Zinkforbindelser

Zinkforbindelser er kemiske forbindelser, der indeholder zink element tilhører gruppe 12 i det periodiske system. Oxidationstrin fleste forbindelser er 2, oxidationstilstand de andre elementer i gruppen. Zink kan klassificeres som post-overgangen element, fordi zink har en lignende kobber repræsentativt element eller kemisk opførsel. Mange zinksalte er isomorf med magnesiumsalte, fordi den ioniske radier af kationerne er meget ens. Zink formular mange komplekse; metallo-proteiner indeholdende zink er almindelige i biologiske systemer

Hovedtræk

Zinkatomer har en elektron konfiguration af 3d4s. Når forbindelser 2+ oxidationstrin dannes, er de to elektroner mistet s, således at zinkionen har nøgne elektronkonfiguration 3d. Dette muliggør dannelsen af ​​fire kovalente bindinger ved at acceptere fire elektronpar og dermed opfylde Oktetreglen. Stereokemien er tetraedrisk og links kan beskrives som sp hybrid orbitaler dannet af zinkion. Nogle eksempler er vist i oxid, ZnO og sulfid, ZnS, hvor oxid og sulfidioner også tetraedrisk forbundet til fire zinkioner. Mange koordinationskomplekser som ZnCl4 er tetrahedral. De tetraedrisk koordinerede zink-metalloproteaser, der findes i enzymer, såsom kulsyreanhydrase. Men de kan også danne komplekser med koordinering nummer seks ved hjælp af tomme 4d orbitaler for at danne hybrid orbitaler SPD. Ion [Zn6, som opstår, når et zinksalt opløses i vand, har en oktaedrisk struktur.

Mange zinksalte er isomorfe salte tilsvarende salte af magnesium, på grund af det faktum, at Zn og Mg er næsten identiske ioniske radier. Dette sker på grund af sammentrækning af blok d. Mens calcium er noget større end magnesium, der er en støt fald i størrelse med stigende atomnummer fra calcium til zink. Tilfældigt, ionradien af ​​zink er næsten lig med magnesium. I de fleste andre henseender kemien af ​​zink er mere lig kemien af ​​kobber, dens nabo i det periodiske system, som har færre elektroner. Men mens Cu er klassificeret som en ion af overgangsmetal ved sin elektron konfiguration 3d, hvor der er et lag eller niveau d ufuldstændig, Zn bedst betragtes som en ion repræsenterer post-overgangselement. Det periodiske system af IUPAC zink ligger i blok d.

Nogle zinkforbindelser 1+ oxidationstrin er kendte forbindelser med formel RZn2R og indeholder en Zn-Zn analogt til at binde metal-kviksølv i metalioner HG2. I denne henseende zink det svarer til magnesium i magnesiumforbindelser, der lavvalent indeholdende Mg kendt link - Mg.

Alle zinkforbindelse er ikke kendt med forskellige oxidationstrin på 2+ eller 1 +. Beregningerne viser, at det er usandsynligt at være en zinkforbindelse med oxidationstrin 4+. Mens højere oxidationstrin er stabile i de tungere elementer i en gruppe, er forbindelsen kviksølv fluorid, HgF4, eksisterer kun 4 K i en vifte af neon / argon.

Farve og magnetisme

Zinkforbindelser såsom forbindelserne ifølge de repræsentative elementer er farveløse i deres flertal. Undtagelser opstår, når forbindelsen indeholder en anion eller ligand farvet. Zinkselenid er imidlertid gul, fordi overgange i belastning overførsel, og er zink telluride brun af samme grund. Zinkoxid bliver gul, når det opvarmes på grund af tabet af nogle oxygenatomer og dannelsen af ​​en defekt i strukturen.

Forbindelser, der indeholder zink og andre metaller er diamagnetiske alle.

Reaktivitet metal

Zink er et stærkt reduktionsmiddel med en standard redoxpotentiale -0,76 V. ren zink hurtigt skæmmer i luft, hvorved der dannes et passivt lag basisk zinkcarbonat Zn56CO3. Omsætningen af ​​zink med vand forhindres af det passive lag. Når dette lag er gennemtrængt af syrer, såsom saltsyre og svovlsyre forløber reaktionen med udvikling af hydrogengas.

Hydrogenioner reduceres til at acceptere en elektron fra et reduktionsmiddel. Den metalliske zink oxideres. Sammenlægningen med kviksølv, og reducering Jones også ødelægger det passive lag. Zink reagerer med både alkali og syre. Ikke direkte reagerer med oxiderende metaller, såsom halogen og chalcogen elementer til dannelse af binære forbindelser.

Binære forbindelser

Zinkoxid, ZnO, er den vigtigste blandt zinkforbindelser fremstillet med en bred vifte af anvendelser. Krystalliserer med wurtzite struktur. Det er amfotere, opløses i syre til en vandig opløsning af Zn-ioner og alkali for at give tetraedriske hydroxoliganden komplekse ligander,. Zinkhydroxid, Zn 2 er amfotert.

Zinksulfid, ZnS, krystalliserer i to nært beslægtede strukturer, struktur og zink blende wurtzite struktur, som fælles strukturer af forbindelser med formlen MA. Både S og Zn er tetraedrisk koordineret af andre ioner. En nyttig egenskab af ZnS er dens phosphorescens. De andre chalcogenider, ZnSe og ZnTe, har anvendelser i elektronik og optik.

Af de fire halogenider, at ZnF 2 har den ioniske karakter, mens den anden, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2 og har relativt lave smeltepunkter og anses for at have mere covalent karakter. Negative ioner af gruppens nitrogen, Zn3N2, Zn3P2, Zn3Sb2 Zn3As2 og har forskellige applikationer. Andre binære forbindelser er zinkperoxid ZnO2, ZnH2 hydrid og ZnC2 hårdmetal.

Salte

Zn2 nitrat 2 er ZnSO4 sulfat, fosfat Zn32, ZnCrO4 chromat, arsenit 2 og Zn2 arsenat octahydrat H2O • 8 er eksempler på andre fælles uorganisk zink. De to sidstnævnte forbindelser anvendes i insekticider og træbeskyttelsesmidler. En af de enkleste eksempler på en organisk forbindelse af zink er Zn2 acetat, som har flere medicinske anvendelser. Zinksalte er generelt fuldstændig dissocieret. I en vandig opløsning forekommer undtagelser, når anionen kan danne et kompleks, som i tilfælde af zinksulfat, der kan danne komplekset.

Resorts

Den mest almindelige struktur er tetraedrisk zink kompleks, som er klart forbundet med den kendsgerning, at Oktetreglen i disse tilfælde er tilfreds. Der er dog sjældent sammenlignelige med dem for andre overgangselementer octahedrale komplekser. Zn-ion acceptor er et klasse A rangordning ahrLand, Chatt og Davies, og danner således stærkere komplekser med donor- atomer af anden periode, oxygen eller nitrogen, med svovl eller fosfor. I form af HSAB teorien, Zn-ion er en stærk syre.

I en vandig opløsning af en oktaedrisk kompleks, er den fremherskende art. Vandige opløsninger af zinksalte er lidt sure, fordi metalioner i vandig opløsning er genstand for hydrolyse med pKa på ca. 5, afhængigt af betingelserne.

Hydrolyse forklarer, hvorfor er let at opnå basiske salte såsom grundlæggende zinkacetat og zink grundlæggende carbonat, Zn34.H2O. Hydrolysen forholdet er den store tæthed af elektrisk ladning i zink, der fortrænger en OH elektroner link koordineret vandmolekyle og et hydrogen ion frigivet. Den polariserende effekt af Zn er en del af årsagen ligger i zink enzymer såsom carbonanhydrase.

De er ikke kendt fluorid komplekser, men kan fremstilles komplekser med andre halogenider og pseudohalogenider, og. Sagen illustrerer thiocyanat komplekse karakter klasse A zinkioner, som det er isomer bundet til N-atomet i modsætning til, hvor er fastgjort til atomet S. Ser acceptor klasse-A ikke forhindre dannelsen kompleks med svovl donoratomer, som i zinkdithiophosphat og komplekse zinkfingre.

Acetylacetonat kompleks, Zn2 interessant. Som liganden er bidentat kunne forvente en tetraedrisk struktur. Men forbindelsen er faktisk en trimer, Zn36, hvor hver Zn-ion er koordineret med fem oxygenatomer i en forvrænget trigonal bipyramid struktur. Andre strukturer med koordinationstal 5 kan modificeres ved valget af ligander med specifikke stereokemiske krav. For eksempel, terpyridin, er en tridentatligand kompleks. Et andet eksempel kan involvere en ligand som trisamin stativ. Zinkcyanid sammensatte, Zn2, har KOORDINERING 2. vedtager en polymer struktur bestående af tetraedriske centre zinkcyanid ligander følgeskab af broen. Cyanid-gruppen viser ændringen forende med enhver zinkatom har fra 1 til 4 carbonatomer naboer, mens andre er nitrogenatomer. Disse to eksempler illustrerer vanskeligheden ved vedrørende strukturen gange støkiometrien.

En koordinering nummer 2 aoparece i Zn2 amid; liganden er så stort, at der ikke er nok plads til mere end to af dem

Bio-kompleks

Et stort antal zinkholdige metalloprotease enzymer. Også mange proteiner indeholder zink, af strukturelle grunde. Zinkionen er tilvejebragt i samarbejde 4 med mindst tre ligander aminosyresidekæder. Imidazolnitrogenet histidin sidekæde er en fælles ligand. Følgende er typiske eksempler på de to typer af zink-protein-kompleks.

I det aktive sted af kulsyreanhydrase hviler en zinkion er koordineret med tre histidinrester. Den fjerde er optaget af et vandmolekyle, som er stærkt polariseret og hydrolyse. Når carbondioxid kommer ind i det aktive sted, er det udsat for nukleofilt angreb af oxygenatom, der bærer en delvis negativ ladning eller en samlet negativ ladning, hvis vandmolekylet dissocierer. CO2 bliver hurtigt en bicarbonation.

Nogle peptidaser, f.eks glutamat carboxypeptidase II menes at virke på lignende måde med zinkioner fremme dannelsen af ​​et nukleofilt reagens.

Zinkfinger-motivet er en stiv underkonstruktion af et protein, som letter binding af protein til et andet molekyle, såsom DNA. I dette tilfælde er de fire koordinationspositioner besat af cystein- og histidinrester. Den tetraedriske geometri omkring zinkion grænser fragment α-helix og en antiparallel β ark fragment af en bestemt orientering i forhold til hinanden.

Magnesiumioner, som har en højere koncentration i biologiske væsker, kan ikke udføre disse funktioner, fordi deres komplekser er meget svagere end dem af zink.

Organometalliske zinkforbindelser

Organozinkforbindelser indeholder zink-carbon covalente bindinger. Den diethylzink 2Zn) blev først syntetiseret i 1848 ved at omsætte zink og ethyliodid og den første forbindelse, der var kendt som indeholder en metal-carbon sigma binding. I lang tid var det et mysterium, hvorfor kobber ikke udgør en analog forbindelse. I 1980'erne finder jeg årsagen: zinkforbindelsen ikke lider reaktionen af ​​beta hydrid udligning i position, mens kobber forbindelse, en overgang metal, gør. Alquilcinc forbindelser indeholdende arylzinc kæde og C-Zn-C. Fordi centrum zink koordineret umættet, forbindelsen er en potent elektrofil. Faktisk forbindelser med lav molekylvægt spontant antændes ved kontakt med luft og straks destrueres ved reaktion med vandmolekyler. Anvendelsen af ​​forbindelser med alquilcinc er stort set blevet erstattet ved anvendelse af mere håndterbare Grignard-reagenser. Dette viser en ny forbindelse mellem kemien af ​​zink og magnesium.

Zinkcyanid, Zn2, anvendes som katalysator i visse organiske reaktioner.

Zink organometalliske forbindelser indeholdende metal-metal obligationer. En forbindelse af denne klasse er decametildizincoceno.

Forrige artikel Zabern krise
Næste artikel Zalău