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氫氧化鎘

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氫氧化鎘
IUPAC名
氫氧化鎘(II)
識別
CAS號 21041-95-2  checkY
PubChem 10313210
ChemSpider 8488675
SMILES
 
  • [Cd+2].[OH-].[OH-]
InChI
 
  • 1/Cd.2H2O/h;2*1H2/q+2;;/p-2
InChIKey PLLZRTNVEXYBNA-NUQVWONBAA
性質
化學式 Cd(OH)2
摩爾質量 146.43 g/mol g·mol⁻¹
外觀 白色晶體
密度 4.79 g/cm3
熔點 150 °C(分解)
溶解性 0.026 g/100 mL
溶解性 可溶於稀酸、氨水和銨鹽溶液[1]
結構
晶體結構 六方(β)
單斜(γ)
熱力學
ΔfHm298K −561 kJ·mol−1[2]
S298K 96 J·mol−1·K−1[2]
危險性
警示術語 R:R20/21/22-R50/53
安全術語 S:S60-S61
歐盟分類 有害 Xn 有害環境物質 N
相關物質
其他陰離子 氯化鎘
溴化鎘
碘化鎘
氧化鎘
其他陽離子 氫氧化鋅
氧化汞
氫氧化銅
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

氫氧化鎘是一種無機化合物,化學式為Cd(OH)2。它是一種離子化合物,為白色晶體。它在鎳鎘電池中是一種關鍵性的化合物[3]。氫氧化鎘的鹼性比氫氧化鋅強。[4]

製備

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氫氧化鎘可以通過熱的氫氧化鈉溶液與熱的硝酸鎘溶液反應得到:

Cd(NO3)2 + 2 NaOH → Cd(OH)2↓ + 2 NaNO3

另一種製法是將氫氧化鉀固體加入至碘化鎘溶液中,產生的沉澱先加熱至其溶解,再靜置溶液使之逐漸冷卻,析出氫氧化鎘。[1]

氫氧化鎘也可通過水熱法合成。如將20份的氫氧化鈉配成的溶液加入1份乙酸鎘配成的溶液中,再加入溶液等體積的乙二醇,攪拌半小時後,轉移到水熱反應釜中反應,在60℃的真空乾燥箱中乾燥4小時,得到產物。[5]

Cd(CH3COO)2 + 2 NaOH → Cd(OH)2↓ + 2 CH3COONa

硝酸鎘溶液和5%KOH溶液反應,硝酸鈉作為礦化劑,進行水熱合成,可以得到六邊形納米盤Cd(OH)2[6]

較新的合成方法還有微波法,如在聚乙二醇(PEG-10000)溶液中加入0.8mol·L-1的硝酸鎘,攪拌均勻後,再加入等體積的0.8mol·L-1六次甲基四胺(HMTA),繼續攪拌,之後轉移到瓷坩堝內,加蓋,置於微波爐中低溫加熱8min,冷卻到室溫後分別用一次水和多次乙醇洗滌,在60℃下乾燥4h,得到Cd(OH)2螺旋形納米線,反應機理如下:[7]

(CH2)6N4 + 6 H2O → 6 HCHO + 4 NH3
NH3 + H2O → NH4+ + OH
Cd2+ + 2 OH → Cd(OH)2↓ + H2O

反應產生的納米線的直徑與長度可以通過改變反應物的濃度來控制,而陰離子的種類對產物的形貌有較大影響。

此外,固相反應也能得到氫氧化鎘。如將鎘鹽(Cd(CH3COO)2·2H2O、CdCl2·2.5H2O、3CdSO4·8H2O或CdCO3·4H2O等)和PEG-400混合均勻,加入氫氧化鈉固體,混合研磨半小時後放置5小時,用水與無水乙醇洗滌,在空氣中自然乾燥,可以得到具有晶形的產物。[8]

結構

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氫氧化鎘有α、β和γ三種形態的結構。其中β型為六方晶系,γ型為單斜晶系。

在固體氫氧化鎘中,不存在OH…O氫鍵[4]

化學性質

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氫氧化鎘易吸收空氣中的二氧化碳,產生碳酸鎘。當氫氧化鎘加熱至150℃時,它會分解,生成氧化鎘[4][9]

Cd(OH)2 + CO2 → CdCO3 + H2O
Cd(OH)2Δ→ CdO + H2O

作為一種鹼,氫氧化鎘也能溶於酸:

Cd(OH)2 + 2 HCl → CdCl2 + 2 H2O
Cd(OH)2 + 2 HI → CdI2 + 2 H2O
Cd(OH)2 + 2 CH3COOH → Cd(CH3COO)2 + 2 H2O

此外,它還能和氨水氰化鈉反應,產生配合物而溶解:[10]

Cd(OH)2 + 4 NH3·H2O → [Cd(NH3)4](OH)2 + 4 H2O
Cd(OH)2 + 4 NaCN → Na2[Cd(CN)4] + 2 NaOH

氫氧化鋅不同的是,氫氧化鎘僅微溶於氫氧化鈉(5mol·L-1)溶液,溶解度為0.13g。在濃氫氧化鈉溶液中存在Na2[Cd(OH)4]。[11]

用途

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氫氧化鎘在鎳鎘電池中有應用[3]

化學化工上,它是製備其他鎘化合物的原料之一。

安全性

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接觸皮膚、吸入或吞食有害。

對水生生物毒性很大,並且會造成長期的水體污染。[12]

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 《無機化合物製備手冊》.朱文祥 主編.化學工業出版社. P382~383. 【ⅩⅡ-21】氫氧化鎘(cadmium hydroxide)
  2. ^ 2.0 2.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A21. ISBN 0-618-94690-X. 
  3. ^ 3.0 3.1 Karl-Heinz Schulte-Schrepping, Magnus Piscator "Cadmium and Cadmium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a04_499.
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 《無機化學叢書》.第六卷 鹵素 銅分族 鋅分族. 科學出版社. 鍾興厚 呂雲陽等主編. P581. 1.氫氧化鎘
  5. ^ 溶劑熱法製備Cd(OH)2和CdO納米盤研究性實驗[J]. 李錦等. 《物理實驗》. Vol.32 No.1. Jan.,2012
  6. ^ 水熱合成法製備六方形納米盤Cd(OH)2. 劉俊渤 等. 吉林大學學報(理學版). Vol.47 No.3. May.,2009
  7. ^ 微波法合成一維結構Cd(OH)2螺旋形納米線. 彭銀 等. 高等學校化學學報. pp.7~10 Vo1.31 No.1. Jan.,2010
  8. ^ 室溫固相化學反應法合成Cd(OH)2納米棒. 曹亞麗 等. 高等學校化學學報. pp.1601~1603. Vol.25 No.9. Sept.,2004
  9. ^ 《無機化學》(第二版)下冊. 龐錫濤 主編. 高等教育出版社. 2-3 鋅族元素的重要化合物. P365. ISBN 978-7-04-005387-6
  10. ^ 《無機化學反應方程式手冊》.曹忠良等主編. 湖南科學技術出版社. P218. 【Cd(OH)2】. 統一書號 13204·56
  11. ^ Chemistry of the Elements(Second Edition). N.N. GREENWOOD and A. EARNSHAW. 29.3 Compounds of Zinc, Cadmium and Mercury. pp.1209
  12. ^ 氢氧化镉产品说明书(Alfa Aesar). [2020-09-12]. (原始內容存檔於2016-03-06).