Цинк хлорид. Паста для флюсу

Цинк хлорид - білий порошок, дуже добре розчинний у воді. ZnCl2 є гігроскопічним і навіть розпливається за рахунок поглинання вологи. Хлорид цинку має широке застосування у обробці текстилю, у металургії як флюс та хімічному синтезі. Природних мінералів з таким хімічним складом не відомо, окрім дуже рідкісного мінералу симонколеïту, Zn5(OH)8Cl2·H2O. Хлорид цинку токсична речовина, подразнює шкіру, очі та дихальну систему.

Флюс для паяння металів

Цинк хлорид використовують для зняття оксидних плівок з металів при паянні тому, що час нагрівання він здатний реагувати з оксидами металів.

Хлорид цинку як флюс для паяння використовують у вигляді 40 %-их водних розчинів (паяльна кислота) так і в поєднанні з іншими речовинами.

Флюси цинку хлориду застосовують у вигляді твердої суміші, порошку, пасти, водного розчину. Цинк хлорид з хлоридом амонію утворюють [NH₄]₂[ZnCl₄] та [NH₄]₃[ZnCl₄]Cl, які при нагрівані виділяють соляну кислоту. У ролі флюсу рекомендують використовувати евтектичну суміш ZnCl2—NH4Cl (28 % NH4C1) чи близьку до неї по складу суміш 65—75 % ZnCl2 и 35—25 % NH4Cl, а також суміш, складу 50 % ZnCI2 и 50 % NH4Cl. Останній склад пасує до паяння з легкоплавними припоями (92 % Pb і 8 % Sn; 98,5 % Pb і 1,5 % Ag; Zn і т. д.).

Для паяння з безолов’яними легкоплавними припоями використовують суміш хлоридів цинку та алюмінію з гліцерином.

Також можна додавати 5-10 % гліцерину до флюсу на основі хлоридів цинку та амонію для покращення змочуваності поверхні металів флюсом.

Залишки флюсу цинку хлориду можуть сприяти розвитку корозії в паяному шві, тому їх обов’язково треба ретельно промити водою чи спиртом.

Паста для флюсу

• Вазелін – 80-90 мас. %
• Парафін – 6-9 мас. %
• Цинк хлорид – 4-6 мас. %
• Амоній хлорид – 1-3 мас. %
• Вода очищена - 2-4 мас. %

• Цинк хлорид – 25 г
• Вазелін – 100 г

Змішують інгредієнти при температурі 75 °С.
 

• Цинк хлорид – 20 частин
• Гліцерин – 12 частин
• Етиловий спирт – 3 частини

Текстильно-паперова промисловість

У концентрованому розчині цинку хлориду розчиняється целюлоза, яка не розчиняється у воді та звичних органічних розчинниках. Так само можна розчиняти крохмаль та шовк. Також цинку хлорид використовують для підвищення пожежостійкості матеріалів. Шляхом замочування паперу у концентрованому розчині цинку хлориду отримують вулканізовану фібру.

Детектування відбітків пальців

Нінгідринову реакцію використовують для якісного та кількісного виявлення амінокислот під час хроматографічного аналізу. Кількісне визначення амінокислот здійснюють вимірюванням інтенсивності забарвлення, що виникає внаслідок їх взаємодії з нінгідрином. Реакція зумовлена наявністю в амінокислотах аміногруп в αположенні.

Нінгідринова реакція – одна з найчутливіших для виявлення α-аміногруп. Білки, поліпептиди та α-амінокислоти утворюють під час кип’ятіння з нінгідрином сполуку синьо-фіолетового кольору. Суть реакції полягає в тому, що α-амінокислоти та поліпептиди, взаємодіючи з нінгідрином, підлягають процесам окислювального дезамінування та декарбоксилювання в лабораторних умовах. 

При кип’ятінні білка з розчином нінгідрину (трикетогідринденгідрату) амінокислоти окислюються з утворенням вуглекислого газу, аміаку та альдегіду. Нінгідрин при цьому відновлюється. Відновлений нінгідрин конденсується з аміаком і молекулою окисленого нінгідрину, утворюючи сполуку синьо-фіолетового кольору (комплекс Руемана (RP)).

Цинк хлорид використовують для збільшення ефективності флуоресценції шляхом утворення комплексів складу RP:ZnCl(H2O)2.

Хімічні властивості цинку хлориду

Майже всі сполуки цинку в кристалічному стані та в розчинах мають координаційну будову. Так, у сульфіді цинку ZnS (сфалериті) атоми цинку координують по 4 атоми сірки; кожен атом сірки також сполучений з 4 атомами цинку, здійснюється тетраедро-тетраедрична координація атомів. Аналогічну будову мають сульфіди кадмію і ртуті, оксид цинку.

Хлорид цинку в розчинах у кислому середовищі існує у вигляді аквакомплексів, у лужному середовищі іон Zn2+ утворює гідроксокомплекс. Галогеніди цинку в розбавлених розчинах добре дисоціюють на іони, а в концентрованих розчинах також існують аквагалогенокомплекси, координовані молекули води відщеплюють протони, тому ці розчини мають кислу реакцію: ZnСl2 + 2Н2О = [Zn(Н2О)2]Сl2 → Н2[Zn(ОН)2Сl2].

Концентрований розчин ZnСl2 під час нагрівання здатний реагувати з оксидами металів, тому його використовують для зняття оксидних плівок з металів при паянні.

Під дією надлишку хлоридів лужних металів на хлорид цинку(II) утворюється аніонний комплекс: 2КСl + ZnСl2 = К2[ZnСl4].

У тетрагалогенокомплекси цинку, наприклад К2[ZnСl4], мають тетраедричну будову.

Під дією розбавленого розчину аміаку на розчини солей цинку спочатку утворюються осади їхніх гідроксидів (або основних солей), а за умови надлишку аміаку — розчинні аміачні комплекси, наприклад: ZnCl2 + 4NН3 = [Zn(NН3)4]Cl2.

У водних розчинах за умови нестачі аміаку можуть існувати різнолігандні аквааміачні комплекси складу [Zn(NH3)2(Н2О)2]2+. Побічну реакцію утворення осадів гідроксидів пригнічують додаванням до розчину надлишку солі амонію.

Цинк хлорид в органічному синтезі

Альдольні реакції: альдольна реакція з енолятом літію t-бутил маноляту і різними α-алькокси альдегідами дає анти-1,2-діоли з великими виходами; за таких самих умов можна отримати син-1,2-діол з 2-тритилоксипропаналу.

Арен- і алкансульфонаміди алкілуються 1,2-дибром-2-фенілетаном у присутності безводних ферум(ІІІ) хлориду або цинк хлориду з утворенням N-(2-бромо-1-фенілетил)арилсульфонамідів, які після обробки NаОН циклізуються у відповідні азиридини.

Реакції амінування: отримання амінонітропіридинів прямим амінуванням нітропіридинів з метоксиаміну.

Цинк хлорид може використовуватися як радикальний ініціатор.

Циклоприєднання 2-ціаноальк-2-енонів з декількома спряженами дієнами проходить у присутності цинку хлориду як каталізатора.

Каталізатор у бензилюванні бензенів по Фріделю-Крафтсу у середовищі полярних розчинників: первинних спиртів, кетонів та води.

Цинк хлорид – кислота Льюїса. Первинні та вторинні спирти реагують з хлоридною кислотою тільки у присутності цинку хлориду.

Проба Лукаса - ідентифікація первинних, вторинних і третинних спиртів, що ґрунтується на різниці швидкості їх взаємодії з розчином цинку хлориду у концентрованій хлоридній кислоті (реактив Лукаса). У результаті утворюється галогенопохідна вуглеводню, яка виділяється у вигляді дрібнодисперсного осаду. Третинні спирти за взаємодією з реактивом Лукаса визначаються майже відразу, вторинні – приблизно після 5 хвилин, а первинні спирти за кімнатної температури майже не реагують.

Конденсація дифеніламіну з карбоновими кислотами – при нагріванні дифеніламіну з мурашиною кислотою у присутності цинку хлориду утворюється акридин. Конденсація з іншими карбоновими кислотами дозволяє отримати 9-R-заміщені акридини:

Перегрупування фенілгідразонів альдегідів чи кетонів у присутності кислотного каталізатора (метод Фішера) - для синтезу гомологів індолу з алкільними замісниками у пірольному ядрі. Реакція протікає при нагріванні фенілгідразонів альдегідів (за винятком формальдегіду і ацетальдегіду) чи кетонів за наявності сірчаної кислоти чи цинку хлориду:

Механізм реакції:

Синтез Дебнера-Міллера – модифікація синтеза Скраупа, використовується для отримання похідних хіноліну з алкільними замісниками у піридиновому циклі.

Синтез Дебнера-Міллера заключається у нагріванні первинного ароматичного аміну з альдегідом (здатним до кротонової конденсації) у присутності цинку хлориду, хлорводневої чи інших кислот.

Механізм реакції подібний до механізму реакції Скраупа. На першій стадії протікає кротонова конденсація двох молекул альдегіду з утворенням α,β-ненасиченого альдегіду, який, як і в синтезі Скраупа, далі взаємодіє з ароматичним аміном. Роль окисника виконують утворені в ході реакції азометини C6H5—N=CH—R.

Цікаво, що у концентрованому розчині цинку хлориду розчиняється целюлоза, яка не розчиняється у воді та звичних органічних розчинниках.

Флуоресцеїн

Реагенти:

• резорцин – 3,65 г
• фталевий ангідрид – 2,50 г
• цинку хлорид безводний – 1,50 г
• кислота соляна концентрована – 1,5 мл

Обладнання:

• тигель сталевий
• баня масляна (або піщана)
• склянка 100 мл
• плитка електрична
• колба Бунзена
• воронка Бюхнера або фільтр Шотта

Флуоресцеїн належить до групи ксантенових барвників. Його інтенсивна жовто-зелена флуоресценція залишається помітною візуально при розведенні 1:10^7.

Ретельно розтираємо у ступці 3,65 г резорцину та 2,50 г фталевого ангідриду; суміш вміщуємо у сталевий тигель і нагріваємо на масляній або піщаній бані до 180 °С (термометр у бані).

До утвореного розплаву при перемішуванні додаємо невеликими порціями впродовж 10 хв 1,50 г безводного хлориду цинку. Після цього температуру бані підвищуємо до 210 °С і, періодично помішуючи, продовжуємо нагрівання доти, доки реакційна суміш повністю не затвердне (на це знадобиться 1-2 год).

Крихкий сплав охолоджуємо, ретельно подрібнюємо та кип’ятимо 10 хв, помішуючи, у 35 мл води, до якої попередньо додаємо 1,5 мл соляної кислоти. Після охолодження суспензії осад відфільтровуємо, ретельно промиваємо водою.

Отримуємо близько 5,2 г (вихід практично кількісний) дрібних насичено помаранчевих кристалів, лужний розчин яких характеризується інтенсивною жовто-зеленою флуоресценцією.

Комплексонометричне визначення цинку

Принцип методу
Іони цинку реагують з трилоном з утворенням стійкого безбарвного хелату. Досліджуваний розчин, що містить іони цинку, титрують трилоном Б в ацетатному буферному розчині з рН=5,5. Кінцеву точку титрування визначають за допомогою індикатора – ксиленолового оранжевого, аніон якого має будову:

При додаванні ксиленолового оранжевого до розчину, що містить іони цинку, останні частково зв’язуються з індикатором, і розчин забарвлюється у червоний колір. При титруванні трилоном послідовно перебігають реакції:

Хід аналізу

До досліджуваного розчину додають 10 мл ацетатного буферного розчину та 30 мл дистильованої води, потім декілька кристаликів індикатора, при цьому розчин забарвлюється у червоний колір. Ретельно перемішуючи розчин, починають титрувати трилоном Б до переходу забарвлення розчину в жовтий колір.

Розрахунки ведуть за формулою: