पुनरावलोकन मार्गदर्शक: जस्त (Zn) ची महत्त्वाची संयुगे

जस्ताच्या प्रमुख संयुगांची ओळख

जस्त (Zn) हे एक d-ब्लॉक मूलद्रव्य आहे, जे त्याच्या संयुगांमध्ये प्रामुख्याने +2 ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवते. त्याची संयुगे विविध औद्योगिक प्रक्रिया, औषधोपचार आणि रसायनशास्त्रात अभिकर्मक (reagents) म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. उच्च माध्यमिक परीक्षांमध्ये सामान्यतः विचारल्या जाणाऱ्या जस्ताच्या प्रमुख संयुगांमध्ये झिंक ऑक्साईड, झिंक सल्फेट आणि झिंक हायड्रॉक्साईड यांचा समावेश होतो, जे सर्व भिन्न रासायनिक गुणधर्म आणि उपयोग दर्शवतात.

झिंक ऑक्साईड (ZnO)

झिंक ऑक्साईड हे जस्ताच्या सर्वात महत्त्वाच्या अजैविक संयुगांपैकी एक आहे.

रासायनिक सूत्र

ZnO

सामान्य नावे

झिंक व्हाईट, फिलॉसॉफर्स वूल

प्रयोगशाळेतील तयारी

1. झिंक कार्बोनेट गरम करून: जेव्हा झिंक कार्बोनेट गरम केले जाते, तेव्हा ते विघटित होऊन झिंक ऑक्साईड आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार करते. ZnCO₃(s) \xrightarrow\{\Delta\} ZnO(s) + CO₂(g)

2. हवेत झिंक धातू गरम करून (औद्योगिक पद्धत): जेव्हा झिंक धातू गरम केला जातो, तेव्हा तो ऑक्सिजनशी अभिक्रिया करून झिंक ऑक्साईड तयार करतो. 2Zn(s) + O₂(g) \xrightarrow\{\Delta\} 2ZnO(s)

गुणधर्म आणि अभिक्रिया

• स्वरूप: खोलीच्या तापमानाला पांढरा घन पदार्थ, गरम केल्यावर पिवळा होतो आणि थंड झाल्यावर पुन्हा पांढरा होतो (थर्मोक्रोमिझम).
• उभयधर्मी स्वरूप (Amphoteric Nature): झिंक ऑक्साईड आम्ल आणि तीव्र आम्लारी (strong bases) या दोन्हींशी अभिक्रिया करते.
  • आम्लांसोबत अभिक्रिया: ZnO(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl₂(aq) + H₂O(l)
  • तीव्र आम्लारींसोबत अभिक्रिया (उदा. सोडियम हायड्रॉक्साईड): ZnO(s) + 2NaOH(aq) + H₂O(l) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq) (सोडियम टेट्राहायड्रॉक्सोझिंकेट(II)) पर्यायी, सांद्रित स्थितीत: ZnO(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂ZnO₂(aq) + H₂O(l) (सोडियम झिंकेट)
• क्षपण (Reduction): उच्च तापमानावर कार्बनद्वारे झिंक धातूमध्ये त्याचे क्षपण (reduction) केले जाऊ शकते. ZnO(s) + C(s) \xrightarrow\{\Delta\} Zn(s) + CO(g)

झिंक सल्फेट (ZnSO₄·7H₂O)

झिंक सल्फेट हे जस्ताचे एक सामान्य मीठ आहे, जे विविध उपयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

रासायनिक सूत्र

ZnSO₄·7H₂O (हेप्टाहायड्रेट, सामान्यतः व्हाईट व्हिट्रिऑल म्हणून ओळखले जाते) निर्जल स्वरूप: ZnSO₄

तयारीची प्रक्रिया

1. झिंक धातू आणि सौम्य सल्फ्युरिक आम्लापासून: झिंक धातू सौम्य सल्फ्युरिक आम्लाशी अभिक्रिया करून झिंक सल्फेट आणि हायड्रोजन वायू तयार करतो. Zn(s) + H₂SO₄(aq) \rightarrow ZnSO₄(aq) + H₂(g)

2. झिंक ऑक्साईड आणि सौम्य सल्फ्युरिक आम्लापासून: झिंक ऑक्साईड सौम्य सल्फ्युरिक आम्लाशी अभिक्रिया करून झिंक सल्फेट आणि पाणी तयार करते. ZnO(s) + H₂SO₄(aq) \rightarrow ZnSO₄(aq) + H₂O(l)

गुणधर्म आणि परीक्षेच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या अभिक्रिया

• स्वरूप: पांढरा स्फटिकमय घन पदार्थ, इफ्लुरेसेंट (हवेच्या संपर्कात आल्यावर स्फटिकीकरणाचे पाणी गमावतो).
• औष्णिक विघटन:
  • गरम केल्यावर, हेप्टाहायड्रेट त्याचे स्फटिकीकरणाचे पाणी गमावून निर्जल झिंक सल्फेट तयार करते. ZnSO₄·7H₂O(s) \xrightarrow\{\Delta, \text\{ ~280°C\}\} ZnSO₄(s) + 7H₂O(g)
  • निर्जल झिंक सल्फेटला आणखी तीव्र गरम केल्यास त्याचे विघटन होऊन झिंक ऑक्साईड, सल्फर डायऑक्साइड आणि ऑक्सिजन तयार होतात. 2ZnSO₄(s) \xrightarrow\{\Delta, \text\{ ~750°C\}\} 2ZnO(s) + 2SO₂(g) + O₂(g)
• आम्लारींसोबत अभिक्रिया: जेव्हा झिंक सल्फेटच्या द्रावणात आम्लारी (alkali) मिसळले जाते, तेव्हा झिंक हायड्रॉक्साईडचा पांढरा अवक्षेप (precipitate) तयार होतो. ZnSO₄(aq) + 2NaOH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + Na₂SO₄(aq) हा अवक्षेप उभयधर्मी (amphoteric) असतो आणि जास्त प्रमाणात तीव्र आम्लारीमध्ये विरघळून एक विद्राव्य संमिश्र (soluble complex) तयार करतो: Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq) (सोडियम टेट्राहायड्रॉक्सोझिंकेट(II))
• गुणात्मक विश्लेषण (Zn²⁺ आयनांसाठी चाचणी):
  • अमोनियम हायड्रॉक्साईड सोबत: झिंक सल्फेटच्या द्रावणात अमोनियम हायड्रॉक्साईड मिसळल्यावर झिंक हायड्रॉक्साईडचा पांढरा जिलेटिनस अवक्षेप मिळतो, जो जास्त प्रमाणात अमोनियम हायड्रॉक्साईडमध्ये विरघळून एक विद्राव्य टेट्राअमाइनझिंक(II) संमिश्र तयार करतो. 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)
  • हायड्रोजन सल्फाईड (H₂S) सोबत: आम्लयुक्त माध्यमात (acidic medium) कोणताही अवक्षेप नाही. आम्लारीयुक्त (basic) किंवा अमोनियायुक्त (ammoniacal) माध्यमात, झिंक सल्फाईड (ZnS) चा पांढरा अवक्षेप तयार होतो. Zn²⁺(aq) + H₂S(g) + 2NH₄OH(aq) \rightarrow ZnS(s) + 2NH₄⁺(aq) + 2H₂O(l)

झिंक हायड्रॉक्साईड (Zn(OH)₂)

झिंक हायड्रॉक्साईड हे जस्ताचे एक महत्त्वाचे उभयधर्मी (amphoteric) हायड्रॉक्साईड आहे.

रासायनिक सूत्र

Zn(OH)₂

तयारी

1. झिंक लवणाच्या द्रावणात विद्राव्य आम्लारी मिसळून: जेव्हा सोडियम हायड्रॉक्साईड किंवा अमोनियम हायड्रॉक्साईडसारखा विद्राव्य आम्लारी (soluble base) झिंक लवणाच्या द्रावणात (उदा. झिंक क्लोराईड, झिंक सल्फेट) मिसळला जातो, तेव्हा झिंक हायड्रॉक्साईडचा पांढरा जिलेटिनस अवक्षेप तयार होतो. ZnCl₂(aq) + 2NaOH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + 2NaCl(aq) ZnSO₄(aq) + 2NH₄OH(aq) \rightarrow Zn(OH)₂(s) + (NH₄)₂SO₄(aq)

गुणधर्म आणि अभिक्रिया

• स्वरूप: पांढरा जिलेटिनस अवक्षेप.
• उभयधर्मी स्वरूप (Amphoteric Nature): झिंक हायड्रॉक्साईड आम्ल आणि तीव्र आम्लारी (strong bases) या दोन्हींशी अभिक्रिया करते.
  • आम्लांसोबत अभिक्रिया: Zn(OH)₂(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl₂(aq) + 2H₂O(l)
  • तीव्र आम्लारींसोबत अभिक्रिया (उदा. अतिरिक्त NaOH): Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na₂[Zn(OH)₄](aq) (सोडियम टेट्राहायड्रॉक्सोझिंकेट(II), विद्राव्य)
  • अमोनियासोबत अभिक्रिया (अतिरिक्त NH₄OH): Zn(OH)₂(s) + 4NH₄OH(aq) \rightarrow [Zn(NH₃)₄](OH)₂(aq) + 4H₂O(l) (टेट्राअमाइनझिंक(II) हायड्रॉक्साईड, विद्राव्य संमिश्र)

तुलनात्मक गुणधर्म: जस्ताची महत्त्वाची संयुगे

संयुग	रासायनिक सूत्र	स्वरूप	विद्राव्यता (पाण्यात)	प्रमुख वैशिष्ट्ये
झिंक ऑक्साईड	ZnO	उभयधर्मी	अविद्राव्य	पांढरा घन, गरम केल्यावर पिवळा होतो; रंगद्रव्य
झिंक सल्फेट	ZnSO₄·7H₂O (हायड्रेट)	तीव्र आम्ल/आम्लारीचे मीठ	विद्राव्य	व्हाईट व्हिट्रिऑल; इफ्लुरेसेंट; Zn²⁺ आयनांचा स्रोत
झिंक हायड्रॉक्साईड	Zn(OH)₂	उभयधर्मी	अविद्राव्य (अवक्षेप)	पांढरा जिलेटिनस अवक्षेप; जास्त प्रमाणात आम्लारी/अमोनियामध्ये विरघळतो
झिंक क्लोराईड	ZnCl₂	आम्लयुक्त (जलमय)	अत्यंत विद्राव्य	डेलिक्वेसेंट; लुईस आम्ल; सोल्डरिंगमध्ये फ्लक्स म्हणून वापरले जाते