氯化锌
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| 氯化锌 | |
|---|---|
 水合氯化锌晶体 |
|
| 一般 | |
| 系统名称 | 氯化锌 |
| 其它名称 | 氯化锌（II）
二氯化锌 |
| 分子式 | ZnCl2 |
| 分子量 | 136.29 g/mol |
| 外观 | 白色晶体 |
| CAS号 | [7646-85-7] |
| 物性 | |
| 密度 | 2.907 g/cm3 |
| 溶解度 | 水: 432 g/100 cm3 (25 °C)
乙醇: 100 g/100 cm3 (12.5 °C) 丙酮: 可溶 乙醚: 易溶 |
| 熔点 | 275 °C (548 K) |
| 沸点 | 756 °C (1029 K) |
| 结构 | |
| 配位结构 | 四面体4配位
气态为线形分子 |
| 晶体结构 | 已知4种结构
无水条件下， 只有δ型（六方密堆积） 能稳定形成 |
| 水合物 | 多种 |
| 危险性 | |
| MSDS | 氯化锌的MSDS |
| 欧盟危险品分类 | 刺激性(I) 腐蚀性(C) |
| NFPA 704 |
0
3
0
|
| R术语 | R34, R50, R53 |
| S术语 | S7/8, S28, S45, S60, S61 |
| RTECS号 | ZH1400000 |
| 类似物质 | |
| 阳离子相同 | 氟化锌
溴化锌 碘化锌 |
| 阴离子相同 | 氯化铜 |
氯化锌（ZnCl2）是氯和锌的化合物，该名称亦用来称呼它的水合物。无色或白色，有极强的水溶性和吸湿性，甚至会潮解，应在干燥处密封储存，避免与空气中的水蒸气接触。
在纺织加工、焊接、化学合成等方面，氯化锌有着广泛应用。
目录 |
[编辑] 结构和物性
氯化锌是一种离子化合物，有同质多晶现象，目前已发现四种晶体结构。但纯氯化锌只能形成δ型（六方密堆积），即在晶体中，每个锌离子被4个氯离子成正四面体状包围。[1]将它熔融后再冷却可以得到玻璃状的物质。
氯化锌还显示出共价化合物的特性，如熔点低(275 °C)、易溶于乙醚等溶剂形成形如ZnCl2L2（其中L代表溶剂分子）的加合物。氯化锌的浓水溶液（质量分数高于64%）有能够溶解淀粉、丝和纤维素的特殊性质，所以不能使用普通的滤纸来进行过滤。它属于路易斯酸，强度中等，稀水溶液的pH值在4左右，6 mol/L的浓水溶液pH=1。[2]当含水的氯化锌被加热时，会水解成氯氧化物。
氯化锌已知4种结晶水合物，以及至少一种碱式盐如ZnOHCl。[1]从氯化锌水溶液中可以析出它的结晶水合物ZnCl2(H2O)n，以n=4为最主要的成分，其他的形态n值分别为1、1.5、2.5、3。[2]水合的氯化锌加热后可得到ZnOHCl。
在水溶液中，无水、水合等各种晶体形态的氯化锌均完全解离出Zn2+，以便制备其他锌盐。比如制备碳酸锌：
ZnCl2(aq) + Na2CO3(aq) → ZnCO3(s) + 2 NaCl(aq)
由于各种氯化锌及其他卤化锌、硫化锌在水中一样能完全解离，因而这些物质在制备其他锌盐中与ZnCl2是等效的。
[编辑] 制备与提纯
Zn + 2 HCl(g) → ZnCl2(s) + H2(g)
水合的氯化锌也能通过浓盐酸与锌反应得到，又可以使用氧化锌或硫化锌。
ZnS(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2S(l)
平时所能购买到的氯化锌通常含有水和主要的水解产物：氯氧化鋅(zinc oxychloride)。一般通过以下步骤来提纯：将100g的氯化锌加入800mL的二恶烷中加热，进行分馏。趁热进行过滤，除去锌粉，冷却后氯化锌变为白色沉淀。而无水的氯化锌则可以先在氯化氢气流中加热升华，然后在干燥的氮气流中加热到400°C。也可以将样品通过二氯亚砜处理。[3]
[编辑] 用途
[编辑] 纺织加工方面
由于氯化锌与丝绸、纤维素等材料的亲和性，它可用作衣料的防火物质，也可用在织物气味洁净剂（如宝洁公司的“纺必适”）中。
[编辑] 焊接方面
氯化锌可以攻击金属氧化物（MO）生成MZnOCl2，这就是它作为金属焊剂的原理。ZnCl2溶解掉金属表面的致密氧化层，使金属裸露出来。[2]将锌箔片溶解在稀盐酸中，直至不再产生氢气，即得此种焊剂，因此它得名焊酸。由于其腐蚀性，如果工作后的残余物不能清理干净，就不能用焊酸作为焊剂，如焊电子元件时。
利用这一原理，ZnCl2还可以用于制造牙充填所用的氧化镁水泥，某些品牌的漱口水也用它作活性成分。
[编辑] 化学合成方面
在化学合成中，氯化锌作为一种中强路易斯酸，用途广泛。它可以做费舍尔吲哚环合反应(A)的催化剂，[4]也可以催化活化芳香环上的傅-克酰基化反应(B)。[5][6]
制备染料荧光黄的经典方法，就是用氯化锌催化的傅-克酰基化反应，原料是邻苯二甲酸酐和雷索辛。[7]其中无水和水合的氯化锌皆能催化。
ZnCl2和盐酸组成的试剂叫卢卡斯试剂(Lucas reagent)，用于伯醇和仲醇醇羟基的氯代，反应温度130°C。试剂中ZnCl2的加入提高了氯化氢的反应效率。对伯醇的反应一般通过SN2机理，而对仲醇则是SN1。
ZnCl2可以活化一些卤原子的取代。如烯烃等弱亲核试剂对苯甲基卤、烯丙基卤上的取代（见下图）[8]、NaBH3CN对苯甲基卤、烯丙基卤、叔卤原子的选择性还原。
ZnCl2是合成许多有机锌试剂的起始物。这些有机锌试剂，一般通过有机锂试剂或格林尼亚试剂的金属交换反应制备，用于偶联等反应，如与芳基卤、乙烯基卤进行的根岸偶联。[9]
ZnCl2与碱金属烯醇盐生成的锌烯醇盐可以在羟醛缩合时控制手性。如下图[10]，由于锌的存在，形成了螯合环，体积较大的苯环倾向于占据“平伏”的位置，即“苏式”构型，产物中“苏式”（threo）与“赤式”（erythro）比例为5:1。相比之下，反应机理中没有螯合环时，“苏式”“赤式”产物的比例为1:1。
[编辑] 安全事项
有腐蚀性和刺激性。操作时戴好防护眼镜、手套，注意避免与无水氯化锌接触，这一类无水金属卤化物水解时都会放热。细节参见表中MSDS链接。
[编辑] 参考
- ^ 1.0 1.1 Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
- ^ 2.0 2.1 2.2 Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ Pray, A. P. “Anhydrous Metal Chlorides” "Inorganic Syntheses," vol. XXVIII, 321-2, 1990ISBN 0-471-52619-3. Describes the formation of anhydrous LiCl, CuCl2, ZnCl2, CdCl2, ThCl4, CrCl3, FeCl3, CoCl2, and NiCl2 from the corresponding hydrates.
- ^ R. L. Shriner, W. C. Ashley, E. Welch, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 725, Wiley, New York, 1955.
- ^ S. R. Cooper, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 761, Wiley, New York, 1955.
- ^ S. Y. Dike, J. R. Merchant, N. Y. Sapre, Tetrahedron, 47, 4775 (1991)
- ^ B. S. Furnell et al., Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th edition, Longman/Wiley, New York, 1989.
- ^ E. Bauml, K. Tschemschlok, R. Pock, H. Mayr, Tetrahedron Letters, 29, 6925 (1988)
- ^ S. Kim, Y. J. Kim, K. H. Ahn, Tetrahedron Letters, 24, 3369 (1983).
- ^ H. O. House, D. S. Crumrine, A. Y. Teranishi, H. D. Olmstead, Journal of the American Chemical Society, 95, 3310 (1973)
- N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
- Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
- The Merck Index, 7th edition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, USA, 1960.
- D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements, Macmillan Press, London, 1973.
- A. F. Wells, 'Structural Inorganic Chemistry, 5th ed., Oxford University Press, Oxford, UK, 1984.
- J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., p. 723, Wiley, New York, 1992.
- G. J. McGarvey, in Handbook of Reagents for Organic Synthesis, Volume 1: Reagents, Auxiliaries and Catalysts for C-C Bond Formation, (R. M. Coates, S. E. Denmark, eds.), pp. 220-3, Wiley, New York, 1999.
