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氯化鋅

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氯化鋅（ZnCl₂）是氯和鋅的化合物，該名稱亦用來(lái)稱呼它的水合物。無(wú)色或白色，有極強(qiáng)的水溶性和吸濕性，甚至?xí)苯猓瑧?yīng)在干燥處密封儲(chǔ)存，避免與空氣中的水蒸氣接觸。

在紡織加工、焊接、化學(xué)合成等方面，氯化鋅有著廣泛應(yīng)用。

 結(jié)構(gòu)和物性

氯化鋅是一種離子化合物，有同質(zhì)多晶現(xiàn)象，目前已發(fā)現(xiàn)四種晶體結(jié)構(gòu)。但純氯化鋅只能形成δ型（六方密堆積），即在晶體中，每個(gè)鋅離子被4個(gè)氯離子成正四面體狀包圍。^[1] 將它熔融后再冷卻可以得到玻璃狀的物質(zhì)。

氯化鋅還顯示出共價(jià)化合物的特性，如熔點(diǎn)低(275 °C)、易溶于乙醚等溶劑形成形如ZnCl₂L₂（其中L代表溶劑分子）的加合物。氯化鋅的濃水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于64%）有能夠溶解淀粉、絲和纖維素的特殊性質(zhì)，所以不能使用普通的濾紙來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。它屬于路易斯酸，強(qiáng)度中等，稀水溶液的pH值在4左右，6 mol/L的濃水溶液pH=1。^[2] 當(dāng)含水的氯化鋅被加熱時(shí)，會(huì)水解成氯氧化物。

氯化鋅已知4種結(jié)晶水合物，以及至少一種堿式鹽如ZnOHCl。^[1] 從氯化鋅水溶液中可以析出它的結(jié)晶水合物ZnCl₂(H₂O)_n，以n=4為最主要的成分，其他的形態(tài)n值分別為1、1.5、2.5、3。^[2] 水合的氯化鋅加熱后可得到ZnOHCl。

在水溶液中，無(wú)水、水合等各種晶體形態(tài)的氯化鋅均完全解離出Zn²⁺，以便制備其他鋅鹽。比如制備碳酸鋅：

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

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(zhì)在制備其他鋅鹽中與ZnCl₂是等效的。

 制備與提純

無(wú)水氯化鋅能夠通過(guò)鋅和氯化氫反應(yīng)來(lái)制造。

Zn + 2 HCl(g) → ZnCl₂(s) + H₂↑(g)

水合的氯化鋅也能通過(guò)濃鹽酸與鋅反應(yīng)得到，又可以使用氧化鋅或硫化鋅。

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

平時(shí)所能購(gòu)買(mǎi)到的氯化鋅通常含有水和主要的水解產(chǎn)物：氯氧化鋅(zinc oxychloride)。一般通過(guò)以下步驟來(lái)提純：將100g的氯化鋅加入800mL的二惡烷中加熱，進(jìn)行分餾。趁熱進(jìn)行過(guò)濾，除去鋅粉，冷卻后氯化鋅變?yōu)榘咨恋?。而無(wú)水的氯化鋅則可以先在氯化氫氣流中加熱升華，然后在干燥的氮?dú)饬髦屑訜岬?span lang="EN-US">400°C。也可以將樣品通過(guò)二氯亞砜處理。^[3]

 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(zhì)，也可用在織物氣味潔凈劑中。

 焊接方面

氯化鋅可以攻擊金屬氧化物（MO）生成MZnOCl₂，這就是它作為金屬焊劑的原理。ZnCl₂溶解掉金屬表面的致密氧化層，使金屬裸露出來(lái)。^[2] 將鋅箔片溶解在稀鹽酸中，直至不再產(chǎn)生氫氣，即得此種焊劑，因此它得名焊酸。由于其腐蝕性，如果工作后的殘余物不能清理干凈，就不能用焊酸作為焊劑，如焊電子元件時(shí)。

利用這一原理，ZnCl₂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。

[編輯] 化學(xué)合成方面

在化學(xué)合成中，氯化鋅作為一種中強(qiáng)路易斯酸，用途廣泛。它可以做費(fèi)舍爾吲哚環(huán)合反應(yīng)(A)的催化劑，^[4]也可以催化活化芳香環(huán)上的傅-克?；磻?yīng)(B)。^[5][6]

制備染料熒光黃的經(jīng)典方法，就是用氯化鋅催化的傅-克?；磻?yīng)，原料是鄰苯二甲酸酐和雷索辛。^[7]其中無(wú)水和水合的氯化鋅皆能催化。

ZnCl₂和鹽酸組成的試劑叫盧卡斯試劑(Lucas reagent)，用于伯醇和仲醇醇羥基的氯代，反應(yīng)溫度130 °C。試劑中ZnCl₂的加入提高了氯化氫的反應(yīng)效率。對(duì)伯醇的反應(yīng)一般通過(guò)S_N2機(jī)理，而對(duì)仲醇則是S_N1。

ZnCl₂可以活化一些鹵原子的取代。如烯烴等弱親核試劑對(duì)苯甲基鹵、烯丙基鹵上的取代（見(jiàn)下圖）^[8]、NaBH₃CN對(duì)苯甲基鹵、烯丙基鹵、叔鹵原子的選擇性還原。

ZnCl₂是合成許多有機(jī)鋅試劑的起始物。這些有機(jī)鋅試劑，一般通過(guò)有機(jī)鋰試劑或格林尼亞試劑的金屬交換反應(yīng)制備，用于偶聯(lián)等反應(yīng)，如與芳基鹵、乙烯基鹵進(jìn)行的根岸偶聯(lián)。^[9]

ZnCl₂與堿金屬烯醇鹽生成的鋅烯醇鹽可以在羥醛縮合時(shí)控制手性。如下圖^[10]，由于鋅的存在，形成了螯合環(huán)，體積較大的苯環(huán)傾向于占據(jù)“平伏”的位置，即“反式”構(gòu)型，產(chǎn)物中“反式”（threo）與“順式”（erythro）比例為5:1。相比之下，反應(yīng)機(jī)理中沒(méi)有螯合環(huán)時(shí)，“順式”“反式”產(chǎn)物的比例為1:1。

 安全事項(xiàng)

有腐蝕性和刺激性。操作時(shí)戴好防護(hù)眼鏡、手套，注意避免與無(wú)水氯化鋅接觸，這一類無(wú)水金屬鹵化物水解時(shí)都會(huì)放熱。