जिंक (Zn) - रासायनिक गुण और अभिक्रियाएँ

रासायनिक गुणों का अवलोकन

जिंक (Zn) परमाणु क्रमांक 30 वाला एक d-ब्लॉक तत्व है। यह परिवर्तनीय ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाता है, लेकिन इसकी स्थिर $d^\{10\}$ इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण यह मुख्य रूप से +2 ऑक्सीकरण अवस्था में मौजूद होता है।

• अभिक्रियाशीलता श्रृंखला में स्थिति: जिंक को विद्युत रासायनिक (अभिक्रियाशीलता) श्रृंखला में हाइड्रोजन से ऊपर रखा गया है, जो तनु अम्लों और भाप से हाइड्रोजन को विस्थापित करने की इसकी क्षमता को इंगित करता है।
• विद्युतऋणात्मकता: पॉलिंग पैमाने पर इसकी विद्युतऋणात्मकता लगभग 1.65 है, जो अधिक विद्युतऋणात्मक तत्वों के साथ सहसंयोजक बंधन बनाने की प्रवृत्ति का सुझाव देती है, हालांकि यह मुख्य रूप से अपनी +2 अवस्था में आयनिक यौगिक बनाता है।
• सामान्य अभिक्रियाशीलता: जिंक एक मध्यम अभिक्रियाशील धातु है। यह उभयधर्मी है, जो हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करने के लिए अम्लों और प्रबल क्षारकों दोनों के साथ अभिक्रिया करता है। यह आसानी से अपने दो संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को खोकर $Zn^\{2+\}$ आयन बनाता है।

वायु और ऑक्सीजन की क्रिया

गर्म करने पर जिंक वायु/ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके जिंक ऑक्साइड बनाता है। कमरे के तापमान पर, इसकी सतह पर जिंक ऑक्साइड की एक पतली, सुरक्षात्मक परत बन जाती है, जो आगे संक्षारण (निष्क्रियता) को रोकती है।

• वायु/ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया (गर्म करने पर): $2Zn(s) + O_2(g) \xrightarrow\{\text\{heat\}\} 2ZnO(s)$ (जिंक ऑक्साइड गर्म होने पर पीला होता है और ठंडा होने पर सफेद हो जाता है।)

जल और भाप की क्रिया

पानी के साथ जिंक की अभिक्रिया तापमान पर निर्भर करती है।

• ठंडे पानी के साथ अभिक्रिया: जिंक ठंडे या उबलते पानी के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।
• भाप के साथ अभिक्रिया: जब लाल गर्म किया जाता है, तो जिंक भाप के साथ अभिक्रिया करके जिंक ऑक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाता है। $Zn(s) + H_2O(g) \xrightarrow\{\text\{heat\}\} ZnO(s) + H_2(g)$

अम्लों और क्षारकों की क्रिया

जिंक, एक उभयधर्मी धातु होने के कारण, अम्लों और प्रबल क्षारकों दोनों के साथ अभिक्रिया करता है।

अम्लों की क्रिया

जिंक तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है। ऑक्सीकारक अम्लों के साथ, उत्पाद अम्ल की सांद्रता के आधार पर भिन्न होते हैं।

• तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) के साथ: $Zn(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)$
• तनु सल्फ्यूरिक अम्ल (H_2SO_4) के साथ: $Zn(s) + H_2SO_4(aq) \rightarrow ZnSO_4(aq) + H_2(g)$
• अत्यधिक तनु नाइट्रिक अम्ल (HNO_3) के साथ: $4Zn(s) + 10HNO_3(very\ dilute) \rightarrow 4Zn(NO_3)_2(aq) + NH_4NO_3(aq) + 3H_2O(l)$ (ध्यान दें: नाइट्रेट के अपचयन का उत्पाद सांद्रता के साथ बदलता रहता है। कम तनु HNO3 के साथ, नाइट्रोजन के ऑक्साइड जैसे NO या N2O बन सकते हैं।)
• सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल (H_2SO_4) (गर्म) के साथ: $Zn(s) + 2H_2SO_4(conc.) \rightarrow ZnSO_4(aq) + SO_2(g) + 2H_2O(l)$
• सांद्र नाइट्रिक अम्ल (HNO_3) (गर्म) के साथ: $Zn(s) + 4HNO_3(conc.) \rightarrow Zn(NO_3)_2(aq) + 2NO_2(g) + 2H_2O(l)$

क्षारों (क्षारकों) की क्रिया

जिंक प्रबल क्षारकों (जैसे, NaOH, KOH) के साथ अभिक्रिया करके घुलनशील ज़िंकेट संकुल और हाइड्रोजन गैस बनाता है।

• सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के साथ: $Zn(s) + 2NaOH(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4](aq) + H_2(g)$ (सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोजिंकेट(II))

$Zn^\{2+\}$ आयनों के लिए प्रमुख प्रयोगशाला परीक्षण/पहचान अभिक्रियाएँ

जिंक आयनों ($Zn^\{2+\}$) की पहचान आमतौर पर गुणात्मक विश्लेषण में विशिष्ट अभिकर्मकों के साथ उनकी विशिष्ट अभिक्रियाओं के माध्यम से की जाती है।

• सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) विलयन के साथ अभिक्रिया:
  • अवलोकन: एक सफेद जिलेटिनस अवक्षेप बनता है, जो अतिरिक्त सोडियम हाइड्रॉक्साइड विलयन में घुलनशील होता है।
  • समीकरण:
    1. $Zn^\{2+\}(aq) + 2OH^-(aq) \rightarrow Zn(OH)_2(s)$ (जिंक हाइड्रॉक्साइड का सफेद अवक्षेप)
    2. $Zn(OH)_2(s) + 2OH^-(aq) \rightarrow [Zn(OH)_4]^\{2-\}(aq)$ (घुलनशील, रंगहीन टेट्राहाइड्रॉक्सोजिंकेट(II) संकुल आयन)
• अमोनियम हाइड्रॉक्साइड (NH_4OH) विलयन के साथ अभिक्रिया:
  • अवलोकन: एक सफेद जिलेटिनस अवक्षेप बनता है, जो अतिरिक्त अमोनियम हाइड्रॉक्साइड विलयन में घुलनशील होता है।
  • समीकरण:
    1. $Zn^\{2+\}(aq) + 2NH_4OH(aq) \rightarrow Zn(OH)_2(s) + 2NH_4^+(aq)$ (जिंक हाइड्रॉक्साइड का सफेद अवक्षेप)
    2. $Zn(OH)_2(s) + 4NH_3(aq) \rightarrow [Zn(NH_3)_4]^\{2+\}(aq) + 2OH^-(aq)$ (घुलनशील, रंगहीन टेट्रामिनज़िंक(II) संकुल आयन)
• क्षारीय माध्यम में हाइड्रोजन सल्फाइड (H_2S) गैस के साथ अभिक्रिया:
  • अवलोकन: जब $Zn^\{2+\}$ आयन युक्त उदासीन या अमोनियाकल (क्षारीय) विलयन से H_2S गैस गुजारी जाती है तो जिंक सल्फाइड का एक सफेद अवक्षेप बनता है। अम्लीय माध्यम में कोई अवक्षेप नहीं बनता है।
  • समीकरण: $Zn^\{2+\}(aq) + H_2S(g) + 2NH_4OH(aq) \rightarrow ZnS(s) + 2NH_4^+(aq) + 2H_2O(l)$ (जिंक सल्फाइड का सफेद अवक्षेप)