ومتى وحقائق مفصلة

نناقش الهندسة الجزيئية ، والتهجين ، وزاوية الرابطة ، وقاعدة الثمانيات ، والعزم ثنائي القطب والحقائق الأخرى ذات الصلة بالتفصيل وبعض الأسئلة المتداولة. ثنائي كلورو ميثان ، ويسمى أساسًا باسم ...