Kẽm hidroxit ( Zn(OH)2 ):

IV. ỨNG DỤNG CỦA CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÚNG:

2) Kẽm hidroxit ( Zn(OH)2 ):

Có hai loại kẽm hidroxit: kẽm hidroxit vô định hình và kẽm hidroxit tinh thể. Zn(OH)2 vô định hình là chất bột xốp, màu trắng, có hàm lượng nước thay đổi. Chuyển thành ZnO khi nung đến nóng đỏ. Là một bazơ khá yếu với các hằng số phân li K1= 4,4.10-5 và K2= 1,5.10-9 ở 250C. Hầu như không tan trong nước ( tích số tan = 1,5.1017 ở 250C ). Zn(OH)2 tinh thể là những tinh thể nhỏ hình lăng trụ dài thuộc hệ tà phương, trọng lượng riêng 3,08 ứng với công thức Zn(OH)2 sau khi sấy khô ở 40-500C. Ở 1000C đã bắt đầu mất nước. Hầu như không tan trong nước

Kẽm hidroxit là chất lưỡng tính điển hình: tan trong dung dịch axit tạo thành muối Zn2+ và tan trong dung dịch kiềm tạo thành phức chất hidroxozincat.

Tính chất lưỡng tính đó của hidroxit cộng với thế điện cực khá âm của kim loại giải thích tính dễ tan của Zn trong dung dịch kiềm giải phóng khí Hidro. Đặc biệt, Zn(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo phức tan:

Zn(OH)2 + 4NH3 → [ Zn(NH3)4 ](OH)2. Ta có thể tái tạo lại Zn(OH)2 bằng phản ứng:

[ Zn(NH3)4 ](OH)2 + 4H+ → Zn(OH)2↓+ 4NH3.

3) Muối của kẽm:

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của kẽm dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, orthophophat và muối bazơ ít tan. Những muối tan khi kết tinh từ dung dịch nước thường ở dạng hiđrat như ZnSO4.7H2O , Zn(NO3).6H2O , ... Đa số các muối đơn giản không có màu, trừ ZnSe có màu vàng, ZnTe có màu đỏ. Ion Zn2+ giống với ion Mg2+, nhiều muối của chúng đồng hình với nhau. Ví dụ như: ZnSO4.7H2O và MgSO4.7H2O, M2SO4.ZnSO4.6H2O và M2SO4.MgSO4.6H2O đồng hình với nhau ( M là kim loại kiềm ).

Ion Zn2+ tạo nên nhiều phức chất, tuy nhiên khả năng tạo phức của nó kém hơn đồng và bạc. Những ion phức thường gặp là: [ ZnX4 ]2- , [CdX4 ]2- (trong đó X có thể là Cl- , Br- , I- và CN- ), [ Zn(NH3)4 ]2+ , [ Zn(NH3)6 ]2+.

ZnF2 ZnCl2 ZnBr2 ZnI2

Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ).

872 275 394 446

Nhiệt độ sôi

( 0C ). 1502 756 697 Thăng hoa.

Một số tính chất của đihalogenua ZnX2.

Dưới đây là một tính chất của một số loại muối kẽm.

a) Kẽm clorua ( ZnCl2 ):

Có hai loại muối kẽm clorua:

+) Kẽm clorua khan ( trọng lượng phân tử: 136,29 ):

ZnCl2 là chất bột trắng, trọng lượng riêng 2,92 hoặc là một khối chất có dạng sứ trong suốt ( nóng chảy ). Rất háo nước ( không khí ẩm khi đi qua ống có ZnCl2 chỉ còn 0,98mg H2O trong 1l ); dễ tan trong nước, rượu, ête và glyxerin. Khi đun nóng đỏ tạo thành khói trắng đặc, đó là ZnCl2 thăng hoa.

ZnCl2 là chất ở dạng tinh thể lập phương, trong đó ZnCl2 có cấu hình tứ diện với Cl là cầu nối. Ở trạng thái hơi phân tử, ZnCl2 có cấu hình đường thẳng.

Cấu trúc tinh thể của ZnCl2.

Muối khan dễ chảy rửa trong không khí và tan rất nhiều trong nước. 100g nước ở 200C có thể hòa tan 367g ZnCl2. Đặc biệt ZnCl2 khan có thể kết tinh từ dung dịch nước ở trên 250C. Như vậy tuy Zn(OH)2 có tính lưỡng tính, ZnCl2 có thể tạo nên khi đun nóng nhẹ hiđrat của nó trong khi các muối khan MgCl2 , CaCl2 và MnCl2 , như đã biết, không thể sinh ra khi đun nóng hiđrat tương ứng mặc dù các hiđroxit tương ứng không phải là chất lưỡng tính. Có thể giải thích điều đó nếu chú ý đến khuynh hướng tạo nên liên kết cộng hóa trị của kẽm. Có lẽ rằng vỏ 3d10 làm cho ion Zn2+ liên kết dễ với Cl- hơn với oxi của H2O. Bởi vậy trong dung dịch ZnCl2 đặc ở trong nước xảy ra sự cạnh tranh giữa ion Cl- và phân tử H2O làm cho Cl- thaythe61 H2O ở trong cầ nội. Thật vậy, trong dung dịch ZnCl2 loãng, Zn(II) tồn tại chủ yếu dưới dạng ion [ Zn(H2O)6 ]2+ còn trong dung dịch đặc, dưới dạng ion [ ZnCl4(H2O)2 ]2-. Kẽm clorua khan có thể điều chế bằng tác dụng của kẽm hạt với khí clo ở 4000C còn hiđrat có thể điều chế bằng tác dụng của kẽm hay oxit, hiđroxit và cacbonat của kẽm với dung dịch HCl loãng.

+) Kẽm clorua ngậm nước ( trọng lượng phân tử: 163,32 ).

Công thức: ZnCl2.114H2O. Kẽm clorua ngậm nước là những tinh thể lớn hình lăng trụ, tạo thành đều đặn, chảy rữa ngoài không khí, nhiệt độ nóng chảy 260C . chỉ bền trong khoảng 12,5-260C. Rất dễ tan trong nước, trong rượu và trong glyxerin. Ta có thể điều chế ZnCl2.114H2O tinh thể bằng cách trộn lẫn dung dịch ZnCl2 đậm đặc với HCl đặc, rồi để cho kết tinh.

Dung dịch ZnCl2 đặc khi trộn với bột ZnO tạo nên oxoclorua có thành phần là Zn2OCl2: ZnCl2 + ZnO→ Zn2OCl2.

Kẽm oxoclorua là một polime vô cơ không tan trong nước, đông cứng nhanh sau khi được tạo thành nên được gọi là xi măng kẽm và thường dùng để trám răng. Hợp chất này cũng được tạo nên khi đun nóng muối clorua bazơ:

2ZnOHCl = Zn2OCl2 + H2O.

Dung dịch ZnCl2 đặc thể hiện rõ phản ứng axit do tạo thành axit phức: ZnCl2 + 2H2O → H2[Zn(OH)2Cl2]

Bởi vậy, dung dịch ZnCl2 đặc thường được dùng để đánh sạch hết sắt thép khi hàn FeO + H2[Zn(OH)2Cl2] → Fe[Zn(OH)2Cl2] + H2O.

Khi hàn, nước bay hơi còn bề mặt sắt thép được phủ lớp muối trên ở trạng thái nóng chảy cho nên không bị oxi hóa và nhờ đó mối hàn được vững chắc. Ngoài những công dụng vừa trình bày trên đây, ZnCl2 còn được dùng vào việc in hoa trên vải, tẩm gỗ để gỗ khỏi bị mục nát và chế giấy da dê.

Một số ứng dụng khác của ZnCl2:

+ Trong tổng hợp hữu cơ

Trong phòng thí nghiệm, kẽm clorua có thể xúc tác (A) tổng hợp Fischer indole và (B) acyl hóa Friedel-Thủ công mỹ nghệ phản ứng liên quan đến kích hoạt vòng thơm

Liên quan đến sau này là chuẩn bị cổ điển của các thuốc nhuộm huỳnh quang từ alhydrit phthalic và resorcinol , liên quan đến một acyl hóa Friedel-Thủ công mỹ nghệ . Sự chuyển đổi này đã thực tế được thực hiện bằng cách sử dụng ZnCl2 ngậm nước mẫu được hiển thị trong hình ở trên.

Axit hydrochloric một mình phản ứng kém với rượu và rượu chính thứ , nhưng một sự kết hợp của HCl với ZnCl 2 (được gọi là " thuốc thử Lucas ") có hiệu quả cho việc chuẩn bị của clorua alkyl. Phản ứng điển hình được thực hiện ở 130 ° C. Phản ứng này có thể tiến hành thông qua một cơ chế S 2 N với rượu chính nhưng S N 1 con đường với rượu trung.

Kẽm clorua cũng kích hoạt benzylic và allylic halogenua theo hướng thay thế bởi các yếu nucleophiles như anken :

Tương tự, ZnCl 2 thúc đẩy chọn lọc NaBH CN 3 giảm của đại học, các halogenua allylic hay benzylic hydrocarbon tương ứng.

Clorua kẽm cũng là một thuốc thử khởi đầu hữu ích cho sự tổng hợp của

nhiều organozinc thuốc thử, chẳng hạn như những người sử dụng trong các xúc tác

palladium khớp nối Negishi với halogenua aryl halogenua vinyl . Trong trường hợp như vậy hợp chất organozinc được thường chuẩn bị sẵn bởi transmetallation từ

một organolithium hoặc một thuốc thử Grignard , ví dụ:

Kẽm enolates , chuẩn bị từ enolates kim loại kiềm và ZnCl 2, cung cấp kiểm soát lập thể trong phản ứng ngưng tụ nghịch đảo do chelationtrên các kẽm. Trong ví dụ hình dưới đây, threo sản phẩm được ưa chuộng hơn các erythro một yếu tố 05:01

ZnCl 2 trong DME / ether được sử dụng. Chelate là ổn định hơn khi các nhóm phenyl cồng kềnh là giả xích đạo hơn là giả trục , tức là, threo khá

hơn erythro.

+ Thuốc sát trùng.

+ Trong công nghiệp dệt. b) Kẽm florua ( ZnF2 ):

Cấu trúc tinh thể của ZnF2.

ZnF2 có kiến trúc tinh thể kiểu rutin. Liên kết Zn-X trong florua là liên kết ion còn trong các đihalogenua khác có bản chất cộng hóa trị. Bởi vậy ZnF2 có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nhất trong các đihalogenua này. Tính ít tan của nó có liên quan đến năng lượng mạng lưới cao của tinh thể. Các đihalogenua khác dễ tan trong nước và cả trong ete, rượu và axeton. Những đihalogenua dễ tan này có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm tạo thành ion phức [ZnX4 ]2- ( ở đây X có thể là Cl- , Br- , I- ).

c) Kẽm iodua ( ZnI2 ):

ZnI2 là những tinh thể háo nước, trong suốt, hinh tám mặt, trọng lượng riêng 4,70 ; dễ tan trong nước, trong rượu và trong ête ( trong rượu dễ hơn trong ête).

Cấu trúc tinh thể của ZnI2 là bất thường.

Cấu trúc tinh thể của ZnI2. d) Kẽm nitrat :

Công thức: Zn(NO3)2.6H2O là những tinh thể lăng trụ thuộc hệ lục phương, trọng lượng riêng 2,07 ; tan trong nước và trong rượu. Khi đun nóng thì nóng chảy ( gần 370 ) trong nước kết tinh.

e) Kẽm amoni clorua:

ZnCl2.3NH4Cl là những tinh thể lớn, hình thoi bề ngoài không khí, thăng hoa ở 3400.

f) Kẽm axetat:

Zn(CH3COO)2.2H2O là những vảy hoặc những tinh thể hình thoi nhỏ óng ánh sáu mặt, trọng lượng riêng 1,73 ; tan trong nước ( 28,5% ở 200 ). Mất nước ở 1000C biến thành Zn(CH3COO)2 có trọng lượng riêng 1,840 ; nóng chảy ở gần 2440 ; ở nhiệt độ cao hơn thì phân hủy, cho thoát ra axeton. Dưới áp suất thấp

( 150 mmHg ) ở 2000 kẽm axetat bị thăng hoa không bị phân hủy.

g) Kẽm cacbonat (ZnCO3):

+) Kẽm cacbonat thường: ZnCO3 là chất bột vô định hình, hầu như không tan trong nước ( tích số tan là 6.10-11 ở 250 ), chuyển một phần khi rửa bằng nước và chuyển hoàn toàn khi đun sôi với nước thành muối bazơ.

+) Kẽm cacbonat bazơ: Là chất bột màu trắng, trọng lượng riêng 4,4 rất khó tan trong nước ( 0,05 – 0,03% ), có thành phần thay đổi. Phân ly ở 1400 thành ZnO, CO2 và H2O.

h) Kẽm hỗn hống:

Kẽm hỗn hống là một khối chất rắn hoặc lỏng ( phụ thuộc vào hàm lượng kẽm ) có ánh kim và là chất khử mạnh.

i) Kẽm photphat ( Zn3(PO4)2.4H2O ):

Kẽm photphat là những tinh thể không màu, thuộc hệ thoi, trọng lượng riêng từ 3,03 – 3,04 g/cm3 . Nó thực tế không tan trong nước ( tích số tan là 9,1.10-33 ), tan được trong axit.

Có thể điều chế thành phẩm ở dạng tinh thể theo phản ứng:

3ZnCl2 + 4Na2HPO4 → Zn3(PO4)2 + 6NaCl + 2NaH2PO4. Hoặc:

j) Kẽm photphua ( Zn3P2 ):

Zn3P2 là những tinh thể màu xám, thuộc hệ lập phương hoặc tứ phương, trọng lượng riêng 4,55 g/cm3 ở 120. Nhiệt độ nóng chảy cao hơn 4200. Nhiệt độ sôi là 11000. Nó không tan trong nước và rượu etylic.

Zn3P2 rất độc ( được dùng làm chất độc để diệt chuột ). Khi tác dụng với các axit mạnh thì cho photphin thoát ra:

Zn3P2 + 6HCl → 3ZnCl2 + 2PH3.

Có thể điều chế kẽm photphua bằng cách dùng kẽm hoặc các chất khử kẽm photphat khan:

Zn3(PO4)2 + 8H2 → Zn3P2 + 8H2O. Hoặc có thể thay thế Hidro bằng than gỗ:

Zn3(PO4)2 + 8C → Zn3P2 + 8CO.

k) Kẽm sunfat ( ZnSO4 .7H2O):

ZnSO4.7H2O là những tinh thể hình thoi, không màu, trọng lượng riêng 1,96. Ở 390 nóng chảy trong nước tinh khiết, biến thành ZnSO4.6H2O ; ở 250 – 2790 mất nước; khi đun nóng thật đỏ, nó phân hủy thành ZnO và SO3. Rất dễ tan trong nước, không tan trong rượu.

t0C ZnSO4 % t0C ZnSO4 % t0C ZnSO4 %

0 29,5 25 36,6 50 43,1

10 32,0 35 39,9 70() 47,1()

15 33,4 39 41,2 80 46,2

100 44,0

() Độ tan cực đại ở 700C. l) Kẽm sunfua ( ZnS ):

ZnS là một chất bột màu trắng, trọng lượng riêng 2,9 – 3,1 ( vô định hình ) hoặc 4,06 – 4,09 ( tinh thể ) , hầu như không tan trong nước ( tích số tan là 1,8.10-26 ở 250 ). Nhiệt độ nóng chảy gần 18000 ( dưới áp suất 100 – 150 atm ). Thăng hoa ở 11820 ( theo các dữ liệu khác là 10640 ). Bị sẫm lại ở ngoài áng sáng mặt trời, chuyển thành ZnSO4 khi để lâu ngoài không khí ẩm.

Cấu tạo tinh thể của ZnS.