ZnO संरचना और विशेषताएं (15 महत्वपूर्ण तथ्य)

ZnO का रासायनिक सूत्र है जिंक आक्साइड और इसे आमतौर पर जिंक व्हाइट या कैलामाइन के रूप में जाना जाता है। इस जंक्शन पर, हम ZnO संरचना पर संक्षिप्त विवरण पर चर्चा कर रहे हैं।

ZnO बहुरूपता दिखा सकता है और इसमें तीन अलग-अलग संरचनाएं हैं यानी रॉकसाल्ट संरचना, वर्ट्ज़ाइट संरचना और जस्ता मिश्रण संरचना। ZnO की वर्ट्ज़ाइट संरचना है थर्मली सबसे स्थिर संरचना। ZnO धातु और अधातु तत्वों का संयोजन है जो एक आयनिक यौगिक बनाता है।

ZnO wurtzite एक षट्कोणीय बंद-पैक व्यवस्था को दर्शाता है। ZnO जिंक मिश्रण संरचना स्थिर हो सकती है यदि हम इसके घन सबस्ट्रेट्स को विकसित करते हैं। कच्चे जिंक ऑक्साइड का रंग भूरा पीला और बिना गंध के दानेदार रूप में होता है। हम कुछ अन्य तथ्यों के साथ अधिक संक्षेप में संयोजकता इलेक्ट्रॉनों, आकृति, आबंध कोण, एकाकी युग्म और ZnO संरचना की विभिन्न विशेषताओं पर चर्चा कर रहे हैं।

ZnO संरचना कैसे आकर्षित करें?

नीचे हम आकर्षित करने के लिए विवरण पर चर्चा कर रहे हैं ZnO वर्टज़ाइट नीचे दी गई संरचना।

ZnO की वर्ट्ज़ाइट संरचना:

• ZnO संरचना Zn . से बनी है²⁺ और ओ^2- आयनों।
• इसमें Zn . की हेक्सागोनल क्लोज्ड पैकिंग (HCP) व्यवस्था है²⁺ और ओ^2- आयनों।
• इसमें प्रति यूनिट सेल में 6 परमाणु मौजूद होते हैं।
• HCP संरचना में इसमें 6 अष्टफलकीय रिक्तियाँ और 12 चतुष्फलकीय रिक्तियाँ होती हैं।
• Zn²⁺ धनायन 75% अष्टफलकीय स्थलों और ½ चतुष्फलकीय स्थलों को एक षट्कोणीय बंद पैकिंग संरचना में कवर करते हैं।
• ओ^2- षट्भुज के कोनों और फलकों पर आयन मौजूद होते हैं
• Zn और O दोनों परमाणुओं की समन्वय संख्या 4 है।
• प्रत्येक Zn²⁺ धनायन 4 O . से घिरा हुआ है^2- आयनों और प्रत्येक O^2- आयन 4 S . से घिरा हुआ है²⁺ फैटायनों।
• इसमें Zn . की वैकल्पिक परतें होती हैं²⁺ और ओ^2- आयन यानी O^2-, जेडएन²⁺,^2-, जेडएन²⁺, और इसी तरह। इस प्रकार यह एक ABAB-प्रकार की संरचना बनाता है।
• इसकी HCP की इकाई कोष्ठिका में 2 असममित इकाइयाँ हैं।

ZnO संरचना संयोजकता इलेक्ट्रॉन

किसी तत्व के सबसे बाहरी कोश या कक्षक में इसमें मौजूद इलेक्ट्रॉन होते हैं जिन्हें वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। ZnO संयोजकता इलेक्ट्रॉनों पर संक्षिप्त चर्चा पर एक नज़र डालें।

ZnO संरचना में कुल 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं। ZnO के निर्माण में दो मुख्य तत्व शामिल हैं अर्थात जिंक और ऑक्सीजन परमाणु। Zn धात्विक परमाणु 12वें समूह में उपस्थित होता है और इसमें 2 संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसी प्रकार 16वें समूह में उपस्थित O अधातु परमाणुओं में 6 संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं।

नीचे ZnO संरचना के संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की गणना के लिए स्पष्टीकरण और चरण दिए गए हैं।

• ऑक्सीजन परमाणु में वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं = 06 x 01 (O) = 06
• जिंक परमाणु में वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं = 02 x 01 (Zn) = 02
• ZnO संरचना पर कुल संयोजकता इलेक्ट्रॉन = 02 (O) + 06 (Zn) = 08 है
• ZnO संरचना में मौजूद समग्र इलेक्ट्रॉन युग्मों को इसके संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को 2 = 8/2 = 4 से विभाजित करके निर्धारित किया जाता है।
• इसलिए ZnO संरचना में कुल 8 वैलेंस इलेक्ट्रॉन और कुल 4 इलेक्ट्रॉन जोड़े होते हैं।

ZnO संरचना अकेला जोड़े

किसी परमाणु या अणु के असहभाजित या अबंधित इलेक्ट्रॉनों को एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। आइए नीचे ZnO एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉनों पर कुछ चर्चा करें।

ZnO में आठ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं। इसमें आठ संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। Zn (हानि) और O (लाभ) परमाणुओं के बीच 2 इलेक्ट्रॉनों का नुकसान और लाभ होता है, जिससे ZnO एक आयनिक प्रजाति बन जाती है। यह इलेक्ट्रॉन साझा करके एक मजबूत सहसंयोजक बंधन नहीं बना सकता है और इसमें कोई बंधन जोड़े नहीं हैं।

इलेक्ट्रॉन गणना की ZnO संरचना अकेला जोड़ा नीचे दिए गए चरणों में समझाया गया है।

• ZnO पर एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉन है = ZnO . के संयोजकता इलेक्ट्रॉन  (वी। ई) - बांडों की संख्या / 2
• Zn परमाणु पर अकेला युग्म इलेक्ट्रॉन = 0 (V. E) - 0 (बंध) / 2 = 0 है
• O परमाणु पर अकेला युग्म इलेक्ट्रॉन = 8 (V. E) - 0 (बंध) / 2 = 8 . है
• इसलिए ZnO संरचना में कुल 8 एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉन होते हैं।

ZnO संरचना आकार

एक निश्चित रूप से बंद पैक तरीके से अणुओं की परमाणु व्यवस्था को एक आकार बनाने के लिए आणविक आकार के रूप में जाना जाता है। ZnO आकार और ज्यामिति के विवरण के लिए नीचे देखें।

ZnO रैखिक और चतुष्फलकीय आकृतियों को दर्शाता है। में VSEPR सिद्धांत के अनुसार, ZnO एक द्विपरमाणुक यौगिक है इसमें केवल दो परमाणु होते हैं। इसमें AX सामान्य सूत्र है जो ZnO की रैखिक ज्यामिति और आकार को दर्शाता है।

क्रिस्टलोग्राफी अवधारणा के अनुसार, ZnO यौगिक स्पैलेराइट और वर्टजाइट क्रिस्टल संरचनाओं को दर्शाता है। इस प्रकार यह अपनी एकक कोष्ठिका में चतुष्फलकीय ज्यामिति और आकृति प्रदर्शित करता है।

ZnO संरचना संकरण

परमाणुओं या अणुओं के परमाणु कक्षक आपस में मिश्रित होकर समान ऊर्जा वाले एक नए संकर कक्षक का निर्माण करते हैं जिसे संकरण कहते हैं। ZnO संकरण के विवरण पर एक नज़र डालें।

ZnO अणु 's' और 'sp3' संकरण दिखाते हैं। जैसा कि ZnO अणु दो अलग-अलग आकार दिखाते हैं अर्थात रैखिक और चतुष्फलकीय। ZnO का 's' संकरण द्विपरमाणुक प्रकृति के कारण होता है जिसमें दो परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं। ZnO का 'sp3' संकरण इसकी समन्वय संख्या 4 के कारण है।

प्रत्येक Zn²⁺ आयन 4 O . से घिरा हुआ है^2- और प्रत्येक ओ^2- चारों ओर से 4 Zn²⁺ a . के कोनों पर आयन नियमित टेट्राहेड्रोन। Zn और O परमाणु ऑर्बिटल्स एक दूसरे के साथ ओवरलैप और मिश्रित हो जाते हैं और समकक्ष ऊर्जा के एक नए 'sp3' हाइब्रिड ऑर्बिटल s का उत्पादन करते हैं।

ZnO संरचना कोण

केंद्रीय परमाणु के पीछे वैकल्पिक बंधन एक कोण या अंतराल बनाते हैं जिसे बंधन कोण के रूप में जाना जाता है। आइए ZnO अणु बंधन कोण का संक्षिप्त विस्तृत विवरण देखें।

The ZnO has 180 – degree and 109.5 – degree bond angles. The 180 – degree bond angle is present in the linear geometry of the ZnO crystal structure, while the 109.5 – degree bond angle is present in the tetrahedral geometry of the ZnO crystal structure.

ZnO ठोस है या गैस?

वे यौगिक जिनमें परमाणुओं की बंद-पैक व्यवस्था होती है और प्रकृति में कठोर होते हैं, ठोस यौगिक कहलाते हैं। आइए देखें कि ZnO ठोस है या गैसीय यौगिक।

ZnO एक ठोस यौगिक है। Zn²⁺ और ओ^2- Zn और O परमाणुओं के परमाणु ऑर्बिटल्स के अतिव्यापी होने के कारण आयन एक दूसरे के साथ एक मामूली सहसंयोजक बंधन के साथ निकटता से पैक हो जाते हैं। यह वर्ट्ज़ाइट संरचना के रूप में एक क्रिस्टल संरचना भी बनाता है और ठोस भूरे पीले या सफेद दानेदार रूप पाउडर में उपलब्ध है।

क्या ZnO पानी में घुलनशील है?

जल के विलयन में विलेय की अधिकतम मात्रा में घुलने की निर्भरता जल की विलेयता कहलाती है।

ZnO यौगिक पानी में अघुलनशील है। यदि हम इसमें ZnO जोड़ते हैं पानी एक गंदला घोल बनाता है और अंत में तल पर बैठ जाता है। ZnO में जलयोजन ऊर्जा की तुलना में अधिक जालक ऊर्जा होती है। इस प्रकार ZnO यौगिकों के बीच के बंधन पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए अलग नहीं हो सकते हैं और अघुलनशील रहते हैं।

ZnO ध्रुवीय है या अध्रुवीय?

इलेक्ट्रॉन वितरण और परमाणुओं की समरूपता और उस पर विपरीत आवेश ध्रुवीय या गैर-ध्रुवीय अणु का निर्धारण करते हैं। आइए देखें कि ZnO ध्रुवीय है या अध्रुवीय।

ZnO यौगिक प्रकृति में ध्रुवीय है। Zn और O परमाणुओं के बीच इसका वैद्युतीयऋणात्मकता अंतर मान 1.79 है। इससे पता चलता है कि ZnO एक अत्यधिक ध्रुवीय यौगिक है। यह Zn और O दोनों परमाणुओं पर कोई समान इलेक्ट्रॉन वितरण नहीं दिखाता है, क्योंकि इसमें a . है विषम आकार और ज्यामिति।

सभी इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक विद्युत ऋणात्मक O परमाणु की ओर आकर्षित होते हैं। इस प्रकार, उस पर दो विपरीत आवेशों का निर्माण करते हुए शुद्ध द्विध्रुव उत्पन्न करता है अर्थात Zn परमाणुओं पर आंशिक धनात्मक आवेश और O परमाणुओं पर आंशिक ऋणात्मक आवेश की पुष्टि करता है कि यह एक ध्रुवीय अणु है।

ZnO आणविक यौगिक है?

विभिन्न छोटे अणुओं की उपस्थिति के साथ सिग्मा सहसंयोजक मजबूत बंधन वाले यौगिकों को आणविक यौगिक कहा जाता है। आइए देखें कि ZnO आणविक है या नहीं।

ZnO आणविक यौगिक नहीं है। यह एक आयनिक यौगिक है। इसमें कोई मजबूत सिग्मा सहसंयोजक बंधन नहीं हो सकता क्योंकि इसमें एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान के कारण एक मजबूत आयनिक बंधन होता है। साथ ही इसका आण्विक सूत्र इसमें अन्य छोटे अणुओं की उपस्थिति नहीं दर्शाता है।

ZnO अम्ल है या क्षार?

प्रोटॉन स्वीकर्ता मूल प्रकृति को दर्शाता है और प्रोटॉन दाता यौगिकों की अम्लीय प्रकृति को दर्शाता है। नीचे हमने इस बारे में संक्षिप्त चर्चा की है कि ZnO अम्ल है या क्षारक प्रकृति का है।

ZnO अम्लीय या क्षारीय प्रकृति नहीं दिखाता है। यह प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला नमक है। यह है एक धातु ऑक्साइड जो एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड के अंतर्गत आता है और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) और सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) जैसे एसिड और बेस यौगिकों दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। ZnO की HCl अम्ल और NaOH क्षारक के साथ अभिक्रियाएँ नीचे दी गई हैं।

ZnO (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl₂ (s) + एच₂हे (एल) (ZnO की मूल प्रतिक्रिया)

ZnO (s) + 2 NaOH (aq) → ना₂जेडएनओ₂ (s) + एच₂हे (एल) (ZnO की अम्लीय प्रतिक्रिया)

ZnO इलेक्ट्रोलाइट है?

वह यौगिक जो विद्युत प्रवाहित करने के लिए जल में मिलाने से आयनित हो जाता है, विद्युत अपघट्य कहलाता है। नीचे दिए गए ZnO इलेक्ट्रोलाइटिक प्रकृति पर एक संक्षिप्त विस्तृत नज़र डालें।

ZnO एक इलेक्ट्रोलाइटिक यौगिक है। चूंकि यह एक आयनिक यौगिक है। यह पानी में आसानी से आयनित नहीं हो सकता है, इसे पानी में घोलने के लिए गर्मी जैसी बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। आयनीकरण पर, यह इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य कर सकता है और बिजली का संचालन कर सकता है बाहरी धारा का अनुप्रयोग।

ZnO नमक है?

लवण ठोस क्रिस्टलीय यौगिक होते हैं जो अवक्षेप के रूप में अम्ल-क्षार अभिक्रियाओं के कारण बनते हैं। आइए नीचे विस्तार से देखें कि ZnO यौगिक लवण है या नहीं।

ZnO नमक के रूप में मौजूद एक यौगिक है। यह धातु और अधातु का मिश्रण है। जब धातु और अधातु तत्व एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं तो वे एक उत्पाद के रूप में नमक बनाते हैं। यह प्राकृतिक रूप से जिंकाइट के रूप में होता है। जिंक ऑक्साइड के निर्माण की प्रतिक्रिया नीचे दिखाई गई है।

जेएन + ओ → जेएनओ

Zn²⁺ + ओ^2- → जेडएनओ

Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O

ZnO आयनिक है या सहसंयोजक?

परमाणुओं के भीतर इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल आयनिक यौगिकों को दर्शाता है और परमाणुओं के भीतर सिग्मा सहसंयोजक बंधन सहसंयोजक यौगिकों को दर्शाता है। आइए देखें कि ZnO आयनिक है या सहसंयोजक।

ZnO एक आयनिक यौगिक है। Zn परमाणु ने O परमाणु को 2 संयोजकता इलेक्ट्रॉन दान कर उस पर +2 आवेश बनाया। O परमाणु Zn परमाणु से -2 आवेश बनाते हुए 2 संयोजकता इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल के कारण Zn और O परमाणुओं के भीतर एक मजबूत आयनिक बंधन बनाता है न कि a . द्वारा सहसंयोजक बंधन।

ZnO उभयधर्मी है?

वे यौगिक जो अम्लीय तथा क्षारकीय दोनों यौगिकों के साथ अभिक्रिया कर सकते हैं, उभयधर्मी यौगिक कहलाते हैं। नीचे हम चर्चा कर रहे हैं कि ZnO यौगिक उभयधर्मी है या नहीं।

ZnO में उभयचर प्रकृति होती है। संबंधित तत्व दूसरे, 2वें, 13वें और 14वें आवर्त सारणी के समूह उभयधर्मी ऑक्साइड बना सकते हैं। Zn धातु दूसरे समूह से संबंधित है और O परमाणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड बनाती है। इस प्रकार यह एक मजबूत एसिड जैसे (H .) के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है₂SO₄) और मजबूत आधार जैसे (KOH)।

सल्फ्यूरिक एसिड (H .) के साथ ZnO की प्रतिक्रिया₂SO₄) और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) नीचे दिया गया है।

जेडएनओ + एच₂SO₄ → जेएनएसओ₄ + एच₂O

ZnO + 2 KOH → K₂जेडएनओ₂ + एच₂O

ZnO अर्धचालक है?

सेमीकंडक्टर्स ऐसे यौगिक होते हैं जिनका कंडक्टरों के बीच मान होता है यानी धातु और इंसुलेटर यानी गैर-धातु। ZnO एक अर्धचालक है या नहीं, इसके विवरण पर एक नज़र डालें।

ZnO है a अर्धचालक. यह क्रिस्टल संरचना में O परमाणु के छिद्रों या रिक्त स्थानों में मौजूद P, As, आदि जैसी अशुद्धियों के कारण n-प्रकार के अर्धचालक के रूप में कार्य करता है जिसे आंतरिक दोष कहा जाता है। यह है एक 3.3 eV का वाइड बैंड गैप मान।

इसमें अशुद्धियों के कारण मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं और मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत का संचालन करने के लिए आवेश वाहक होते हैं।

निष्कर्ष:

ZnO अपने स्थिर रूप में Wurtzite क्रिस्टल संरचना को दर्शाता है। इसमें 8 संयोजकता इलेक्ट्रॉन तथा एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह 3 और 180 डिग्री बांड कोण वाले 's' और 'sp109.5' संकरण के साथ रैखिक और चतुष्फलकीय आकार दिखाता है। यह ठोस आयनिक पानी अघुलनशील इलेक्ट्रोलाइटिक नमक है। इसमें अम्ल और क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए उभयचर प्रकृति है। यह एक n-प्रकार के अर्धचालक के रूप में कार्य कर सकता है।

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डॉ श्रुति रामटेके

सभी को नमस्कार, मैं डॉ. श्रुति एम रामटेके हूं, मैंने अपनी पीएच.डी. की है। रसायन शास्त्र में. मुझे लिखने का शौक है और मैं अपना ज्ञान दूसरों के साथ साझा करना पसंद करता हूं। बेझिझक मुझसे लिंक्डइन पर संपर्क करें