鋅的化合物
铜臭 / 2022-08-03
鋅在化合物中只表现为+2价。离子呈无色，只要阴离子星无色，则所形成的鋅盐都是白色。除氟化物外，其他的卤化物、硫酸盐、硝酸盐和酷酸盐都易溶于水。氧化卸、氧氧化鋅、硫化鋅、碳酸鋅等皆微溶于水。锌离子形成絡合物的倾向小于銅离子。
1.氧化鋅和氫氧化鋅
鋅在空气中燃燒产生氧化鋅ZnO,大量制造可用此法。在实驗室内，把碳酸鋅加热分解即可制得氧化鋅。
純氧化鋅为白色，加热则变为黄色，晶格屬ZnS类型(見图20-2)。由晶格类型和Zn-O鍵长等性质可知，氧化鋅是共价化合物。它在水中只微溶，溶度积为1.8×10⁻¹⁴(20°C)。溶于不同的酸而得各种鋅盐。它用作白色塗料，虽然“附着力”不如鉛白，但它遇到硫化氢时顏色不变。在合成甲醇时，氧化鋅可用作催化剂。它也是橡胶的填料。
氢氧化鋅可用間接方法制取，即在鋅盐的溶液中，加入适量的强碱，即析出白色氫氧化鋅。氫氧化鋅是两性化合物，在飽和溶液中有下列平衡存在:
Zn⁺⁺+2OH⁻⇔Zn(OH)₂⇔H⁺+HZnO₂⁻
溶于强碱而形成鋅酸盐:
Zn(OH)₂+2NaOH=Na₂[Zn(OH)₄]
溶于酸中形成鋅盐:
Zn(OH)₂+2H⁺=Zn⁺⁺+2H₂O
前已述及，氫氧化鋅也溶于氨水中，形成氨絡离子。
2.卤化锌
将氧化锌或碳發斜容解于氢卤酸中而制得卤化算。除Znl₂呈黄色界，其他都是白色晶体在空气中都吸水而潮解。
从表20-3可知，卤化物中，氟化鋅的熔点和沸点最高而且不落于水。其余卤化鋅都溶于水，自溶液中析出水合物。它們与碱金量的卤化物形式复盐。通式为M⁽ᴵ⁾ZnX₃、M₂⁽ᴵ⁾ZnX₄与M₃⁽ᴵ⁾ZnX₅。
表20-3 卤化锌的性质
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性质
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ZnF₂
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ZnCl₂
|
ZnBr₂
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ZnI₂
|
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熔点，°C
沸点，°C
比重
溶解度，克分子/升
水合物，水分子数
|
872
1500
4.8
5×10⁻⁵
4 |
262
732
2.9
27
4、3、2.5、1.5、1
|
394
650
4.2
21
3、2
|
446
624
4.7
14
4、2
|
在卤化鋅中以氯化鋅为最重要。水合氯化鋅ZnCl₂·H₂O与 MgCl₂·6H₂O, BeCl₂·4H₂O一样在加热时不易完全脱水，而是形成碱式盐:
ZnCl₂·H₂O⇔Zn(OH)CI+HCl
ZnCl₂是固体中溶解度最大的一个。在10° 时每100克水溶330克无水盐。在它的浪溶液中可形成格合酸(与AuCl₃同)，此酸有显著的酸性:
ZnCl₂+H₂O=H[ZnCl₂(OH)]
因此，它能溶解金屬氧化物，如氧化铁⁽ᴵᴵ⁾:
FeO+2H[ZnCl₂OH]=H₂O+Fe[ZnCl₂OH]₂
在焊接金属时，用ZnCl₂溶液清除金屬表面上的氧化物就是根据上述的性质。
ZnCl₂和ZnO的混合水溶液能迅速硬化，生成Zn(OH)Cl,是牙科中常用的粘合剂。大量的氯化錦用于印染上和染料的制备上。氯化鋅的吸水性很强，故在有机综合上用做去水剂。浸过ZnCl₂溶液后的木材不易被腐仙。浸过ZnCl₂溶液可溶解微摊素，因此常用于制造牛皮紙。
3.硫酸鋅
将氧化鋅溶解于稀硫酸中，或在700°下焙燒硫化鋅，均可得到硫酸鋅:
ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O
ZnS+2O₂=ZnSO₄
它易溶于水，在25°C时，每100克水溶57.5克硫酸鋅。自硫酸鋅溶液中可析出它的水合物。已經肯定的有三种水合物，最常見的是ZnSO₄·7H₂O。三种水合物的轉变温度为
无水盐加热到770°即分解为SO₃和ZnO。它与碱金屬硫酸盐形 成复盐M₂⁽ᴵ⁾SO₄·ZnSO₄·6H₂O。
硫酸鋅用于印染上，在镀鋅时作为电解质，在医药上用作收斂剂。
4.硫化鋅
自然界存在的ZnS称为閃鋅矿。在鋅盐溶液中加入(NH₄)₂S,析出的白色沉淀就是碗化鋅ZnS:
Zn⁺⁺+(NH₄)₂S=ZnS+2NH₄⁺
硫化鋅在酸性溶液中不能沉淀出来，在中性溶液中涵以H₂S也不能使它完全沉淀，因为在反应的过程中H⁺离子濃度增加，阻碍ZnS进一步沉淀:
Zn⁺⁺+H₂S=ZnS+2H⁺
如果使溶液变为碱性，再通以H₂S,則ZnS可沉淀完全:
HZnO₂⁻+H₂S=ZnS+OH⁻+H₂O
硫化鋅在水中的溶解度很小，溶度积为1.2x10⁻²³(18°C)。溶于HCI,但不溶于醋酸中，因为后者的氨离子濃度很小，虽然形成HS⁻，但溶液中S⁻⁻离子的濃度仍然能使[Zn⁺⁺][S⁻⁻]> 1.2x10⁻²³。
硫化鋅在硫化氩气流中灼燒，轉化为晶体，其秸构如图20-2所示，S居于Zn所构成的四面体中，Zn也在S的四面体中，配位数皆为4,是一种典型的晶格。如晶体硫化鋅含有微量的銅或銀的化合物做为活化剂，則能发射出不同的螢光顏色。
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