Cinkov klorid

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Cinkov klorid
Zinc chloride hydrate
Kristallstruktur Zinkchlorid.png
Imena
IUPAC ime
Cinkov klorid
Druga imena
Cink(II) klorid
Cink diklorid
Cinkovo maslo
Identifikatorji
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.720
EC število
  • 231-592-0
RTECS število
  • ZH1400000
UNII
UN število 2331
Lastnosti
ZnCl2
Molska masa 136.315 g/mol
Videz beli kristali
hygroscopic
Vonj brez vonja
Gostota 2.907 g/cm3
Tališče 292 °C (558 °F; 565 K)
Vrelišče 756 °C (1.393 °F; 1.029 K)
4320 g/L (25 °C)
Topnost topljivo v etanolu, glicerolu in acetonu
Topnost (alkohol) 4300 g/L
Struktura
Koordinacijska
geometrija
Tetrahedral, linearno v plinasti fazi
Nevarnosti
Harmful (Xn)
Corrosive (C)
Nevarno za okolje (N)
R-stavki (zastarelo) R22, R34, R50/53
S-stavki (zastarelo) (S1/2), S26, S36/37/39, (S45), S60, (S61)
NFPA 704 (diamant ognja)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. waterHealth code 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no codeNFPA 704 four-colored diamond
0
3
0
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC):
350 mg/kg, rat (oral)
Drugi anioni Cinkov fluorid
Cinkov bromid
Cinkov jodid
Drugi kationi Kadmijev klorid
Živosrebrov(II) klorid
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Sklici infopolja

Cinkov klorid je sol z molekulsko formulo ZnCl2. Pojavlja se kot beli higroskopni kristali, ki lahko sublimirajo.

Cinkov klorid uporabljajo kot katalizator, za konzerviranje lesa, v industriji barvil in kot talilo pri cinkanju. Je negorljiva snov.

Stik s cinkom in njegovimi raztopinami povzroča hude poškodbe/izjede kože, sluznice in oči. Nevarnost zastrupitve črevesja, ledvic in srca zaradi resorpcije skozi poškodovana mesta.

Struktura in lastnosti[uredi | uredi kodo]

Znane so štiri kristalne oblike(polimorfi) ZnCl2 : α, β, γ in δ, in v vsakem primeru so Zn2+ ioni tetraedično usklajeni s štirimi klorovimi ioni. [1]

Oblika Simetrija Simbol Skupina Št  a (nm)  b (nm) c (nm) Z ρ (g/cm3)
α Tetragonalna tI12 I42d 122 0.5398 0.5398 0.64223 4 3.00
β Tetragonalna tP6 P42/nmc 137 0.3696 0.3696 1.071 2 3.09
γ Monoklinska mP36 P21c 14 0.654 1.131 1.23328 12 2.98
δ Ortorombska oP12 Pna21 33 0.6125 0.6443 0.7693 4 2.98

Tu so a, b ​​in c mrežne konstante, Z je število strukturnih enot na enoto celic in ρ je gostota izračunana iz strukturnih parametrov.[2][3][4] Ob izpostavljenosti atmosferi se čista suha ortorombska oblika (δ) hitro spreminja v eno od drugih oblik. Možna razlaga je, da OH ioni, ki izvirajo iz absorbirane vode olajšajo preureditve.[1] [5]

Hitro ohlajanje stopljenega ZnCl2 nam da trdno amorfno steklo. Kovalenten značaj suhega materiala je indiciran z relativno nizkim tališčem 275 ° C. [6] Nadaljnji dokaz za kovalentnost je visoka topnost diklorida v eteričnih topilh kjer se formirajo vezi s formulo ZnCl2L2, pri čemer je L = vez kot je O(C2H5)2. V plinski fazi so molekule ZnCl2 linearne z dolžino vezi 205 pm . [7] Stopljeni ZnCl2 ima visoko viskoznost pri točki tališča in nizko električno prevodnost, ki se zelo poveča z višanjem temperature.[7][8]

Hidrati[uredi | uredi kodo]

Poznanih je pet hidratov cinkovega klorida ZnCl2(H2O)n, kjer je n = 1, 1.5, 2.5, 3 in 4.[9] Tetrahidrat ZnCl2(H2O)4 kristalizira iz vodne rastopine cinkovega klorida.[9]

Priprava in čiščenje[uredi | uredi kodo]

Nehidriran ZnCl2 lahko pripravimo iz cinka in hidrogen klorida.

Zn(s) + 2 HCl → ZnCl2 + H2(g)

Hidriraneoblike in vodne raztopine lahko zlahka pripravimo z obdelavo Zn s klorovodikovo kislino. Cinkov oksid in cinkov sulfid reagirajo z HCl:

ZnS(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2S(g)

V nasprotju z mnogimi drugimi elementi cink v bistvu obstaja v samo eni obliki oksida, 2+ kar zelo poenostavi prečiščevanje klorida.

Komercialni vzorci cinkovega klorida navadno vsebujejo vodo in produkte hidrolize kot nečistoče. Taki vzorci se lahko prečistijo z rekristalizacijo iz vročega dioksana. Brezvodni vzorci se lahko prečistijo s sublimacijo v toku plina vodikovega klorida, ki ji sledi segrevanje sublimata na 400 °C v toku suhega dušika. Najenostavnejša metoda pa je obdelava cinkovega klorida s tionil kloridom.[10]

Reakcije[uredi | uredi kodo]

Staljen anhidrid ZnCl2 pri 500–700 °C raztaplja cink in pri hitrem ohlajanju taline se formira rumeno diamagnetno steklo, ki vsebuje Zn2+
2
ion.[9] Znano je število soli ki vsebujejo tetraklorcinkov anion, ZnCl2−
4
.[7] "Caultonov reagent" V2Cl3(thf)6Zn2Cl6 je primer ki vsebuje soli Zn2Cl2−
6
.[11][12] Spojina Cs3ZnCl5 vsebuje tetraedične ZnCl2−
4
in Cl anione.[1] Za spojine ni značilno da vsebujejo ZnCl4−
6
ion.[1]

Medtem ko je cinkov klorid zelo topen v vodi, pa na raztopine ne moremo gledati le kot na raztopljne Zn2+ ione in Cl ione, prisotne so tudi vrste ZnClxH2O(4−x).[13][14][15] Vodne raztopine ZnCl2 so kisle: 6 M vodna raztopina ima pH 1.[9]

Kislost vodne raztopine ZnCl2 relativno gledano na raztopine drugih Zn2+ soli je zaradi oblikovanja tetraedičnih kloro vodnih sestavov kjer zmanjšanje koordinacijskega števila iz 6 na 4, še nadalje oslabi O-H vezi v vodnih molekulah raztopine.[16]

V alkalni raztopini v prisotnosti OH iona, so prisotni razni cink hidroksikloridni anioni v raztopini, npr. ZnOH3Cl2−, ZnOH2Cl2−
2
, ZnOHCl2−
3
, in Zn5OH2Cl3·H2O (simonkolleite) usedline.[17]

Ko spuščamo mehurčke amoniaka skozi raztopino cinkovega klorida se ne izloča hidroksid, ampak se tvorijo kompleksne mešanice amoniaka, Zn(NH3)4Cl2 · H2O in v koncentratu ZnCl2(NH3)2.[18]

Uporaba[uredi | uredi kodo]

Kot metalurško topilo[uredi | uredi kodo]

Cinkov klorid ima sposobnost da napada kovinske okside in tvori z njimi derivate s MZnOCl2. Ta reakcija je pomembna za uporabnost ZnCl2 kot topilo za spajkanje — raztaplja oksidirano površino kovine in jo tako očisti.[9] Topila s ZnCl2 kot aktivno sestavino včasih imenujemo "kositrne tekočine". Tipično je to topilo pripravljeno z raztapljanjem cinkove folije v razredčeni klorovodikovi kislini, dokler se ne preneha tvoriti vodik. Zaradi svoje korozivne narave to topilo ni uporabno v primerih, kjer mora na površini ostati nek sloj, kot na primer v elektroniki. Zaradi teh lastnosti se tudi uporablja v proizvodnji magnezijevih cementov za zobne plombe in kot aktivna sestavina v nekaterih ustnih vodah.

V organski sintezi[uredi | uredi kodo]

V laboratorijih je cinkov klorid široko uporaben v glavnem kot zmerno močna Lewisova kislina. Lahko je katalizator za Fischer indol sintezo,[19] kot tudi Friedel-Craftove acilacijske reakcije vklučujoč aktivirane aromatične obroče.[20][21]

ZnCl2 aromatics.gif

V povezavi z zadnjim je to klasična priprava flurescenčnega barvila iz ftalanhidrida in resorcinola, ki vključuje Friedel-Craftovo acilacijo .[22] Ta transformacija je bila dejansko dosežena tudi z uporabo hidriranega ZnCl2 (vzorec prikazan na zgornji sliki).

ZnCl2 fluorescein.png

Sama klorovodikova kislina slabo reagira s primarnimi in sekundarnimi alkoholi, toda kombinacija HCl z ZnCl2 (poznana kot "Lucas reagent") je učinkovita za pripravo alkilnih kloridov. Tipične reakcije potekajo pri 130 ° C. Ta reakcija verjetno poteka preko SN2 reakcijN2 mehanizma s primarnimi alkoholi ampak SN1 reakcijeN1 vodijo preko sekundarnih alkoholov.

ZnCl2 Lucas.gif

Cinkov klorid aktivira tudi benzilne in alilične halide v smeri zamenjave s šibkimi nukleofili kot so alkeni:[23]

ZnCl2 benzylation.gif

Na podoben način ZnCl26 spodbuja selektivno NaBH 3 CN znižanje terciarno, allylic ali benzil halide do ustreznih ogljikovodikov.

Cinkov klorid je tudi koristen začetni reagent za sintezo mnogih organozinc reagentov, kot so tisti, uporabljeni v paladija katalizirane Negishi spenjanje s aril halogenidi s ali vinil halogenida s . [24] V takih primerih se organozinc spojina, ki jo transmetallation ponavadi pripravi iz organolitijevega ali Grignardovega reagenta, na primer:

480px Cink enolat s, je pripravljen iz alkalijskih enolatov in ZnCl2, ki zagotavljajo nadzor nad stereokemijo v aldolno kondenzacijski reakciji zaradi kelacije na cink. V prikazanem primeru spodaj treo produkt je imel prednost pred eritro s faktorjem 5:1, ko ZnCl2 v DME / eter je bil uporabljen [25] kelat je bolj stabilen, če je debela fenilna skupina psevdo-ekvatorialna kot psevdo-aksialna, tj treo namesto eritro.

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Wells, A. F. (1984). Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
  2. Oswald, H. R.; Jaggi, H. (1960). "Zur Struktur der wasserfreien Zinkhalogenide I. Die wasserfreien Zinkchloride". Helvetica Chimica Acta. 43 (1): 72–77. doi:10.1002/hlca.19600430109.
  3. Brynestad, J.; Yakel, H. L. (1978). "Preparation and Structure of Anhydrous Zinc Chloride". Inorganic Chemistry. 17 (5): 1376–1377. doi:10.1021/ic50183a059.
  4. Brehler, B. (1961). "Kristallstrukturuntersuchungen an ZnCl2". Zeitschrift für Kristallographie. 115 (5–6): 373–402. doi:10.1524/zkri.1961.115.5-6.373.
  5. Mackenzie, J. D.; Murphy, W. K. (1960). "Structure of Glass-Forming Halides. II. Liquid Zinc Chloride". The Journal of Chemical Physics. 33 (2): 366–369. doi:10.1063/1.1731151.
  6. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. izd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. 7,0 7,1 7,2 Prince, R. H. (1994). King, R. B. (ur.). Encyclopedia of Inorganic Chemistry. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-93620-0.
  8. Ray, H. S. (2006). Introduction to Melts: Molten Salts, Slags and Glasses. Allied Publishers. ISBN 81-7764-875-6.
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
  10. Pray, A. P. (1990). Inorganic Syntheses. 28. New York: J. Wiley & Sons. str. 321–322. ISBN 0-471-52619-3. Describes the formation of anhydrous LiCl, CuCl2, ZnCl2, CdCl2, ThCl4, CrCl3, FeCl3, CoCl2, and NiCl2 from the corresponding hydrates.
  11. Mulzer, J.; Waldmann, H., ur. (1998). Organic Synthesis Highlights. 3. Wiley-VCH. ISBN 3-527-29500-3.
  12. Bouma, R. J.; Teuben, J. H.; Beukema, W. R.; Bansemer, R. L.; Huffman, J. C.; Caulton, K. G. (1984). "Identification of the Zinc Reduction Product of VCl3 · 3THF as [V2Cl3(THF)6]2[Zn2Cl6]". Inorganic Chemistry. 23 (17): 2715–2718. doi:10.1021/ic00185a033.
  13. Irish, D. E.; McCarroll, B.; Young, T. F. (1963). "Raman Study of Zinc Chloride Solutions". The Journal of Chemical Physics. 39 (12): 3436–3444. doi:10.1063/1.1734212.
  14. Yamaguchi, T.; Hayashi, S.; Ohtaki, H. (1989). "X-Ray Diffraction and Raman Studies of Zinc(II) Chloride Hydrate Melts, ZnCl2 · RH2O (R = 1.8, 2.5, 3.0, 4.0, and 6.2)". The Journal of Physical Chemistry. 93 (6): 2620–2625. doi:10.1021/j100343a074.
  15. Pye, C. C.; Corbeil, C. R.; Rudolph, W. W. (2006). "An ab initio Investigation of Zinc Chloro Complexes". Physical Chemistry Chemical Physics. 8 (46): 5428–5436. doi:10.1039/b610084h. ISSN 1463-9076. PMID 17119651.CS1 vzdrževanje: Uporaba authors parametra (link)
  16. Brown, I. D. (2006). The Chemical Bond in Inorganic Chemistry: The Bond Valence Model. Oxford University Press. ISBN 0-19-929881-5.
  17. Zhang, X. G. (1996). Corrosion and Electrochemistry of Zinc. Springer. ISBN 0-306-45334-7.
  18. Vulte, H. T. (2007). Laboratory Manual of Inorganic Preparations. Read Books. ISBN 1-4086-0840-5.
  19. Shriner, R. L.; Ashley, W. C.; Welch, E. (1955). "2-Phenylindole" (PDF). Org. Synth.CS1 vzdrževanje: Uporaba authors parametra (link); Coll. Vol., 3, str. 725
  20. Cooper, S. R. (1955). "Resacetophenone" (PDF). Org. Synth.; Coll. Vol., 3, str. 761
  21. Dike, S. Y.; Merchant, J. R.; Sapre, N. Y. (1991). "A New and Efficient General Method for the Synthesis of 2-Spirobenzopyrans: First Synthesis of Cyclic Analogues of Precocene I and Related Compounds". Tetrahedron. 47 (26): 4775–4786. doi:10.1016/S0040-4020(01)86481-4.CS1 vzdrževanje: Uporaba authors parametra (link)
  22. Furnell, B. S. (1989). Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5 izd.). New York: Longman/Wiley.
  23. Bauml, E.; Tschemschlok, K.; Pock, R.; Mayr, H. (1988). "Synthesis of γ-Lactones from Alkenes Employing p-Methoxybenzyl Chloride as +CH2-CO2- Equivalent" (PDF). Tetrahedron Letters. 29 (52): 6925–6926. doi:10.1016/S0040-4039(00)88476-2.CS1 vzdrževanje: Uporaba authors parametra (link)
  24. Kim, S.; Kim, Y.J.; Ahn, K.H. (1983). "Selective Reduction of Tertiary, Allyl, and Benzyl Halides by Zinc-Modified Cyanoborohydride in Diethyl Ether". Tetrahedron Letters. Vol. 24 no. 32. str. 3369–3372. doi:10.1016/S0040-4039 (00) 86272-3 Preveri |doi= vrednost (pomoč).
  25. House, H. O.; Crumrine, D. S.; Teranishi, A. Y.; Olmstead, H. D. (1973). "Chemistry of Carbanions. XXIII. Use of Metal Complexes to Control the Aldol Condensation". Journal of the American Chemical Society. Vol. 95 no. 10. str. 3310–3324. doi:10.1021/ja00791a039.