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氯化鋅 | |
IUPAC名 | |
別名 | 氯化鋅(II)、二氯化鋅 |
識別 | |
CAS號 | 7646-85-7 |
RTECS | ZH1400000 |
性質(zhì) | |
化學(xué)式 | ZnCl2 |
摩爾質(zhì)量 | 136.315 g·mol?1 |
外觀(guān) | 白色晶體 |
密度 | 2.907 g/cm3 |
熔點(diǎn) | 275 °C (548 K) |
沸點(diǎn) | 756 °C (1029 K) |
溶解度(水) | 432 g/100 mL (25 °C) |
結構 | |
晶體結構 | 有四種已知的結構,六方密堆積是無(wú)水狀態(tài)下唯一穩定的結構 |
配位幾何 | 四面體,氣態(tài)時(shí)為直線(xiàn)型 |
危險性 | |
歐盟危險性符號 刺激性 Xi 性 C | |
警示術(shù)語(yǔ) | R:34-50-53 |
安全術(shù)語(yǔ) | S:7/8-28-45-60-61 |
MSDS | 英文MSDS |
相關(guān)物質(zhì) | |
其他陰離子 | 氟化鋅、溴化鋅、碘化鋅 |
其他陽(yáng)離子 | 氯化銅、氯化鎘 |
若非注明,所有數據來(lái)自25 °C,100 kPa。 |
氯化鋅(ZnCl2)是氯和鋅的化合物,該名稱(chēng)亦用來(lái)稱(chēng)呼它的水合物。無(wú)色或白色,有極強的水溶性和吸濕性,甚至會(huì )潮解,應在干燥處密封儲存,避免與空氣中的水蒸氣接觸。
在紡織加工、焊接、化學(xué)合成等方面,氯化鋅有著(zhù)廣泛應用。
目錄
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結構和物性
氯化鋅是一種離子化合物,有同質(zhì)多晶現象,目前已發(fā)現四種晶體結構。但純氯化鋅只能形成δ型(六方密堆積),即在晶體中,每個(gè)鋅離子被4個(gè)氯離子成正四面體狀包圍。[1] 將它熔融后再冷卻可以得到玻璃狀的物質(zhì)。
氯化鋅還顯示出共價(jià)化合物的特性,如熔點(diǎn)低(275 °C)、易溶于乙醚等溶劑形成形如ZnCl2L2(其中L代表溶劑分子)的加合物。氯化鋅的濃水溶液(質(zhì)量分數高于64%)有能夠溶解淀粉、絲和纖維素的特殊性質(zhì),所以不能使用普通的濾紙來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。它屬于路易斯酸,強度中等,稀水溶液的pH值在4左右,6 mol/L的濃水溶液pH=1。[2] 當含水的氯化鋅被加熱時(shí),會(huì )水解成氯氧化物。
氯化鋅已知4種結晶水合物,以及至少一種堿式鹽如ZnOHCl。[1] 從氯化鋅水溶液中可以析出它的結晶水合物ZnCl2(H2O)n,以n=4為最主要的成分,其他的形態(tài)n值分別為1、1.5、2.5、3。[2] 水合的氯化鋅加熱后可得到ZnOHCl。
在水溶液中,無(wú)水、水合等各種晶體形態(tài)的氯化鋅均完全解離出Zn2+,以便制備其他鋅鹽。比如制備碳酸鋅:
ZnCl2(aq) + Na2CO3(aq) → ZnCO3(s) + 2 NaCl(aq)
由于各種氯化鋅及其他鹵化鋅、硫化鋅在水中一樣能完全解離,因而這些物質(zhì)在制備其他鋅鹽中與ZnCl2是等效的。
制備與提純
無(wú)水氯化鋅能夠通過(guò)鋅和氯化氫反應來(lái)制造。
Zn + 2 HCl(g) → ZnCl2(s) + H2↑(g)
水合的氯化鋅也能通過(guò)濃鹽酸與鋅反應得到,又可以使用氧化鋅或硫化鋅。
ZnS(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2S↑(l)
平時(shí)所能購買(mǎi)到的氯化鋅通常含有水和主要的水解產(chǎn)物:氯氧化鋅(zinc oxychloride)。一般通過(guò)以下步驟來(lái)提純:將100g的氯化鋅加入800mL的二惡烷中加熱,進(jìn)行分餾。趁熱進(jìn)行過(guò)濾,除去鋅粉,冷卻后氯化鋅變?yōu)榘咨恋?。而無(wú)水的氯化鋅則可以先在氯化氫氣流中加熱升華,然后在干燥的氮氣流中加熱到400°C。也可以將樣品通過(guò)二氯亞砜處理。[3]
用途
紡織加工方面
由于氯化鋅與絲綢、纖維素等材料的親和性,它可用作衣料的防火物質(zhì),也可用在織物氣味潔凈劑中。
焊接方面
氯化鋅可以攻擊金屬氧化物(MO)生成MZnOCl2,這就是它作為金屬焊劑的原理。ZnCl2溶解掉金屬表面的致密氧化層,使金屬裸露出來(lái)。[2] 將鋅箔片溶解在稀鹽酸中,直至不再產(chǎn)生氫氣,即得此種焊劑,因此它得名焊酸。由于其腐蝕性,如果工作后的殘余物不能清理干凈,就不能用焊酸作為焊劑,如焊電子元件時(shí)。
利用這一原理,ZnCl2還可以用于制造牙充填所用的氧化鎂水泥,某些品牌的漱口水也用它作活性成分。
[編輯] 化學(xué)合成方面
在化學(xué)合成中,氯化鋅作為一種中強路易斯酸,用途廣泛。它可以做費舍爾吲哚環(huán)合反應(A)的催化劑,[4]也可以催化活化芳香環(huán)上的傅-克?;磻?/span>(B)。[5][6]
制備染料熒光黃的經(jīng)典方法,就是用氯化鋅催化的傅-克?;磻?,原料是鄰苯二甲酸酐和雷索辛。[7]其中無(wú)水和水合的氯化鋅皆能催化。
ZnCl2和鹽酸組成的試劑叫盧卡斯試劑(Lucas reagent),用于伯醇和仲醇醇羥基的氯代,反應溫度130 °C。試劑中ZnCl2的加入提高了氯化氫的反應效率。對伯醇的反應一般通過(guò)SN2機理,而對仲醇則是SN1。
ZnCl2可以活化一些鹵原子的取代。如烯烴等弱親核試劑對苯甲基鹵、烯丙基鹵上的取代(見(jiàn)下圖)[8]、NaBH3CN對苯甲基鹵、烯丙基鹵、叔鹵原子的選擇性還原。
ZnCl2是合成許多有機鋅試劑的起始物。這些有機鋅試劑,一般通過(guò)有機鋰試劑或格林尼亞試劑的金屬交換反應制備,用于偶聯(lián)等反應,如與芳基鹵、乙烯基鹵進(jìn)行的根岸偶聯(lián)。[9]
ZnCl2與堿金屬烯醇鹽生成的鋅烯醇鹽可以在羥醛縮合時(shí)控制手性。如下圖[10],由于鋅的存在,形成了螯合環(huán),體積較大的苯環(huán)傾向于占據“平伏”的位置,即“反式”構型,產(chǎn)物中“反式”(threo)與“順式”(erythro)比例為5:1。相比之下,反應機理中沒(méi)有螯合環(huán)時(shí),“順式”“反式”產(chǎn)物的比例為1:1。
安全事項
有腐蝕性和刺激性。操作時(shí)戴好防護眼鏡、手套,注意避免與無(wú)水氯化鋅接觸,這一類(lèi)無(wú)水金屬鹵化物水解時(shí)都會(huì )放熱。
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