Estrutura e características do ZnO (15 fatos importantes)


ZnO é a fórmula química de óxido de zinco e é comumente conhecido como branco de zinco ou calamina. Nesta junção, estamos discutindo breves detalhes sobre a estrutura do ZnO.

ZnO pode mostrar polimorfismo e tem três estruturas diferentes, ou seja, estrutura de sal-gema, estrutura de wurtzita e estrutura de mistura de zinco. A estrutura wurtzita do ZnO é a estrutura mais estável termicamente. ZnO é a combinação de elementos metálicos e não metálicos formando um composto iônico.

A wurtzita de ZnO mostra um arranjo hexagonal fechado – embalado. A estrutura da mistura de zinco ZnO pode ser estável se crescermos seus substratos cúbicos. A cor do óxido de zinco bruto é amarelo acinzentado e em forma granular sem cheiro. Estamos discutindo mais brevemente elétrons de valência, forma, ângulo de ligação, pares isolados e várias características da estrutura do ZnO com alguns outros fatos.

Como desenhar a estrutura ZnO?

Abaixo estamos discutindo os detalhes para desenhar o ZnO Wurtzita estrutura abaixo.

Estrutura wurtzita de ZnO:

  • A estrutura do ZnO é composta de Zn2+ E O2- íons.
  • Tem um arranjo de embalagem fechada hexagonal (HCP) de Zn2+ E O2- íons.
  • Tem 6 átomos presentes por célula unitária.
  • Na estrutura HCP tem 6 vazios octaédricos e 12 vazios tetraédricos.
  • O Zn2+ Os cátions cobrem 75% de sítios octaédricos e ½ sítios tetraédricos em uma estrutura de empacotamento hexagonal fechada.
  • O2- ânions estão presentes nos cantos e faces do hexágono
  • Ambos os átomos de Zn e O têm número de coordenação 4.
  • Cada Zn2+ cátion é cercado por 4 O2- ânions e cada O2- ânion cercado por 4 S2+ cações.
  • Possui camadas alternadas de Zn2+ E O2- íons, ou seja, O2-Zn2+O2-Zn2+, e assim por diante. Assim, forma uma estrutura do tipo ABAB.
  • Possui 2 unidades assimétricas em sua célula unitária de HCP.
Estrutura cristalina de ZnO

Elétrons de valência da estrutura do ZnO

A camada mais externa ou orbital de um elemento contém elétrons presentes nele chamados elétrons de valência. Dê uma olhada na breve discussão sobre os elétrons de valência do ZnO.

A estrutura ZnO contém um total de 8 elétrons. Dois elementos principais estão envolvidos na formação de ZnO, ou seja, átomos de zinco e oxigênio. O átomo metálico de Zn está no 12º grupo e contém 2 elétrons de valência. Da mesma forma, os átomos não metálicos de O presentes no 16º grupo têm 6 elétrons de valência neles.

Abaixo são dadas explicações e passos para calcular os elétrons de valência da estrutura ZnO.

  • O átomo de oxigênio tem elétrons de valência é = 06 x 01 (O) = 06
  • O átomo de zinco tem elétrons de valência = 02 x 01 (Zn) = 02
  • O total de elétrons de valência na estrutura ZnO é = 02 (O) + 06 (Zn) = 08
  • Os pares de elétrons totais presentes na estrutura do ZnO são determinados dividindo seus elétrons de valência por 2 = 8 / 2 = 4
  • Portanto, a estrutura ZnO contém um total de 8 elétrons de valência e um total de 4 pares de elétrons.

Pares isolados da estrutura de ZnO

Os elétrons não compartilhados ou não ligantes de um átomo ou molécula são chamados de elétrons de pares solitários. Abaixo, vamos ter alguma discussão sobre os elétrons do par solitário de ZnO.

O ZnO contém oito pares de elétrons livres. Contém oito elétrons de valência. Há uma perda e ganho de 2 elétrons entre os átomos de Zn (perda) e O (ganho), tornando o ZnO uma espécie iônica. Não pode formar uma ligação covalente forte por compartilhamento de elétrons e não possui pares de ligação.

O par solitário da estrutura de ZnO de cálculo de elétrons é explicado nas etapas a seguir.

  • O par de elétrons no ZnO é = elétrons de valência do ZnO  (V. E) – Número de títulos / 2
  • O elétron do par solitário no átomo de Zn é = 0 (V. E) – 0 (ligações) / 2 = 0
  • O par solitário de elétrons no átomo de O é = 8 (V. E) – 0 (ligações) / 2 = 8
  • Portanto, a estrutura do ZnO contém um total de 8 pares de elétrons livres.

Forma da estrutura de ZnO

O arranjo atômico das moléculas em um pacote definitivamente fechado formando uma forma é conhecido como forma molecular. Dê uma olhada abaixo para obter detalhes sobre a forma e a geometria do ZnO.

O ZnO apresenta formas lineares e tetraédricas. Dentro de acordo com a teoria VSEPR, ZnO é um composto diatômico composto por apenas dois átomos nele. Possui fórmula genérica AX mostrando a geometria linear e a forma do ZnO.

De acordo com o conceito de cristalografia, o composto ZnO mostra as estruturas cristalinas de esfalerita e wurtzita. Assim, mostra geometria e forma tetraédrica em sua célula unitária.

Hibridação da estrutura ZnO

Os orbitais atômicos de átomos ou moléculas se misturam uns com os outros para produzir um novo orbital híbrido com energia semelhante é chamado de hibridização. Dê uma olhada nos detalhes da hibridização ZnO.

A molécula de ZnO apresenta hibridizações 's' e 'sp3'. Como as moléculas de ZnO mostram duas formas diferentes, ou seja, linear e tetraédrica. A hibridização 's' do ZnO é devido à natureza diatômica com dois átomos ligados um ao lado do outro. A hibridização 'sp3' do ZnO é devido ao seu número de coordenação 4.

Cada Zn2+ íon envolve com 4 O2- e cada O2- envolve com 4 Zn2+ íons nos cantos de um tetraedro regular. Os orbitais atômicos Zn e O se sobrepõem e se misturam e produzem um novo orbital híbrido 'sp3' de energia equivalente.

Ângulo da estrutura de ZnO

As ligações alternadas atrás do átomo central formam um ângulo ou lacuna que é conhecido como ângulo de ligação. Vejamos a breve descrição detalhada do ângulo de ligação da molécula de ZnO.

O ZnO tem ângulos de ligação de 180 graus e 109.5 graus. O ângulo de ligação de 180 graus está presente na geometria linear da estrutura cristalina de ZnO, enquanto o ângulo de ligação de 109.5 graus está presente na geometria tetraédrica da estrutura cristalina de ZnO.

O ZnO é sólido ou gasoso?

Os compostos que têm arranjos fechados de átomos e são de natureza dura são chamados de compostos sólidos. Vejamos se o ZnO é um composto sólido ou gasoso.

ZnO é um composto sólido. O Zn2+ E O2- os íons ficam próximos uns dos outros com uma ligeira ligação covalente devido à sobreposição dos orbitais atômicos dos átomos de Zn e O. Também forma uma estrutura cristalina como estrutura wurtzita e está disponível em pó granulado amarelo acinzentado sólido ou branco.

O ZnO é solúvel em água?

A dependência do soluto para se dissolver em solução aquosa em sua quantidade máxima é chamada de solubilidade da água.

O composto ZnO é insolúvel em água. Se adicionarmos ZnO a água forma uma solução turva e finalmente se instala no fundo. O ZnO tem mais energia de rede do que sua energia de hidratação. Assim, as ligações entre os compostos de ZnO não podem se separar para formar uma ligação de hidrogênio com as moléculas de água e permanecem insolúveis.

O ZnO é polar ou apolar?

A distribuição eletrônica e a simetria dos átomos e a carga oposta nele determinam a molécula polar ou apolar. Vejamos se o ZnO é polar ou apolar.

O composto ZnO é de natureza polar. Tem o valor de diferença de eletronegatividade de 1.79 entre os átomos de Zn e O. Isso mostra que o ZnO é um composto altamente polar. Ele não mostra distribuição eletrônica equivalente em ambos os átomos de Zn e O devido ao fato de ter uma forma e geometria assimétricas.

Toda a densidade eletrônica atrai para o átomo de O mais eletronegativo. Assim, gera os dipolos líquidos sobre ela formando duas cargas opostas, ou seja, carga parcial positiva nos átomos de Zn e carga parcial negativa nos átomos de O, confirmando que é uma molécula polar.

O ZnO é composto molecular?

Os compostos que contêm ligações fortes covalentes sigma com a presença de diferentes moléculas pequenas são chamados de compostos moleculares. Vejamos se o ZnO é molecular ou não.

ZnO não é um composto molecular. É um composto iônico. Não pode conter nenhuma ligação covalente sigma forte porque possui uma ligação iônica forte devido à troca de elétrons entre si. Além disso, sua fórmula molecular não mostra a presença de pequenas outras moléculas nele.

ZnO é ácido ou base?

O aceptor de prótons apresenta natureza básica e o doador de prótons apresenta natureza ácida dos compostos. Abaixo temos uma breve discussão sobre se ZnO é ácido ou base na natureza.

O ZnO não apresenta natureza ácida ou básica. É um sal natural. É um óxido metálico que vem sob óxidos anfotéricos e reage com compostos ácidos e básicos como ácido clorídrico (HCl) e hidróxido de sódio (NaOH). As reações de ZnO com ácido HCl e base NaOH são dadas abaixo.

ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (s) + H2O (l) (reação básica de ZnO)

ZnO (s) + 2 NaOH (aq) → Na2ZnO2 (s) + H2O (l) (reação ácida de ZnO)

O ZnO é eletrólito?

O composto que é ionizado pela adição de água para conduzir eletricidade é chamado de eletrólitos. Dê uma breve olhada detalhada na natureza eletrolítica do ZnO abaixo.

ZnO é um composto eletrolítico. Por ser um composto iônico. Não pode ionizar-se facilmente na água, há necessidade de energia externa, como o calor, para dissolvê-lo na água. Na ionização, ele pode atuar como um eletrólito e pode conduzir eletricidade no aplicação de corrente externa.

O ZnO é sal?

Os sais são compostos cristalinos sólidos que se formam devido a reações ácido-base na forma de um precipitado. Vejamos abaixo em detalhes se o composto ZnO é um sal ou não.

ZnO é um composto presente na forma de sal. É uma combinação de metal e não metal. Quando elementos metálicos e não metálicos reagem entre si, eles formam sal como produto. Ocorre naturalmente na forma de zincita. A reação para a formação de óxido de zinco é mostrada abaixo.

Zn + O → ZnO

Zn2+ + O2- → ZnO

Zn (OH)2 → ZnO + H2O

O ZnO é iônico ou covalente?

A força eletrostática de atração dentro dos átomos mostra compostos iônicos e as ligações covalentes sigma dentro dos átomos mostram compostos covalentes. Vejamos se o ZnO é iônico ou covalente.

ZnO é um composto iônico. O átomo de Zn doou 2 elétrons de valência para o átomo de O formando uma carga +2 nele. O átomo de O ganha 2 elétrons de valência do átomo de Zn formando uma carga -2. Ele forma uma forte ligação iônica dentro dos átomos de Zn e O devido à força eletrostática de atração e não por um ligação covalente.

O ZnO é anfotérico?

Os compostos que podem reagir com compostos ácidos e básicos são chamados de compostos anfotéricos. Abaixo estamos discutindo sobre o composto ZnO ser anfotérico ou não.

O ZnO tem natureza anfotérica. Os elementos pertencentes ao 2º, 13º, 14º e 15º grupos da tabela periódica podem formar óxido anfótero. O metal Zn pertence ao 2º grupo e reagindo com átomos de O forma óxido anfotérico. Assim, ele pode reagir com um ácido forte como (H2SO4) e bases fortes como (KOH).

A reação do ZnO com ácido sulfúrico (H2SO4) e hidróxido de potássio (KOH) é dado abaixo.

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

ZnO + 2 KOH → K2ZnO2 + H2O

O ZnO é semicondutor?

Semicondutores são os compostos que têm os valores entre os condutores, ou seja, metais e isolantes, ou seja, não-metais. Dê uma olhada nos detalhes sobre se o ZnO é um semicondutor ou não.

ZnO é um Semicondutor. Ele atua como um semicondutor do tipo n devido às impurezas como P, As, etc. presentes nos buracos ou lugares vagos do átomo de O na estrutura cristalina chamada defeito intrínseco. Tem um valor de gap de banda larga de 3.3 eV.

Possui elétrons livres devido a impurezas e elétrons livres são portadores de carga para conduzir eletricidade.

Conclusão:

ZnO mostra a estrutura cristalina de wurtzita em sua forma estável. Possui 8 elétrons de valência e pares de elétrons livres. Ele mostra formas lineares e tetraédricas com hibridização 's' e 'sp3' com ângulos de ligação de 180 e 109.5 graus. É sal eletrolítico insolúvel em água iônica sólida. Tem natureza anfotérica para reagir tanto com ácido como com base. Ele pode atuar como um semicondutor do tipo n.

Dr. Shruti Ramteke

Olá a todos eu sou o Dr. Shruti M Ramteke, fiz meu doutorado em química. Eu tenho cinco anos de experiência de ensino para 11-12 padrão, B, Sc e MSc na disciplina de química. Publiquei um total de cinco artigos de pesquisa durante o doutorado em meu trabalho de pesquisa e tenho bolsa da UGC para meu doutorado. Meu mestrado com especialização em química inorgânica e minha graduação com disciplinas de química, zoologia e ciências ambientais. obrigada

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