રિવિઝન ગાઇડ: ઝીંકના (Zn) મહત્વપૂર્ણ સંયોજનો
ઝીંકના મુખ્ય સંયોજનોનો પરિચય
ઝીંક (Zn) એ d-બ્લોક તત્વ છે, જે તેના સંયોજનોમાં મુખ્યત્વે +2 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. તેના સંયોજનોનો ઉપયોગ વિવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ, દવામાં અને રસાયણશાસ્ત્રમાં પ્રક્રિયકો તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે. ઉચ્ચ શાળા પરીક્ષાઓમાં સામાન્ય રીતે પૂછાતા ઝીંકના મુખ્ય સંયોજનોમાં ઝીંક ઑક્સાઇડ, ઝીંક સલ્ફેટ અને ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે, જે બધા વિશિષ્ટ રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ઉપયોગો દર્શાવે છે.
ઝીંક ઑક્સાઇડ (ZnO)
ઝીંક ઑક્સાઇડ એ ઝીંકના સૌથી મહત્વપૂર્ણ અકાર્બનિક સંયોજનોમાંનું એક છે.
રાસાયણિક સૂત્ર
ZnO
સામાન્ય નામો
ઝીંક વ્હાઇટ, ફિલોસોફર્સ વૂલ
પ્રયોગશાળામાં બનાવટ
-
ઝીંક કાર્બોનેટને ગરમ કરીને: જ્યારે ઝીંક કાર્બોનેટને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે વિઘટિત થઈને ઝીંક ઑક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવે છે.
ZnCO₃(s) \xrightarrow\{\Delta\} ZnO(s) + CO₂(g) -
હવામાં ઝીંક ધાતુને ગરમ કરીને (ઔદ્યોગિક પદ્ધતિ): ઝીંક ધાતુને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે ઑક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઝીંક ઑક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે.
2Zn(s) + O₂(g) \xrightarrow\{\Delta\} 2ZnO(s)
ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાઓ
- દેખાવ: ઓરડાના તાપમાને સફેદ ઘન પદાર્થ, ગરમ કરતાં પીળો બને છે અને ઠંડું પાડતાં ફરીથી સફેદ થઈ જાય છે (થર્મોક્રોમિઝમ).
- ઉભયધર્મી સ્વભાવ: ઝીંક ઑક્સાઇડ એસિડ અને પ્રબળ બેઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
- એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા:
ZnO(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl₂(aq) + H₂O(l) - પ્રબળ બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા (દા.ત., સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ):
ZnO(s) + 2NaOH(aq) + H₂O(l) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq)(સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રૉક્સિઝિન્કેટ(II)) વૈકલ્પિક રીતે, સાંદ્ર સ્થિતિમાં:ZnO(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂ZnO₂(aq) + H₂O(l)(સોડિયમ ઝિન્કેટ)
- એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા:
- રિડક્શન: ઊંચા તાપમાને કાર્બન દ્વારા તેનું ઝીંક ધાતુમાં રિડક્શન કરી શકાય છે.
ZnO(s) + C(s) \xrightarrow\{\Delta\} Zn(s) + CO(g)
ઝીંક સલ્ફેટ (ZnSO₄·7H₂O)
ઝીંક સલ્ફેટ એ ઝીંકનો એક સામાન્ય ક્ષાર છે, જેનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનમાં વ્યાપકપણે થાય છે.
રાસાયણિક સૂત્ર
ZnSO₄·7H₂O (હેપ્ટાહાઇડ્રેટ, સામાન્ય રીતે સફેદ વિટ્રિઓલ તરીકે ઓળખાય છે) નિર્જળ સ્વરૂપ: ZnSO₄
બનાવટ પ્રક્રિયા
-
ઝીંક ધાતુ અને મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડમાંથી: ઝીંક ધાતુ મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઝીંક સલ્ફેટ અને હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.
Zn(s) + H₂SO₄(aq) \rightarrow ZnSO₄(aq) + H₂(g) -
ઝીંક ઑક્સાઇડ અને મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડમાંથી: ઝીંક ઑક્સાઇડ મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઝીંક સલ્ફેટ અને પાણી આપે છે.
ZnO(s) + H₂SO₄(aq) \rightarrow ZnSO₄(aq) + H₂O(l)
ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ
- દેખાવ: સફેદ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ, ઉત્ફુલિત (હવાના સંપર્કમાં આવતા સ્ફટિકીકરણનું પાણી ગુમાવે છે).
- ઉષ્મીય વિઘટન:
- ગરમ કરવાથી, હેપ્ટાહાઇડ્રેટ તેના સ્ફટિકીકરણનું પાણી ગુમાવીને નિર્જળ ઝીંક સલ્ફેટ બનાવે છે.
ZnSO₄·7H₂O(s) \xrightarrow\{\Delta, \text\{ ~280°C\}\} ZnSO₄(s) + 7H₂O(g) - નિર્જળ ઝીંક સલ્ફેટને વધુ ગરમ કરવાથી તે ઝીંક ઑક્સાઇડ, સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ અને ઑક્સિજનમાં વિઘટિત થાય છે.
2ZnSO₄(s) \xrightarrow\{\Delta, \text\{ ~750°C\}\} 2ZnO(s) + 2SO₂(g) + O₂(g)
- ગરમ કરવાથી, હેપ્ટાહાઇડ્રેટ તેના સ્ફટિકીકરણનું પાણી ગુમાવીને નિર્જળ ઝીંક સલ્ફેટ બનાવે છે.
- આલ્કલી સાથે પ્રતિક્રિયા:
જ્યારે ઝીંક સલ્ફેટના દ્રાવણમાં આલ્કલી ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડનો સફેદ અવક્ષેપ બને છે.
ZnSO₄(aq) + 2NaOH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + Na₂SO₄(aq)આ અવક્ષેપ ઉભયધર્મી છે અને વધારાના પ્રબળ આલ્કલીમાં ઓગળીને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવે છે:Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq)(સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રૉક્સિઝિન્કેટ(II)) - ગુણાત્મક વિશ્લેષણ (Zn²⁺ આયનો માટે પરીક્ષણ):
- એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે: ઝીંક સલ્ફેટના દ્રાવણમાં એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ ઉમેરવાથી ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડનો સફેદ જેલી જેવો અવક્ષેપ મળે છે, જે વધારાના એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડમાં ઓગળીને દ્રાવ્ય ટેટ્રાએમ્મિનેઝીંક(II) સંકીર્ણ બનાવે છે.
ZnSO₄(aq) + 2NH₄OH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + (NH₄)₂SO₄(aq)Zn(OH)₂(s) + 4NH₄OH(aq) \rightarrow [Zn(NH₃)₄](OH)₂(aq) + 4H₂O(l) - હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H₂S) સાથે: એસિડિક માધ્યમમાં કોઈ અવક્ષેપ નથી. બેઝિક અથવા એમોનિયાકલ માધ્યમમાં, ઝીંક સલ્ફાઇડ (ZnS) નો સફેદ અવક્ષેપ બને છે.
Zn²⁺(aq) + H₂S(g) + 2NH₄OH(aq) \rightarrow ZnS(s) + 2NH₄⁺(aq) + 2H₂O(l)
- એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે: ઝીંક સલ્ફેટના દ્રાવણમાં એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ ઉમેરવાથી ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડનો સફેદ જેલી જેવો અવક્ષેપ મળે છે, જે વધારાના એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડમાં ઓગળીને દ્રાવ્ય ટેટ્રાએમ્મિનેઝીંક(II) સંકીર્ણ બનાવે છે.
ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડ (Zn(OH)₂)
ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડ એ ઝીંકનો એક મહત્વપૂર્ણ ઉભયધર્મી હાઇડ્રૉક્સાઇડ છે.
રાસાયણિક સૂત્ર
Zn(OH)₂
બનાવટ
- ઝીંક ક્ષારના દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય આલ્કલી ઉમેરીને:
જ્યારે ઝીંક ક્ષારના દ્રાવણમાં (દા.ત., ઝીંક ક્લોરાઇડ, ઝીંક સલ્ફેટ) સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અથવા એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ જેવા દ્રાવ્ય બેઝ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડનો સફેદ જેલી જેવો અવક્ષેપ બને છે.
ZnCl₂(aq) + 2NaOH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + 2NaCl(aq)ZnSO₄(aq) + 2NH₄OH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + (NH₄)₂SO₄(aq)
ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાઓ
- દેખાવ: સફેદ જેલી જેવો અવક્ષેપ.
- ઉભયધર્મી સ્વભાવ: ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડ એસિડ અને પ્રબળ બેઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
- એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા:
Zn(OH)₂(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl₂(aq) + 2H₂O(l) - પ્રબળ બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા (દા.ત., વધારાના NaOH):
Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq)(સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રૉક્સિઝિન્કેટ(II), દ્રાવ્ય) - એમોનિયા સાથે પ્રતિક્રિયા (વધારાના NH₄OH):
Zn(OH)₂(s) + 4NH₄OH(aq) \rightarrow [Zn(NH₃)₄](OH)₂(aq) + 4H₂O(l)(ટેટ્રાએમ્મિનેઝીંક(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડ, દ્રાવ્ય સંકીર્ણ)
- એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા:
તુલનાત્મક ગુણધર્મો: મુખ્ય ઝીંક સંયોજનો
| સંયોજન | રાસાયણિક સૂત્ર | સ્વભાવ | દ્રાવ્યતા (પાણીમાં) | મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ |
|---|---|---|---|---|
| ઝીંક ઑક્સાઇડ | ZnO | ઉભયધર્મી | અદ્રાવ્ય | સફેદ ઘન, ગરમ કરતાં પીળો બને છે; રંજકદ્રવ્ય |
| ઝીંક સલ્ફેટ | ZnSO₄·7H₂O (હાઇડ્રેટ) | પ્રબળ એસિડ/બેઝનો ક્ષાર | દ્રાવ્ય | સફેદ વિટ્રિઓલ; ઉત્ફુલિત; Zn²⁺ આયનોનો સ્ત્રોત |
| ઝીંક હાઇડ્રૉક્સાઇડ | Zn(OH)₂ | ઉભયધર્મી | અદ્રાવ્ય (અવક્ષેપ) | સફેદ જેલી જેવો અવક્ષેપ; વધારાના આલ્કલી/એમોનિયામાં ઓગળે છે |
| ઝીંક ક્લોરાઇડ | ZnCl₂ | એસિડિક (જલીય) | અત્યંત દ્રાવ્ય | ભેજશોષક; લુઇસ એસિડ; સોલ્ડરિંગમાં ફ્લક્સ તરીકે વપરાય છે |