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。但純氯化鋅隻能形成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。 将它熔融後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ZnCl 2 L 2 (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%)有能夠溶解澱粉、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。 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。 從氯化鋅水溶液中可以析出它的結晶水合物ZnCl 2 (H 2 O) n ,以n=4為最主要的成分,其他的形态n值分别為1、1.5、2.5、3。 水合的氯化鋅加熱後可得到ZnOHCl。
在水溶液中,無水、水合等各種晶體形态的氯化鋅均完全解離出Zn ,以便制備其他鋅鹽。比如制備碳酸鋅:
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ZnCl 2 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。
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。
平時所能購買到的氯化鋅通常含有水和主要的水解産物:氯氧化鋅(zinc oxychloride)。一般通過以下步驟來提純:将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,冷卻後氯化鋅變為白色沉澱。而無水的氯化鋅則可以先在氯化氫氣流中加熱升華,然後在幹燥的氮氣流中加熱到400°C。也可以将樣品通過二氯亞砜處理。
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,也可用在織物氣味潔淨劑中。
焊接方面
氯化鋅可以攻擊金屬氧化物(MO)生成MZnOCl 2 ,這就是它作為金屬焊劑的原理。ZnCl 2 溶解掉金屬表面的緻密氧化層,使金屬裸露出來。 将鋅箔片溶解在稀鹽酸中,直至不再産生氫氣,即得此種焊劑,因此它得名焊酸。由于其腐蝕性,如果工作後的殘餘物不能清理幹淨,就不能用焊酸作為焊劑,如焊電子元件時。
利用這一原理,ZnCl 2 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。
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, 也可以催化活化芳香環上的傅-克酰基化反應(B)。
制備染料熒光黃的經典方法,就是用氯化鋅催化的傅-克酰基化反應,原料是鄰苯二甲酸酐和雷索辛。 其中無水和水合的氯化鋅皆能催化。
ZnCl 2 和鹽酸組成的試劑叫 盧卡斯試劑 (Lucas reagent),用于伯醇和仲醇醇羟基的氯代,反應溫度130 °C。試劑中ZnCl 2 的加入提高了氯化氫的反應效率。對伯醇的反應一般通過S N 2機理,而對仲醇則是S N 1。
ZnCl 2 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) 、NaBH 3 CN對苯甲基鹵、烯丙基鹵、叔鹵原子的選擇性還原。
ZnCl 2 是合成許多有機鋅試劑的起始物。這些有機鋅試劑,一般通過有機锂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。
ZnCl 2 與堿金屬烯醇鹽生成的鋅烯醇鹽可以在羟醛縮合時控制手性。如下圖 ,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,産物中“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”産物的比例為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。細節參見表中MSDS鍊接。