Хлорид цинку

ОПИС [RU]

Хлорид цинка – название химических соединений с формулой ZnCl 2 и его гидратов. Хлориды цинка, из которых известны девять кристаллических форм, бесцветны или белы и хорошо растворимы в воде. Эта белая соль гигроскопична и даже растворяется. Поэтому образцы должны быть защищены от источников влаги, включая водяной пар, присутствующий в окружающем воздухе. Хлорид цинка находит широкое применение в текстильной промышленности, металлургических флюсах, химическом синтезе. Кроме очень редкого минерала симонколлеита Zn 5(OH)8 Cl 2·H 2 O. Минерал с таким химическим составом не известен.

Известны четыре кристаллические формы (полиморфы) ZnCl 2: α, β, γ и δ. Каждый случай имеет тетраэдрические центры Zn2+.

Известно пять гидратов хлорида цинка: ZnCl 2(H2o)n с n = 1, 1,5, 2,5, 3 и 4. Тетрагидрат ZnCl 2(H2o)4 кристаллизуется из водных растворов хлорида цинка.

Безводный ZnCl2 можно получить из цинка и хлористого водорода:.
Гидратированные формы и водные растворы могут быть легко получены аналогичным образом путем обработки металлического Zn, карбоната цинка, оксида цинка и сульфида цинка соляной кислотой.
В отличие от многих других элементов, цинк по существу существует только в одной степени окисления, 2+, что упрощает очистку хлорида.

Коммерческие образцы хлорида цинка обычно содержат воду и продукты гидролиза в качестве примесей. Такие образцы могут быть очищены перекристаллизацией из горячего диоксана. Безводные образцы могут быть очищены путем сублимации в потоке газообразного хлористого водорода с последующим нагреванием сублимата до 400 °C в потоке сухого газообразного азота. Наконец, самый простой метод основан на обработке хлорида цинка тионилхлоридом.

Расплавленный безводный ZnCl 2 при 500-700 °C растворяет металлический цинк, и при быстром охлаждении расплава образуется желтое диамагнитное стекло, которое, как показывают рамановские исследования, содержит Zn2+2 ион.

Хотя хлорид цинка очень растворим в воде, нельзя считать, что растворы содержат просто сольватированные ионы Zn2 + и Cl−ионы, также присутствуют виды ZnCl x H2o (4−x). Водные растворы ZnCl 2 являются кислыми: a 6Водный раствор M имеет рН 1. Кислотность водных растворов ZnCl 2 по сравнению с растворами других солей Zn 2+ обусловлена образованием тетраэдрических хлороаквокомплексов, где уменьшение координационного числа с 6 до 4 дополнительно снижает прочность связей O–H всольватированные молекулы воды.

В щелочном растворе в присутствии ОН−иона в растворе присутствуют различные анионы гидроксихлорида цинка, например Zn(OH)3 Cl 2−, Zn(OH)2 Cl2−2, ZnOHCl2− выпадает в осадок 3, и Zn 5(OH)8 Cl 2·H 2 O (симонколлеит).

При барботировании аммиака через раствор хлорида цинка гидроксид не выпадает в осадок, вместо этого образуются соединения, содержащие комплексный аммиак (амины), Zn (NH3) 4 Cl 2 · H2o и в концентрации ZnCl 2 (NH3) 2. Первый содержит Zn (NH 3) 6 2 + ион, и последний является молекулярным с искаженной тетраэдрической геометрией. Виды в водном растворе были исследованы и показали, что Zn (NH 3) 4 2 + является основным видом, присутствующим с Zn (NH 3) 3 Cl + также присутствуетпри более низком соотношении NH3:Zn.

Водный хлорид цинка реагирует с оксидом цинка с образованием аморфного цемента, который был впервые исследован в 1855 году Станиславом Сорелем. Сорель позже продолжил исследовать связанный с ним цемент оксихлорида магния, который носит его имя.

При нагревании гидратированного хлорида цинка получают остаток Zn(OH)Cl.
Соединение ZnCl 2·1⁄2 HCl ·H2o может быть получен путем тщательного осаждения из раствора ZnCl 2, подкисленного HCl. Содержит полимерный анион (Zn 2 Cl 5−)n с балансирующими моногидратированными ионами гидрония, ионами H 5 O 2+.
Образование высокореактивного безводного газа HCl, образующегося при нагревании гидратов хлорида цинка, является основой качественных неорганических точечных испытаний[30].

Использование хлорида цинка в качестве флюса, иногда в смеси с хлоридом аммония, предполагает получение HCl и последующую его реакцию с поверхностными оксидами. Хлорид цинка образует две соли с хлоридом аммония: (NH 4) 2 ZnCl 4 и (NH 4) 3 ClZnCl 4, которые разлагаются при нагревании, высвобождая HCl, так же, как гидрат хлорида цинка. Например, в процессе горячего цинкования при действии флюсов хлорида цинка/хлорида аммония образуется газ Н2 и пары аммиака.

Целлюлоза растворяется в водных растворах ZnCl 2, и были обнаружены комплексы цинк-целлюлоза. Целлюлоза также растворяется в расплавленном гидрате ZnCl 2 и карбоксилировании и ацетилировании целлюлозного полимера.

Таким образом, хотя многие соли цинка имеют разные формулы и различную кристаллическую структуру, эти соли ведут себя очень похоже в водном растворе. Например, растворы, приготовленные из любого из полиморфов ZnCl 2, а также других галогенидов (бромида, йодида) и сульфата, часто могут использоваться взаимозаменяемо для получения других соединений цинка. Показательным является получение карбоната цинка.

Хлорид цинка реагирует с оксидами металлов (MO) с образованием производных идеализированной формулы MZnOCl 2. Эта реакция имеет отношение к полезности раствора ZnCl 2 в качестве флюса для пайки — он растворяет пассивирующие оксиды, обнажая чистую металлическую поверхность. Флюсы с ZnCl 2 в качестве активного ингредиента иногда называют “жидкостью жестянщика”.

Хлорид цинка является полезной кислотой Льюиса в органической химии. Расплавленный хлорид цинка катализирует превращение метанола в гексаметилбензол.
Другие примеры включают катализирование (А) синтеза индола Фишера, а также (Б) реакций ацилирования Фриделя-Крафтса с участием активированных ароматических колец.
С последним связано классическое получение красителя флуоресцеина из фталевого ангидрида и резорцина, которое включает ацилирование Фриделя-Крафтса. Это преобразование фактически было выполнено с использованием даже гидратированного образца ZnCl 2.

Комбинация соляной кислоты и ZnCl 2, известная как “реагент Лукаса”, эффективна для получения алкилхлоридов из спиртов.
Хлорид цинка также активирует бензильные и аллильные галогениды в направлении замещения слабыми нуклеофилами, такими как алкены.

Аналогичным образом ZnCl 2 способствует селективному восстановлению NaBH 3 CN третичных, аллиловых или бензильных галогенидов до соответствующих углеводородов.

Хлорид цинка также является полезным исходным реагентом для синтеза многих органоцинковых реагентов, таких как те, которые используются в катализируемом палладием соединении Негиши с арилгалогенидами или винилгалогенидами. В таких случаях органоцинковое соединение обычно получают путем трансметалляции из органолития или реагента Гриньяра.

Енолаты цинка, полученные из енолатов щелочных металлов и ZnCl 2, обеспечивают контроль стереохимии в реакциях альдольной конденсации за счет хелатирования цинка. В приведенном ниже примере продукт threo был предпочтительнее эритро с коэффициентом 5: 1, когда использовался ZnCl 2 в DME / эфире. Хелат более стабилен, когда громоздкая фенильная группа является псевдоэкваториальной, а не псевдоаксиальной, т.Е. трео, а не эритро.

Концентрированные водные растворы хлористого цинка (более 64 мас./мас. хлорида цинка в воде) обладают растворяющими свойствами крахмала, шелка, целлюлозы.

Благодаря своему сродству к этим материалам, ZnCl 2 используется в качестве огнезащитного агента и в тканевых “освежителях”, таких как Febreze. Вулканизированное волокно получают путем замачивания бумаги в концентрированном хлориде цинка.

Дымовая смесь хлорида цинка (“HC”), используемая в дымовых гранатах, содержит оксид цинка, гексахлорэтан и гранулированный алюминиевый порошок, которые при воспламенении вступают в реакцию с образованием хлорида цинка, углерода и дыма оксида алюминия, эффективной дымовой завесы.

Нингидрин вступает в реакцию с аминокислотами и аминами с образованием окрашенного соединения “пурпур Рухемана” (RP). Распыление раствором хлорида цинка образует комплекс 1:1 RP: ZnCl(H2o) 2, который легче обнаруживается, поскольку он флуоресцирует более интенсивно, чем RP.

Разбавленный водный хлорид цинка использовался в качестве дезинфицирующего средства под названием “Дезинфицирующая жидкость Бернетта”. С 1839 года сэр Уильям Бернетт пропагандировал его использование в качестве дезинфицирующего средства, а также консерванта древесины. Королевский флот провел испытания его использования в качестве дезинфицирующего средства в конце 1840-х годов, в том числе во время эпидемии холеры 1849 года; и в то же время были проведены эксперименты по его консервирующим свойствамприменяется в судостроительной и железнодорожной промышленности. Бернетт имел некоторый коммерческий успех со своей одноименной жидкостью. Однако после его смерти его использование было в значительной степени вытеснено карболовой кислотой и другими запатентованными продуктами.

Хлорид цинка был использован в альтернативной медицине, чтобы вызвать eschars, струпья мертвой ткани, в попытке вылечить рак кожи. Различные продукты, такие как Cansema или “черная мазь”, содержащие хлорид цинка и продаваемые как лекарства от рака, были перечислены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) как подделка с предупреждающими письмами, отправляемыми поставщикам. Рубцы и повреждения кожи связаны с эшаротическими веществами.

Хлорид цинка является химическим раздражителем глаз, кожи и дыхательной системы.