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氯化鋅的結(jié)構(gòu)與制備

2022/10/25 15:01:46

氯化鋅(ZnCl2)是氯和鋅的化合物,為無(wú)色或白色狀,有極強(qiáng)的水溶性和吸濕性,甚至?xí)苯?,?yīng)在干燥處密封儲(chǔ)存,避免與空氣中的水蒸氣接觸。

Zinc chloride.jpg

結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

氯化鋅是一種離子化合物,有同質(zhì)多晶現(xiàn)象(polymorphism,目前已發(fā)現(xiàn)四種晶體結(jié)構(gòu)。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。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?jǐn)?shù)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(qiáng)度中等,稀水溶液的pH值在4左右,6 mol/L的濃水溶液pH=1。當(dāng)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(jié)晶水合物,以及至少一種堿式鹽如ZnOHCl。從氯化鋅水溶液中可以析出它的結(jié)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。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)+2NaCl(aq)

由于各種氯化鋅及其他鹵化鋅、硫酸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(yīng)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(yīng)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(gòu)買(mǎi)到的氯化鋅通常含有水和主要的水解產(chǎn)物。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?dú)饬髦屑訜岬?00°C。也可以將樣品通過(guò)二氯亞砜處理。

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)。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。

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