氯化鋅 氯化鋅(ZincChloride)是一種無(wú)機化合物,又名二氯化鋅,化學(xué)式為ZnCl?。 通常為白色吸濕性晶體,無(wú)味, 摩爾質(zhì)量 為136.29g/mol,易溶于水和丙酮,在 酒精 中溶解度為100g/100cc(12.5°C),熔點(diǎn)為290°C,沸點(diǎn)為732°C,密度為2.907g/cm3(25°C)。 氯化鋅水溶液為酸性,可以與強氧化劑和強堿急劇發(fā)生反應,其對金屬有輕度腐蝕性,加熱分解會(huì )釋放出 氯化氫 和 氧化鋅 的有毒煙霧, 氯化鋅應用多種多樣,其可以作為催化劑用于化學(xué)合成反應, 也可以作為飼料添加劑、電池原料、活性劑等。
物質(zhì)結構 氯化鋅是一種 離子化合物 ,觀(guān)察到其會(huì )出現有同質(zhì)多晶現象。目前氯化鋅已經(jīng)發(fā)現有四種不同的晶體結構。其中氯化鋅的形成的一種六方 密堆積結構 最為穩定,在這種結構中中,每個(gè) 鋅離子 都被4個(gè)氯離子包圍,四個(gè)氯離子成正四面體狀,并且將它熔融后再冷卻可以得到玻璃狀的物質(zhì)。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 氯化鋅是一種無(wú)機化合物,化學(xué)式為ZnCl?。 通常為白色吸濕性晶體,具有四種晶體結構,很容易發(fā)生潮解,沒(méi)有氣味,可以以白色顆粒形態(tài)分散在空氣中,其煙霧有刺鼻氣味,摩爾質(zhì)量為136.29g/mol,易溶于水和丙酮,不溶于 液氨 ,在12.5°C時(shí),在酒精中溶解度為100g/100cc, 熔點(diǎn)為290°C,沸點(diǎn)為732°C,在25°C條件下,密度為2.907g/cm3,在10°C條件下,蒸汽壓為75kPa。
化學(xué)性質(zhì) 氯化鋅加熱時(shí)分解,水溶液為中等強酸,pH為4,在加熱條件下可以生成氯化氫和氧化鋅的有毒煙霧。
可以與強氧化劑和強堿急劇發(fā)生反應,生成有毒和腐蝕性煙霧。
制備方法
實(shí)驗室制備方法
工業(yè)制備方法 工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的鋅灰中的鋅主要是以氧化鋅的形式存在的,故可以使用鹽酸浸取,使得鋅以離子形式存在,過(guò)濾掉濾渣后,向溶液中加入 高錳酸鉀 發(fā)生氧化反應并過(guò)濾除去濾渣,以除掉其他重金屬雜質(zhì),再向溶液中加入 鋅粉 進(jìn)一步除去其他金屬雜質(zhì),過(guò)濾后即得氯化鋅溶液。該方法使得工業(yè)生產(chǎn)中鉛鋅煙灰可以得到更加充分的利用,使得生產(chǎn)成本大大降低。
應用
化工領(lǐng)域 氯化鋅可以作為催化劑用于化學(xué)合成反應。其可以用于催化 鄰氨基苯甲酸 、原甲酸酯和胺三種物質(zhì)合成3-取代-4(3H)- 喹唑啉酮 衍生物,傳統方法所使用的催化劑一般價(jià)格較為昂貴,并且還要使用有機溶劑作為反應溶劑,而使用氯化鋅作為催化劑,其不僅價(jià)格低廉,并且反應溫和,并且不需要使用有機溶劑就可以反應。 氯化鋅還可以用于催化合成含硅芳炔樹(shù)脂,該反應以二乙炔基苯和雙(二甲氨基) 二甲基硅烷 為原料,氯化鋅作為催化劑可以避免生成產(chǎn)物不產(chǎn)生末端烯鍵,并且使得反應更加穩定簡(jiǎn)便。
生物領(lǐng)域 鋅作為人體重要的微量元素之一,其不僅可以參與調節多種酶功能,還可以調控上千種轉錄因子的結構和功能。研究表明,鋅的濃度的高低可以影響細胞凋亡的水平,進(jìn)而可以減少氧化態(tài)所造成的細胞凋亡,達到保護細胞的作用。白內障便是因為紫外線(xiàn)誘導晶狀體上皮細胞凋亡而形成的一種疾病,通過(guò)大鼠實(shí)驗可以表明,高糖水平能夠引發(fā)氧化應激反應,進(jìn)而引起細胞凋亡,通過(guò)調控氯化鋅的水平,可以有效遏制這種細胞凋亡,對于由于紫外線(xiàn)引發(fā)的HLECB-3細胞凋亡,氯化鋅可以通過(guò)抑制HLECB-3細胞中的caspase-12的表達,從而抑制其 線(xiàn)粒體 內的內質(zhì)網(wǎng)應激凋亡通路,進(jìn)而減少HLECB-3的凋亡。
農業(yè)領(lǐng)域
秸稈預處理 氯化鋅熔鹽水合物溶液(ZnCl?·4H?O)協(xié)同 稀硫酸 作為一種無(wú)機熔鹽水合物對對小麥秸稈進(jìn)行預處理,從而制備 果糖 。傳統處理秸稈制備果糖的方法具有條件苛刻、預處理時(shí)間過(guò)長(cháng)和步驟復雜等缺點(diǎn),而使用氯化鋅水合物不僅成本更低,且不易揮發(fā),可以通過(guò)將氯化鋅溶于去離子水中制得氯化鋅熔鹽水合物溶液,進(jìn)而和脫蠟小麥秸稈粉末混合均勻后水浴加熱,并攪拌加入硫酸溶液,最后使用酶水解即可,而通過(guò)這種預處理最終木糖得率可以高達90.85%。
飼料添加劑 以氯化鋅和氧化鋅作為原料,生產(chǎn)一種新型的飼料添加劑—堿式氯化鋅。鋅作為一種動(dòng)物生長(cháng)所必需的微量元素,在動(dòng)物生長(cháng)過(guò)程中往往以添加劑的形式加入,但傳統的添加劑往往不易被動(dòng)物消化,并且還容易污染環(huán)境,所以可以利用氯化鋅和氧化鋅來(lái)制作一種新的 飼料添加劑,其他飼料添加劑容易殘留一些氧化劑,而堿式氯化鋅避免了氧化劑的殘留,使得其性質(zhì)更加穩定,并且這種添加劑具有不溶于水、易溶于酸性溶液和吸水性低的特點(diǎn),使得其更容易被動(dòng)物吸收,減少了飼料中其他營(yíng)養物質(zhì)的損失。
改良樹(shù)木根系 氯化鋅溶液可以用來(lái)改善 櫸樹(shù) 在幼苗培養時(shí)的根系形態(tài),并具有一定促生作用。通過(guò)使用不同濃度氯化鋅溶液對櫸樹(shù)幼苗進(jìn)行處理,結果發(fā)現氯化鋅溶液可以增加櫸樹(shù)幼苗一級側根數、根系的總長(cháng)等,還可以增加其木質(zhì)部結構,并提高其抗逆性。但氯化鋅濃度過(guò)高時(shí)可以增加植物體內的 丙二醇 含量,從而對植物具有輕微的重金屬脅迫作用,當氯化鋅濃度為120g/L對櫸樹(shù)幼苗根部的形態(tài)和生長(cháng)達到最佳效果。
工業(yè)領(lǐng)域
助鍍劑 氯化鋅可以作為一種助鍍劑而應用于工業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)上常常利用溶劑法使用助鍍劑達到批量熱浸鍍鋅的目的,而氯化鋅可單獨作為一種助鍍劑使用,也可以和 氯化銨 聯(lián)合使用,但當單獨使用氯化鋅作為助鍍劑使用時(shí),由于氯化鋅易溶于水和吸濕的特點(diǎn),其往往會(huì )在助鍍工件的表面生成一些白色塊狀物,使得助鍍工件的表面鍍膜不夠均勻,而和氯化銨聯(lián)合使用則不會(huì )出現這種情況,最終助鍍工件的表面膜覆蓋也較為均勻,所以一般不單獨使用氯化鋅作為助鍍劑使用。
電池原料 液體氯化鋅是一種用于電池生產(chǎn)的重要原料,可以通過(guò)利用冶煉廠(chǎng)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的含酸廢液來(lái)生產(chǎn)液體氯化鋅,這樣可以大大減少環(huán)境污染的同時(shí),使得資源可以回收利用,可以使用這些含酸廢液浸出在冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的 次氧化鋅 ,二者可以反應生成粗制氯化鋅,隨后首先對這些粗制氯化鋅使用 過(guò)氧化氫 和氯化鐵除去部分雜質(zhì),再使用鋅單質(zhì)置換掉其他金屬離子,最后通過(guò)加入雙氧水和 氯化鋇 進(jìn)一步除去其他雜質(zhì)后,蒸發(fā)濃縮即得液體氯化鋅。
吸附劑 氯化鋅溶液因為其良好的吸附作用,可以用來(lái)處理毛竹,以便其制成 竹地板 制品等。將毛竹置于氯化鋅溶液中進(jìn)行超聲波-熱處理,結果發(fā)現,在高溫條件下半纖維素可以水解產(chǎn)生 醋酸 ,從而和氯化鋅溶液形成酸性環(huán)境,使得纖維分解為納米纖絲化纖維,使得有機物更少吸附。同時(shí),氯化鋅溶液還可以使毛竹發(fā)生溶脹、水解等反應,使得毛竹顏色加深,從而完成毛竹的碳化處理,使得其更加穩定。
發(fā)光二極管 研究表明,當改良藍光 量子點(diǎn)發(fā)光二極管 時(shí),使用金屬鹵化物配體尺寸較小時(shí)相較于使用長(cháng)鏈有機配體,其所受到的空間位阻效應將容易克服,使得可以達到更多量子點(diǎn)表面配位的位點(diǎn),并且當使用 氯化物 時(shí),其在醇溶劑中的溶解性更好,所以可以使用氯化鋅修飾B-QDs薄膜,這使得QDs的部分長(cháng)鏈 油酸 配體會(huì )被無(wú)機配體氯化鋅取代,減少了當QDs表態(tài)轉換時(shí)其油酸配體脫落的缺陷,進(jìn)而使得B-QDs薄膜的溶液熒光量子效率得到提高。另外,無(wú)機配體氯化鋅的配位還可以改善器件的電子和空穴注入平衡,使得藍光量子點(diǎn)發(fā)光二極管壽命得到延長(cháng)。
環(huán)境領(lǐng)域
活性劑 氯化鋅可以作為一種活化劑來(lái)用于制備活性炭吸附環(huán)境污染。 活性炭 的獲得通常是使用生物質(zhì)原料來(lái)制備,氯化鋅可以作為一種活化劑來(lái)處理夏威夷果殼,即將夏威夷果殼清洗干燥、粉碎過(guò)篩后與氯化鋅混合,在活化溫度條件下氯化鋅可以進(jìn)入果殼內部,通過(guò)活化作用使得果殼內部發(fā)生催化脫羥基的反應,從而達到果殼脫水的目的,另外,氯化鋅還可以幫助 果殼形成多孔碳結構,殘留在果殼表面的氯化鋅,也會(huì )腐蝕果殼表面,從而形成孔隙,使得最終制成的活性炭擁有更強的吸附能力和更大的比表面積。 此外,氯化鋅也可以作為活化劑用于柚子皮和大棗核制備活性炭,并且使用氯化鋅處理后,可以使柚子皮制備的活性炭擁有更廣泛的pH和溫度適應 范圍, 而對于大棗核制備活性炭時(shí)使用氯化鋅,這可以使用煅法制備,使得制備活性炭的工藝更加簡(jiǎn)單,也使得制備的活性炭更加穩定。
改性劑 氯化鋅和硫聯(lián)合使用作為一種改性劑,可以用于制備 生物炭 穩定土壤中的汞污染。氯化鋅和 硫單質(zhì) 用于改性 玉米秸稈 ,從而制備生物炭,單獨使用氯化鋅作為改性劑,氯化鋅可以在生物炭上生成活性位點(diǎn),常用于除掉煙氣中的汞污染,而與硫單質(zhì)聯(lián)合使用后,可以結合硫單質(zhì)改性生物炭的優(yōu)點(diǎn),使得生物炭的吸附能力更強,更利于修復土壤中的汞污染。
制備濾膜 氯化鋅可以作為溶劑制備聚丙烯腈過(guò)濾膜,采用氯化鋅水溶液,置于三口燒瓶中并攪拌加入 丙烯腈 、 過(guò)硫酸銨 和 亞硫酸氫鈉 水溶液,經(jīng)反應及后續實(shí)驗操作后即得PAN過(guò)濾膜,研究表明,經(jīng)氯化鋅溶液制備的PAN過(guò)濾膜,其表面更加平整光滑,并且其結構分布均勻并且致密,具有一定的韌性,且其對相對分子質(zhì)量較大的染料具有更好的攔截效果,具有更好的抗污染性能,并且在制備過(guò)程中也避免了使用有機溶劑污染環(huán)境的問(wèn)題。
安全事宜
毒性作用 該物質(zhì)對水生生物有極高毒性。 當人體暴露于濃度為40mg/cum的氯化鋅氣溶膠,可以聞到到金屬味。當濃度在80mg/cum時(shí),人體在2分鐘后會(huì )出現輕微惡心和咳嗽的癥狀,當濃度為120mg/cum時(shí),人體的鼻子、喉嚨和胸部會(huì )受到刺激,當濃度為4800mg/cum,人體接觸30分鐘后可以導致肺部疾病。動(dòng)物實(shí)驗表明,氯化鋅的80%水溶液在兔、 豚鼠 和小鼠試驗中具有嚴重刺激性,可以誘發(fā)表皮增生和潰瘍,小鼠和大鼠口服LD??分別為1260和1100mg/kg。
健康危害 氯化鋅不具有致癌性,短期接觸該物質(zhì),會(huì )對眼睛和皮膚具有腐蝕性,會(huì )使眼睛和皮膚發(fā)紅、疼痛,甚至嚴重燒傷。其氣溶膠可以嚴重刺激呼吸道,會(huì )引起咳嗽、喉嚨痛,并伴有灼燒感、呼吸困難、呼吸短促,其癥狀可能推遲表現出來(lái)。食入有腐蝕性,引起咽喉疼痛,咽喉和胸腔伴有有灼燒感、惡心、嘔吐等,嚴重可引起休克或虛脫。吸入可能導致肺水腫,吸入高濃度可吸入顆粒物(例如煙氣),可能導致急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)、 肺纖維化 和死亡。
環(huán)境危害 鋅離子雖然是一種重要的化工原料,但在工業(yè)中往往會(huì )產(chǎn)生大量的廢水流入河道中,再加上農業(yè)中關(guān)于氯化鋅的應用也會(huì )經(jīng)雨水排入河道,造成了很大的水體污染,這些鋅離子在水體中可以通過(guò) 生物富集作用 聚集在生物體內,而魚(yú)類(lèi)作為水體中的食物鏈頂端生物,從而大量富集鋅離子,氯化鋅會(huì )對 松江鱸魚(yú) 的腎細胞造成細胞毒性并抑制其生長(cháng),其在24小時(shí)的半致死濃度為308.41μmol/L,同時(shí),過(guò)量氯化鋅還會(huì )抑制其SOD酶活性,并引起鱸魚(yú)細胞的細胞核出現微核和DNA斷裂現象,進(jìn)而使其造成遺傳損傷。 通過(guò)使用氯化鋅對 泥鰍 細胞處理也可以表明,當鋅離子在人體濃度過(guò)高時(shí),其可以產(chǎn)生大量 自由基 ,而這些活性自由基會(huì )攻擊DNA鏈,從而使其發(fā)生斷裂,造成細胞損傷。鋅的濃度還會(huì )影響DNA聚合酶和RNA聚合酶的活性,從而引起細胞膜的脂質(zhì)雙分子層的生理穩態(tài),從而導致細胞功能障礙。并且,當鋅濃度過(guò)高時(shí)對細胞對于鐵、銅、鈣等元素的吸收和代謝還有一定的影響。
預防和急救措施 氯化鋅接觸時(shí)應佩戴防護手套,并注意防止粉塵或煙氣擴散和局部排氣通風(fēng)或呼吸防護,當樣品為粉末時(shí),一定要戴安全護目鏡或眼睛防護并應當結合呼吸防護,且工作時(shí)不得進(jìn)食,飲水或吸煙,進(jìn)食前應注意洗手。若不慎吸入,應注意病人呼吸新鮮空氣,保持半直立體位,必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸,并送往醫院。皮膚或眼睛接觸,應立即用大量水沖洗或淋浴至少15分鐘。若發(fā)生誤食,一定不要進(jìn)行催吐,應立即飲用一或兩杯水并送往就醫。
消防安全 氯化鋅本身不可燃,在火焰中釋放出刺激性或有毒煙霧(或氣體),周?chē)h(huán)境著(zhù)火時(shí),可使用任何可得到的滅火劑進(jìn)行滅火。
安全標志 氯化鋅具有腐蝕性和刺激性,會(huì )造成嚴重的皮膚灼傷和眼睛損傷,同時(shí)具有環(huán)境危害性,對水生生物有劇毒。
存儲 氯化鋅應儲存在40°C以下,最好在15至30°C之間,防止產(chǎn)品凍結。同時(shí),產(chǎn)品應與強堿、食品和飼料分開(kāi)存放,保持環(huán)境密閉干燥。 且應儲存在沒(méi)有排水管或下水道的場(chǎng)所。