జింక్ (Zn) - రసాయన ధర్మాలు & చర్యలు

రసాయన ధర్మాల అవలోకనం

జింక్ (Zn) అణు సంఖ్య 30 కలిగిన ఒక d-బ్లాక్ మూలకం. ఇది విభిన్న ఆక్సీకరణ స్థితిని ప్రదర్శిస్తుంది, కానీ దాని స్థిరమైన $d^\{10\}$ ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ కారణంగా ఇది ప్రధానంగా +2 ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఉంటుంది.

• చర్యాశీలత శ్రేణిలో స్థానం: జింక్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ (చర్యాశీలత) శ్రేణిలో హైడ్రోజన్ పైన ఉంటుంది, ఇది సజల ఆమ్లాలు మరియు నీటి ఆవిరి నుండి హైడ్రోజన్‌ను తొలగించే సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.
• ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ: పాలింగ్ స్కేల్‌లో దీని ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ సుమారు 1.65, ఇది అధిక ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకాలతో సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచే ధోరణిని సూచిస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది ప్రధానంగా దాని +2 స్థితిలో అయానిక్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.
• సాధారణ చర్యాశీలత: జింక్ ఒక మధ్యస్థ చర్యాశీలత గల లోహం. ఇది ఉభయధార్మికమైనది (amphoteric), ఆమ్లాలు మరియు బలమైన క్షారాలు రెండింటితో చర్య జరిపి హైడ్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది సులభంగా తన రెండు వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయి $Zn^\{2+\}$ అయాన్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.

గాలి మరియు ఆక్సిజన్ చర్య

జింక్ గాలి/ఆక్సిజన్‌తో వేడి చేసినప్పుడు చర్య జరిపి జింక్ ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, దాని ఉపరితలంపై జింక్ ఆక్సైడ్ యొక్క సన్నని, రక్షిత పొర ఏర్పడి తదుపరి తుప్పు పట్టడాన్ని (నిష్క్రియం) నిరోధిస్తుంది.

• గాలి/ఆక్సిజన్‌తో చర్య (వేడి చేసినప్పుడు): $2Zn(s) + O_2(g) \xrightarrow\{\text\{heat\}\} 2ZnO(s)$ (జింక్ ఆక్సైడ్ వేడిగా ఉన్నప్పుడు పసుపు రంగులో ఉంటుంది మరియు చల్లబడినప్పుడు తెల్లగా మారుతుంది.)

నీరు మరియు నీటి ఆవిరి చర్య

నీటితో జింక్ చర్య ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

• చల్లటి నీటితో చర్య: జింక్ చల్లటి లేదా మరిగే నీటితో చర్య జరపదు.
• నీటి ఆవిరితో చర్య: ఎరుపు రంగులో వేడి చేయబడినప్పుడు, జింక్ నీటి ఆవిరితో చర్య జరిపి జింక్ ఆక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది. $Zn(s) + H_2O(g) \xrightarrow\{\text\{heat\}\} ZnO(s) + H_2(g)$

ఆమ్లాలు మరియు క్షారాల చర్య

జింక్, ఉభయధార్మిక లోహం కాబట్టి, ఆమ్లాలు మరియు బలమైన క్షారాలు రెండింటితో చర్య జరుపుతుంది.

ఆమ్లాల చర్య

జింక్ సజల ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి హైడ్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలతో, ఉత్పత్తులు ఆమ్ల గాఢతపై ఆధారపడి మారుతూ ఉంటాయి.

• సజల హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) తో: $Zn(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)$
• సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం (H_2SO_4) తో: $Zn(s) + H_2SO_4(aq) \rightarrow ZnSO_4(aq) + H_2(g)$
• చాలా సజల నైట్రిక్ ఆమ్లం (HNO_3) తో: $4Zn(s) + 10HNO_3(very\ dilute) \rightarrow 4Zn(NO_3)_2(aq) + NH_4NO_3(aq) + 3H_2O(l)$ (గమనిక: నైట్రేట్ క్షయీకరణ ఉత్పత్తి గాఢతతో మారుతుంది. తక్కువ సజల HNO3 తో, NO లేదా N2O వంటి నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్‌లు ఏర్పడవచ్చు.)
• గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం (H_2SO_4) తో (వేడి): $Zn(s) + 2H_2SO_4(conc.) \rightarrow ZnSO_4(aq) + SO_2(g) + 2H_2O(l)$
• గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం (HNO_3) తో (వేడి): $Zn(s) + 4HNO_3(conc.) \rightarrow Zn(NO_3)_2(aq) + 2NO_2(g) + 2H_2O(l)$

క్షారాల చర్య

జింక్ బలమైన క్షారాలతో (ఉదా., NaOH, KOH) చర్య జరిపి కరిగే జింకేట్ కాంప్లెక్స్‌లను మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది.

• సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH) తో: $Zn(s) + 2NaOH(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4](aq) + H_2(g)$ (సోడియం టెట్రాహైడ్రాక్సోజింకేట్(II))

$Zn^\{2+\}$ అయాన్‌ల కోసం ముఖ్యమైన ప్రయోగశాల పరీక్ష/గుర్తింపు చర్యలు

జింక్ అయాన్‌లు ($Zn^\{2+\}$) సాధారణంగా నిర్దిష్ట కారకాలతో వాటి లక్షణ చర్యల ద్వారా గుణాత్మక విశ్లేషణలో గుర్తించబడతాయి.

• సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH) ద్రావణంతో చర్య:
  • పరిశీలన: తెల్లటి జిగురు వంటి అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది, ఇది అధిక సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణంలో కరుగుతుంది.
  • సమీకరణాలు:
    1. $Zn^\{2+\}(aq) + 2OH^-(aq) \rightarrow Zn(OH)_2(s)$ (జింక్ హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క తెల్లటి అవక్షేపం)
    2. $Zn(OH)_2(s) + 2OH^-(aq) \rightarrow [Zn(OH)_4]^\{2-\}(aq)$ (కరిగే, రంగులేని టెట్రాహైడ్రాక్సోజింకేట్(II) కాంప్లెక్స్ అయాన్)
• అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్ (NH_4OH) ద్రావణంతో చర్య:
  • పరిశీలన: తెల్లటి జిగురు వంటి అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది, ఇది అధిక అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణంలో కరుగుతుంది.
  • సమీకరణాలు:
    1. $Zn^\{2+\}(aq) + 2NH_4OH(aq) \rightarrow Zn(OH)_2(s) + 2NH_4^+(aq)$ (జింక్ హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క తెల్లటి అవక్షేపం)
    2. $Zn(OH)_2(s) + 4NH_3(aq) \rightarrow [Zn(NH_3)_4]^\{2+\}(aq) + 2OH^-(aq)$ (కరిగే, రంగులేని టెట్రాఅమ్మైన్‌జింక్(II) కాంప్లెక్స్ అయాన్)
• ఆల్కలైన్ మాధ్యమంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ (H_2S) వాయువుతో చర్య:
  • పరిశీలన: $Zn^\{2+\}$ అయాన్‌లను కలిగి ఉన్న తటస్థ లేదా అమ్మోనియాకల్ (ఆల్కలైన్) ద్రావణం గుండా H_2S వాయువును పంపినప్పుడు జింక్ సల్ఫైడ్ యొక్క తెల్లటి అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది. ఆమ్ల మాధ్యమంలో అవక్షేపం ఏర్పడదు.
  • సమీకరణం: $Zn^\{2+\}(aq) + H_2S(g) + 2NH_4OH(aq) \rightarrow ZnS(s) + 2NH_4^+(aq) + 2H_2O(l)$ (జింక్ సల్ఫైడ్ యొక్క తెల్లటి అవక్షేపం)