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氯化鋅-百科知識

 

氯化鋅--維基百科知識

 

氯化鋅

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氯化鋅

IUPAC名
氯化鋅

別名

氯化鋅(II)、二氯化鋅

識別

CAS號

7646-85-7

RTECS

ZH1400000

性質

化學式

ZnCl2

摩爾質量

136.315 g·mol1

外觀

白色晶體

密度

2.907 g/cm³

熔點

275 °C (548 K)

沸點

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,六方密堆積是無水狀態下唯一穩定的結構

配位幾何

四面體,氣態時為直線型

危險性

歐盟危險性符號

刺激性刺激性 Xi

腐蝕性C

警示術語

R:34-50-53

安全術語

S:7/8-28-45-60-61

MSDS

英文MSDS

相關物質

其他陰離子

氟化鋅、溴化鋅、碘化鋅

其他陽離子

氯化銅、氯化鎘

若非注明,所有數據來自25 °C,100 kPa。

 

氯化鋅(ZnCl2)是氯和鋅的化合物,該名稱亦用來稱呼它的水合物。無色或白色,有極強的水溶性和吸濕性,甚至會潮解,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、化學合成等方面,氯化鋅有著廣泛應用。

目錄

  • 1 結構和物性
  • 2 制備與提純
  • 3 用途
    • 3.1 紡織加工方面
    • 3.2 焊接方面
    • 3.3 化學合成方面
  • 4 安全事項
  • 5 參考
  • 6 外部鏈接

 

 結構和物性

氯化鋅是一種離子化合物,有同質多晶現象,目前已發現四種晶體結構。但純氯化鋅只能形成δ型(六方密堆積),即在晶體中,每個鋅離子被4個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。

氯化鋅還顯示出共價化合物的特性,如熔點低(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(質量分數高于64%)有能夠溶解淀粉、絲和纖維素的特殊性質,所以不能使用普通的濾紙來進行過濾。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,會水解成氯氧化物。

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,無水、水合等各種晶體形態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,因而這些物質在制備其他鋅鹽中與ZnCl2是等效的。

 制備與提純

無水氯化鋅能夠通過鋅和氯化氫反應來制造。

Zn + 2 HCl(g) → ZnCl2(s) + H2↑(g)

水合的氯化鋅也能通過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)

平時所能購買到的氯化鋅通常含有水和主要的水解產物:氯氧化鋅(zinc oxychloride)。一般通過以下步驟來提純:將100g的氯化鋅加入800mL的二惡烷中加熱,進行分餾。趁熱進行過濾,除去鋅粉,冷卻后氯化鋅變為白色沉淀。而無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,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。[2] 將鋅箔片溶解在稀鹽酸中,直至不再產生氫氣,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。

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] 化學合成方面

在化學合成中,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合反應(A)的催化劑,[4] 也可以催化活化芳香環上的傅-克;磻(B)。[5][6]

 

 

制備染料熒光黃的經典方法,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,用于偶聯等反應,如與芳基鹵、乙烯基鹵進行的根岸偶聯。[9]

 

 

ZnCl2與堿金屬烯醇鹽生成的鋅烯醇鹽可以在羥醛縮合時控制手性。如下圖[10],由于鋅的存在,形成了螯合環,體積較大的苯環傾向于占據“平伏”的位置,即“反式”構型,產物中“反式”(threo)與“順式”(erythro)比例為5:1。相比之下,反應機理中沒有螯合環時,“順式”“反式”產物的比例為1:1。

 

 

 安全事項

有腐蝕性和刺激性。操作時戴好防護眼鏡、手套,注意避免與無水氯化鋅接觸,這一類無水金屬鹵化物水解時都會放熱。

 

 

ZnCl2 aldol.gif

 

 

ZnCl2 Negishi.gif

 

 

ZnCl2 benzylation.gif

 

 

ZnCl2 Lucas.gif

 

 

ZnCl2 fluorescein.png

 

 
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