氯化锌

氯化锌
	IUPAC名; Zinc chloride
别名	氯化锌(II)、二氯化锌
识别
CAS号	7646-85-7（无水） ; 21351-92-8（一水） ; 19417-15-3（二水） ; 74182-35-7（三水） ; 29426-92-4（四水）
PubChem	3007855
ChemSpider	5525
SMILES	Cl[Zn]Cl;
InChI	1/2ClH.Zn/h2*1H;/q;;+2/p-2;
InChIKey	JIAARYAFYJHUJI-NUQVWONBAB
UN编号	2331
EINECS	231-592-0
ChEBI	49976
RTECS	ZH1400000
性质
化学式	ZnCl2
摩尔质量	136.315 g·mol⁻¹
外观	白色晶体
密度	2.907 g/cm³
熔点	290 °C（563 K）（）
沸点	732 °C（1005 K）（）
溶解性（水）	432 g/100 mL (25 °C)
结构
晶体结构	有四种已知的结构，六方密堆积是无水状态下唯一稳定的结构
配位几何	四面体，气态时为直线型
危险性
	欧盟危险性符号; 刺激性 Xi 腐蚀性 C
警示术语	R：R34-R50-R53
安全术语	S：S7/8-S28-S45-S60-S61
MSDS	英文MSDS
NFPA 704	0 3 0
	致死量或浓度：
LD50（中位剂量）	350 mg/kg, 大鼠 (口服)
相关物质
其他阴离子	氟化锌、溴化锌、碘化锌
其他阳离子	氯化铜、氯化镉
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

氯化锌是氯和锌的化合物，化學式為ZnCl₂。它是无色或白色固體，有极强的水溶性和吸湿性，甚至会潮解，应在干燥处密封储存，避免与空气中的水蒸气接触。

在纺织加工、焊接、化学合成等方面，氯化锌有着广泛应用。

结构和物性

氯化锌是一种离子化合物，有多晶型性，目前已发现四种晶体结构。但纯氯化锌只能形成δ型（六方密堆积），即在晶体中，每个锌离子被4个氯离子成正四面体状包围。^[2] 将它熔融后再冷却可以得到玻璃状的物质。

氯化锌还显示出共价化合物的特性，如熔点低(275 °C)、易溶于乙醚等溶剂形成形如ZnCl₂L₂（其中L代表溶剂分子）的加合物。氯化锌的浓水溶液（质量分数高于64%）有能够溶解淀粉、丝和纤维素的特殊性质，所以不能使用普通的滤纸来进行过滤。它属于路易斯酸，强度中等，稀水溶液的pH值在4左右，6 mol/L的浓水溶液pH=1。^[3] 当含水的氯化锌被加热时，会水解成氯氧化物。

氯化锌已知4种结晶水合物，以及至少一种碱式盐如ZnOHCl。^[2] 从氯化锌水溶液中可以析出它的结晶水合物ZnCl₂(H₂O)_n，以n=4为最主要的成分，其他的形态n值分别为1、1.5、2.5、3。^[3] 水合的氯化锌加热后可得到ZnOHCl。

在水溶液中，无水、水合等各种晶体形态的氯化锌均完全解离出Zn²⁺，以便制备其他锌盐。比如制备碳酸锌：

ZnCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq) → ZnCO₃(s) + 2 NaCl(aq)

由于各种氯化锌及其他卤化锌、硫酸锌在水中一样能完全解离，因而这些物质在制备其他锌盐中与ZnCl₂是等效的。

制备与提纯

无水氯化锌能够通过锌和氯化氢反应来制造。

Zn + 2 HCl(g) → ZnCl₂(s) + H₂↑(g)

水合的氯化锌也能通过浓盐酸与锌反应得到，又可以使用氧化锌或硫化锌。

ZnS(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂S↑(l)

平时所能购买到的氯化锌通常含有水和主要的水解产物。一般通过以下步骤来提纯：将100g的氯化锌加入800mL的二恶烷中加热，进行分馏。趁热进行过滤，除去锌粉，冷却后氯化锌变为白色沉淀。而无水的氯化锌则可以先在氯化氢气流中加热升华，然后在干燥的氮气流中加热到400°C。也可以将样品通过二氯亚砜处理。^[4]

用途

纺织加工方面

由于氯化锌与丝绸、纤维素等材料的亲和性，它可用作衣料的防火物质，也可用在织物气味洁净剂中。

焊接方面

氯化锌可以攻击金属氧化物（MO）生成MZnOCl₂，这就是它作为金属焊剂的原理。ZnCl₂溶解掉金属表面的致密氧化层，使金属裸露出来。^[3] 将锌箔片溶解在稀盐酸中，直至不再产生氢气，即得此种焊剂，因此它得名焊酸。由于其腐蚀性，如果工作后的残余物不能清理干净，就不能用焊酸作为焊剂，如焊电子元件时。

利用这一原理，ZnCl₂还可以用于制造牙充填所用的氧化镁水泥，某些品牌的漱口水也用它作活性成分。

化学合成方面

在化学合成中，氯化锌作为一种中强路易斯酸，用途广泛。它可以做费舍尔吲哚环合反应(A)的催化剂，^[5] 也可以催化活化芳香环上的傅-克酰基化反应(B)。^[6]^[7]

制备染料荧光黄的经典方法，就是用氯化锌催化的傅-克酰基化反应，原料是邻苯二甲酸酐和雷索辛。^[8] 其中无水和水合的氯化锌皆能催化。

ZnCl₂和盐酸组成的试剂叫卢卡斯试剂(Lucas reagent)，用于伯醇和仲醇醇羟基的氯代，反应温度130 °C。试剂中ZnCl₂的加入提高了氯化氢的反应效率。对伯醇的反应一般通过S_N2机理，而对仲醇则是S_N1。

ZnCl₂可以活化一些卤原子的取代。如烯烃等弱亲核试剂对苯甲基卤、烯丙基卤上的取代（见下图）^[9]、NaBH₃CN对苯甲基卤、烯丙基卤、叔卤原子的选择性还原。

ZnCl₂是合成许多有机锌试剂的起始物。这些有机锌试剂，一般通过有机锂试剂或格林尼亚试剂的金属交换反应制备，用于偶联等反应，如与芳基卤、乙烯基卤进行的根岸偶联。^[10]

ZnCl₂与碱金属烯醇盐生成的锌烯醇盐可以在羟醛缩合时控制手性。如下图^[11]，由于锌的存在，形成了螯合环，体积较大的苯环倾向于占据“平伏”的位置，即“反式”构型，产物中“反式”（threo）与“順式”（erythro）比例为5:1。相比之下，反应机理中没有螯合环时，“順式”“反式”产物的比例为1:1。

安全事项

有腐蚀性和刺激性。操作时戴好防护眼镜、手套，注意避免与无水氯化锌接触，这一类无水金属卤化物水解时都会放热。细节参见表中MSDS链接。

参考

^ ^1.0 ^1.1 O'Neil, M. J.; et al. The Merck index : an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. N. J.: Whitehouse Station. 2001. ISBN 978-0911910131.
^ ^2.0 ^2.1 Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
^ ^3.0 ^3.1 ^3.2 Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
^ Pray, A. P. “Anhydrous Metal Chlorides” "Inorganic Syntheses," vol. XXVIII, 321-2, 1990ISBN 0-471-52619-3. Describes the formation of anhydrous LiCl, CuCl₂, ZnCl₂, CdCl₂, ThCl₄, CrCl₃, FeCl₃, CoCl₂, and NiCl₂ from the corresponding hydrates.
^ R. L. Shriner, W. C. Ashley, E. Welch, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 725, Wiley, New York, 1955.
^ S. R. Cooper, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 761, Wiley, New York, 1955.
^ S. Y. Dike, J. R. Merchant, N. Y. Sapre, Tetrahedron, 47, 4775 (1991)
^ B. S. Furnell et al., Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th edition, Longman/Wiley, New York, 1989.
^ E. Bauml, K. Tschemschlok, R. Pock, H. Mayr, Tetrahedron Letters, 29, 6925 (1988)
^ S. Kim, Y. J. Kim, K. H. Ahn, Tetrahedron Letters, 24, 3369 (1983).
^ H. O. House, D. S. Crumrine, A. Y. Teranishi, H. D. Olmstead, Journal of the American Chemical Society, 95, 3310 (1973)

N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
The Merck Index, 7th edition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, USA, 1960.
D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements, Macmillan Press, London, 1973.
A. F. Wells, 'Structural Inorganic Chemistry, 5th ed., Oxford University Press, Oxford, UK, 1984.
J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., p. 723, Wiley, New York, 1992.
G. J. McGarvey, in Handbook of Reagents for Organic Synthesis, Volume 1: Reagents, Auxiliaries and Catalysts for C-C Bond Formation, (R. M. Coates, S. E. Denmark, eds.), pp. 220–3, Wiley, New York, 1999.

外部链接

[Merck-1] 1.0 ^1.1 O'Neil, M. J.; et al. The Merck index : an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. N. J.: Whitehouse Station. 2001. ISBN 978-0911910131.

[Wells-2] 2.0 ^2.1 Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.

[Holleman-3] 3.0 ^3.1 ^3.2 Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.

[4] Pray, A. P. “Anhydrous Metal Chlorides” "Inorganic Syntheses," vol. XXVIII, 321-2, 1990ISBN 0-471-52619-3. Describes the formation of anhydrous LiCl, CuCl₂, ZnCl₂, CdCl₂, ThCl₄, CrCl₃, FeCl₃, CoCl₂, and NiCl₂ from the corresponding hydrates.

[5] R. L. Shriner, W. C. Ashley, E. Welch, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 725, Wiley, New York, 1955.

[6] S. R. Cooper, in Organic Syntheses Collective Volume 3, p 761, Wiley, New York, 1955.

[7] S. Y. Dike, J. R. Merchant, N. Y. Sapre, Tetrahedron, 47, 4775 (1991)

[8] B. S. Furnell et al., Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th edition, Longman/Wiley, New York, 1989.

[9] E. Bauml, K. Tschemschlok, R. Pock, H. Mayr, Tetrahedron Letters, 29, 6925 (1988)

[10] S. Kim, Y. J. Kim, K. H. Ahn, Tetrahedron Letters, 24, 3369 (1983).

[11] H. O. House, D. S. Crumrine, A. Y. Teranishi, H. D. Olmstead, Journal of the American Chemical Society, 95, 3310 (1973)

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