Chlorure de zinc - Zinc chloride
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| Noms | |
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Nom IUPAC
Chlorure de zinc
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| Autres noms
Chlorure de zinc(II) Dichlorure de
zinc Beurre de zinc |
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| Carte d'information de l'ECHA |
100.028.720 
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| Numéro CE | |
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CID PubChem
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| Numéro RTECS | |
| UNII | |
| Numéro ONU | 2331 |
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
| ZnCl 2 | |
| Masse molaire | 136,315 g/mol |
| Apparence | solide cristallin blanc hygroscopique et très déliquescent |
| Odeur | inodore |
| Densité | 2,907 g / cm 3 |
| Point de fusion | 290 °C (554 °F; 563 K) |
| Point d'ébullition | 732 °C (1 350 °F; 1 005 K) |
| 432,0 g/100 g (25 °C) | |
| Solubilité | soluble dans l' éthanol , le glycérol et l' acétone |
| Solubilité dans l' alcool | 430,0 g/100 ml |
| −65,0·10 −6 cm 3 /mol | |
| Structure | |
| Tétraédrique , linéaire en phase gazeuse | |
| Pharmacologie | |
| B05XA12 ( OMS ) | |
| Dangers | |
| Fiche de données de sécurité | FDS externe |
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Classification UE (DSD) (obsolète)
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Nocif ( Xn ) Corrosif ( C ) Dangereux pour l'environnement ( N ) |
| Phrases R (obsolètes) | R22 , R34 , R50/53 |
| Phrases S (obsolètes) | (S1/2) , S26 , S36/37/39 , S45 , S60 , S61 |
| NFPA 704 (diamant de feu) | |
| Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |
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DL 50 ( dose médiane )
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350 mg/kg (rat, oral) 350 mg/kg (souris, oral) 200 mg/kg (cobaye, oral) 1100 mg/kg (rat, oral) 1250 mg/kg (souris, oral) |
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CL 50 ( concentration médiane )
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1260 mg/m 3 (rat, 30 min) 1180 mg-min/m 3 |
| NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) : | |
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PEL (Autorisé)
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TWA 1 mg/m 3 (fumée) |
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REL (recommandé)
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TWA 1 mg/m 3 ST 2 mg/m 3 (fumée) |
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IDLH (Danger immédiat)
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50 mg/m 3 (fumée) |
| Composés apparentés | |
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Autres anions
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Fluorure de zinc Bromure de zinc Iodure de zinc |
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Autres cations
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Chlorure de cadmium Chlorure de mercure(II) |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
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| Références de l'infobox | |
Le chlorure de zinc est le nom de composés chimiques de formule ZnCl 2 et ses hydrates. Les chlorures de zinc , dont neuf formes cristallines sont connues, sont incolores ou blancs et sont très solubles dans l'eau. Ce sel blanc est hygroscopique et même déliquescent . Les échantillons doivent donc être protégés des sources d'humidité, y compris la vapeur d'eau présente dans l'air ambiant. Le chlorure de zinc trouve une large application dans le traitement des textiles , les flux métallurgiques et la synthèse chimique. Aucun minéral avec cette composition chimique n'est connu à part le minéral très rare simonkolleite , Zn 5 (OH) 8 Cl 2 ·H 2 O.
Structure et propriétés
Quatre formes cristallines ( polymorphes ) de ZnCl 2 sont connues : α, , et δ. Chaque cas présente des centres tétraédriques Zn 2+ .
| Former | Symétrie | Symbole de Pearson | Grouper | Non | un (nm) | b (nm) | c (nm) | Z | (g/cm 3 ) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ?? | tétragonal | tI12 | je 4 2d | 122 | 0,5398 | 0,5398 | 0.64223 | 4 | 3.00 |
| ?? | tétragonal | tP6 | P4 2 /nmc | 137 | 0,3696 | 0,3696 | 1.071 | 2 | 3.09 |
| ?? | monoclinique | mP36 | P2 1 /c | 14 | 0,654 | 1.131 | 1.23328 | 12 | 2,98 |
| ?? | orthorhombique | oP12 | Pna2 1 | 33 | 0,6125 | 0,6443 | 0,7693 | 4 | 2,98 |
Ici a , b et c sont des constantes de réseau, Z est le nombre d'unités de structure par maille unitaire et est la densité calculée à partir des paramètres de structure.
La forme orthorhombique (δ) se transforme rapidement en l'une des autres formes lors de l'exposition à l'atmosphère. Une explication possible est que les ions OH − provenant de l'eau absorbée facilitent le réarrangement. Le refroidissement rapide du ZnCl 2 fondu donne un verre .
Le ZnCl 2 fondu a une viscosité élevée à son point de fusion et une conductivité électrique relativement faible, qui augmente considérablement avec la température. Une étude de diffusion Raman de la masse fondue a indiqué la présence de structures polymères, et une étude de diffusion de neutrons a indiqué la présence de complexes tétraédriques {ZnCl 4 }.
En phase gazeuse, les molécules de ZnCl 2 sont linéaires avec une longueur de liaison de 205 pm.
Hydrate
Cinq hydrates de chlorure de zinc sont connus : ZnCl 2 (H 2 O) n avec n = 1, 1,5, 2,5, 3 et 4. Le tétrahydrate ZnCl 2 (H 2 O) 4 cristallise à partir de solutions aqueuses de chlorure de zinc.
Préparation et purification
Le ZnCl 2 anhydre peut être préparé à partir de zinc et de chlorure d'hydrogène :
- Zn + 2 HCl → ZnCl 2 + H 2
Les formes hydratées et les solutions aqueuses peuvent être facilement préparées de la même manière en traitant du Zn métal, du carbonate de zinc, de l'oxyde de zinc et du sulfure de zinc avec de l'acide chlorhydrique :
- ZnS + 2 HCl + 4 H 2 O → ZnCl 2 (H 2 O) 4 + H 2 S
Contrairement à de nombreux autres éléments, le zinc existe essentiellement dans un seul état d'oxydation, 2+, ce qui simplifie la purification du chlorure.
Les échantillons commerciaux de chlorure de zinc contiennent généralement de l' eau et des produits d' hydrolyse sous forme d'impuretés. De tels échantillons peuvent être purifiés par recristallisation dans du dioxane chaud . Les échantillons anhydres peuvent être purifiés par sublimation dans un courant de chlorure d'hydrogène gazeux, suivi du chauffage du sublimé à 400 °C dans un courant d' azote gazeux sec . Enfin, la méthode la plus simple consiste à traiter le chlorure de zinc avec du chlorure de thionyle .
Réactions
Le ZnCl 2 anhydre fondu à 500-700 ° C dissout le zinc métallique et, lors du refroidissement rapide de la masse fondue, un verre diamagnétique jaune se forme, qui, selon les études Raman, contient le Zn2+
2 ion.
Un certain nombre de sels contenant l' anion tétrachlorozincate , Zn Cl2−
4, sont connus. "Réactif de Caulton", V 2 Cl 3 (thf) 6 Zn 2 Cl 6 est un exemple de sel contenant du Zn 2 Cl2−
6. Le composé Cs 3 ZnCl 5 contient du Zn Cl tétraédrique2−
4et Cl - anions. Aucun composé contenant le Zn Cl4−
6 ion ont été caractérisés.
Alors que le chlorure de zinc est très soluble dans l'eau, les solutions ne peuvent pas être considérées comme contenant simplement des ions Zn 2+ et des ions Cl − solvatés, des espèces ZnCl x H 2 O (4− x ) sont également présentes. Les solutions aqueuses de ZnCl 2 sont acides : une solution aqueuse 6 M a un pH de 1. L'acidité des solutions aqueuses de ZnCl 2 par rapport aux solutions d'autres sels de Zn 2+ est due à la formation de complexes tétraédriques chloro aqua où la réduction de le nombre de coordination de 6 à 4 réduit encore la force des liaisons O-H dans les molécules d'eau solvatées.
Dans une solution alcaline en présence d' ions OH − divers anions hydroxychlorure de zinc sont présents en solution, par exemple Zn(OH) 3 Cl 2− , Zn(OH) 2 Cl2−
2, ZnOH Cl2−
3Et Zn 5 (OH) 8 Cl 2 · H 2 Les précipités O (simonkolleite).
Lorsque l'ammoniac est barboté à travers une solution de chlorure de zinc, l'hydroxyde ne précipite pas, mais des composés contenant de l'ammoniac complexé (ammines) sont produits, Zn(NH 3 ) 4 Cl 2 ·H 2 O et à la concentration ZnCl 2 (NH 3 ) 2 . Le premier contient l' ion Zn(NH 3 ) 6 2+ et le second est moléculaire avec une géométrie tétraédrique déformée. Les espèces en solution aqueuse ont été étudiées et montrent que Zn(NH 3 ) 4 2+ est la principale espèce présente avec Zn(NH 3 ) 3 Cl + également présent à un rapport NH 3 :Zn plus faible.
Le chlorure de zinc aqueux réagit avec l'oxyde de zinc pour former un ciment amorphe qui a été étudié pour la première fois en 1855 par Stanislas Sorel . Sorel a ensuite étudié le ciment d'oxychlorure de magnésium apparenté , qui porte son nom.
Lorsque le chlorure de zinc hydraté est chauffé, on obtient un résidu de Zn(OH)Cl par exemple
- ZnCl 2 ·2H 2 O → ZnCl(OH) + HCl + H 2 O
Le composé ZnCl 2 · 1 ⁄ 2 HCl.H 2 O peut être préparé par précipitation soigneuse à partir d'une solution de ZnCl 2 acidifiée avec HCl. Il contient un anion polymère (Zn 2 Cl 5 − ) n avec des ions hydronium monohydratés d'équilibrage, des ions H 5 O 2 + .
La formation de gaz HCl anhydre hautement réactif formé lorsque les hydrates de chlorure de zinc sont chauffés est la base des tests ponctuels inorganiques qualitatifs.
L'utilisation de chlorure de zinc comme fondant, parfois en mélange avec du chlorure d'ammonium (voir aussi Chlorure de zinc et d'ammonium ), implique la production de HCl et sa réaction ultérieure avec les oxydes de surface. Le chlorure de zinc forme deux sels avec le chlorure d'ammonium : (NH 4 ) 2 ZnCl 4 et (NH 4 ) 3 ClZnCl 4 , qui se décomposent en chauffant en libérant du HCl, tout comme le chlorure de zinc hydraté. L'action des flux de chlorure de zinc/chlorure d'ammonium, par exemple, dans le procédé de galvanisation à chaud produit du gaz H 2 et des fumées d'ammoniac.
La cellulose se dissout dans des solutions aqueuses de ZnCl 2 et des complexes zinc-cellulose ont été détectés. La cellulose se dissout également dans l' hydrate de ZnCl 2 fondu et la carboxylation et l'acétylation sont réalisées sur le polymère cellulosique.
Ainsi, bien que de nombreux sels de zinc aient des formules différentes et des structures cristallines différentes , ces sels se comportent de manière très similaire en solution aqueuse. Par exemple, les solutions préparées à partir d'un quelconque des polymorphes de ZnCl 2 , ainsi que d' autres halogénures (bromure, iodure), et le sulfate peuvent souvent être utilisés de manière interchangeable pour la préparation d'autres composés de zinc. A titre d'exemple, la préparation du carbonate de zinc :
Applications
En tant que flux métallurgique
Le chlorure de zinc réagit avec les oxydes métalliques (MO) pour donner des dérivés de formule idéalisée MZnOCl 2 . Cette réaction est pertinente pour l'utilité de la solution de ZnCl 2 comme fondant pour le soudage - elle dissout les oxydes de passivation , exposant la surface métallique propre. Les flux contenant du ZnCl 2 comme ingrédient actif sont parfois appelés "liquide d'étain".
En synthèse organique
Le chlorure de zinc est un acide de Lewis utile en chimie organique. Le chlorure de zinc fondu catalyse la conversion du méthanol en hexaméthylbenzène :
- 15 CH
3OH → C
6(CH
3)
6+ 3 CH
4+ 15H
2O
D'autres exemples incluent la catalyse (A) de la synthèse d'indole de Fischer , et également (B) des réactions d'acylation de Friedel-Crafts impliquant des cycles aromatiques activés
Liée à ce dernier est la préparation classique du colorant fluorescéine à partir d'anhydride phtalique et de résorcinol , qui implique une acylation de Friedel-Crafts . Cette transformation a en fait été accomplie en utilisant même l' échantillon de ZnCl 2 hydraté montré dans l'image ci-dessus.
L'association d' acide chlorhydrique et de ZnCl 2 , connue sous le nom de « réactif de Lucas », est efficace pour la préparation de chlorures d'alkyle à partir d'alcools.
Le chlorure de zinc active également les halogénures benzyliques et allyliques vers la substitution par des nucléophiles faibles tels que les alcènes :
De la même manière, ZnCl 2 favorise la réduction sélective de NaBH 3 CN des halogénures tertiaires, allyliques ou benzyliques en les hydrocarbures correspondants.
Le chlorure de zinc est également un réactif de départ utile pour la synthèse de nombreux réactifs organozinciques , tels que ceux utilisés dans le couplage Negishi catalysé au palladium avec des halogénures d'aryle ou des halogénures de vinyle . Dans de tels cas, le composé organozincique est généralement préparé par transmétallation à partir d'un organolithien ou d'un réactif de Grignard , par exemple :
Les énolates de zinc , préparés à partir d'énolates de métaux alcalins et de ZnCl 2 , permettent de contrôler la stéréochimie dans les réactions de condensation d'aldol dues à la chélation sur le zinc. Dans l'exemple présenté ci-dessous, le produit thréo était favorisé par rapport à l' érythro d'un facteur de 5:1 lorsque le ZnCl 2 dans le DME / éther était utilisé. Le chélate est plus stable lorsque le groupe phényle volumineux est pseudo- équatorial plutôt que pseudo- axial , c'est-à-dire thréo plutôt qu'érythro .
Dans la transformation du textile et du papier
Les solutions aqueuses concentrées de chlorure de zinc (plus de 64 % en poids/poids de chlorure de zinc dans l'eau) contiennent de l' amidon , de la soie et de la cellulose en solution .
En raison de son affinité pour ces matériaux, le ZnCl 2 est utilisé comme agent ignifuge et dans les « rafraîchisseurs » de tissus tels que Febreze. La fibre vulcanisée est fabriquée en trempant du papier dans du chlorure de zinc concentré.
Grenades fumigènes
Le mélange de fumée de chlorure de zinc ("HC") utilisé dans les grenades fumigènes contient de l'oxyde de zinc , de l' hexachloroéthane et de la poudre d' aluminium granulaire , qui, une fois enflammés, réagissent pour former de la fumée de chlorure de zinc, de carbone et d'oxyde d'aluminium , un écran de fumée efficace .
Détection d'empreintes digitales
La ninhydrine réagit avec les acides aminés et les amines pour former un composé coloré "violet de Ruhemann" (RP). La pulvérisation d'une solution de chlorure de zinc forme un complexe 1:1 RP:ZnCl(H 2 O) 2 , qui est plus facilement détecté car il émet une fluorescence plus intense que le RP.
Désinfectant et conservateur du bois
Du chlorure de zinc aqueux dilué a été utilisé comme désinfectant sous le nom de « Burnett's Disinfecting Fluid ». À partir de 1839, Sir William Burnett a promu son utilisation comme désinfectant ainsi que comme agent de préservation du bois. La Royal Navy a mené des essais sur son utilisation comme désinfectant à la fin des années 1840, notamment lors de l' épidémie de choléra de 1849 ; et en même temps, des expériences ont été menées sur ses propriétés de conservation applicables aux industries de la construction navale et des chemins de fer. Burnett a connu un certain succès commercial avec son fluide éponyme. Après sa mort cependant, son utilisation a été largement remplacée par celle de l'acide phénique et d'autres produits exclusifs.
Traitement alternatif du cancer de la peau
Le chlorure de zinc a été utilisé en médecine alternative pour provoquer des escarres , des croûtes de tissus morts, dans le but de guérir les cancers de la peau. Divers produits, tels que Cansema ou « pommade noire », contenant du chlorure de zinc et vendus comme remèdes contre le cancer ont été répertoriés par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis comme faux avec des lettres d'avertissement envoyées aux fournisseurs. Les cicatrices et les lésions cutanées sont associées aux substances escarotiques.
Sécurité
Le chlorure de zinc est un irritant chimique des yeux, de la peau et du système respiratoire.
Lecture supplémentaire
- NN Greenwood, A. Earnshaw, Chimie des éléments , 2e éd., Butterworth-Heinemann, Oxford, Royaume-Uni, 1997.
- Lide, DR, éd. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86e éd.). Boca Raton (FL): Presse CRC. ISBN 0-8493-0486-5.
- The Merck Index , 7e édition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, États-Unis, 1960.
- D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements , Macmillan Press, Londres, 1973.
- J. March, Advanced Organic Chemistry , 4e éd., p. 723, Wiley, New York, 1992.
- GJ McGarvey, dans Handbook of Reagents for Organic Synthesis, Volume 1 : Reagents, Auxiliaries and Catalysts for CC Bond Formation , (RM Coates, SE Danemark, éd.), pp. 220-3, Wiley, New York, 1999.