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10025-69-1 / 氯化亞錫的應用

背景及概述[1][2]

氯化亞錫化學式SnCl2,又稱二氯化錫。有無水物和水合物,前者呈透明晶體,熔點為246℃,沸點為652℃,相對密度為3.95。能溶于水,在空氣中被氧化而成不溶性氯氧化物。在水中水解生成堿式氯化亞錫〔Sn(OH)Cl〕沉淀,在配制其溶液時,需用濃鹽酸溶后再稀釋以抑制水解,由于其易被空氣氧化,在溶液中加入金屬錫粒可防止氧化。

二水合氯化亞錫為無色單斜晶體或片狀晶體,熔點為37.7℃,相對密度為2.71,加熱至100℃時失去結晶水。氯化亞錫在化學工業生產中常用做還原劑、媒染劑、脫色劑和分析試劑;電鍍工業中用以鍍錫。制備二水氯化亞錫的方法主要有金屬錫與鹽酸反應法;金屬錫、氯氣和水反應法。

上述方法中,金屬錫與鹽酸直接反應的方法反應速度極慢、能耗較高、產品濃度低、三廢量大,此方法的工藝過程還伴隨氫氣產生,有爆炸的危險。金屬錫、氯氣和水合成 二水氯化亞錫的反應初期反應劇烈,壓力和溫度的控制難度較大,對設備的要求較高。

應用[2]

1. 在元素分析方面的應用

在元素分析方面,氯化亞錫主要作為分析試劑用于銀、砷、鉬、汞等的測定。采用氯化亞錫還原硫氰酸鉀分光光度法測定礦石中鉬的含量。實驗用氯化亞錫、硫氰酸鉀、磷酸鹽處理標樣和礦樣溶液,其中氯化亞錫為還原劑,硫氰酸鉀為顯色絡合劑,磷酸鹽為穩定劑,在此條件下得到標準曲線方程 A=0.9997c~0.0008,利用該關系式對礦樣中鉬含量進行了分析測定,測定結果的精密度高,符合測定要求。采用肌酐校正-堿性氯化亞錫還原-冷原子吸收光譜法 測定尿中汞含量,此法快速、簡單、回收率高,適用于大規模樣品的測定。

此外,氯化亞錫在鐵、磷、鍺、鎢、鉑等元素的分析中應用也十分廣泛。對于鐵礦石中鐵的測定,一般采用 SnCl2-A-B 三體系法,采用氯化亞錫-三氯化鈦-高錳酸鉀無汞無鉻滴 定法測定鐵,該方法簡便、快速,用于鐵礦石中 鐵的測定,結果滿意。采用氯化亞錫 -次甲基藍-重鉻酸鉀無汞滴定法,以次甲基藍作 為預還原指示劑,建立了氯化亞錫還原、重鉻酸鉀無汞滴定鐵礦石中全鐵的分析方法。

結果表明: 以 SnCl2 為預還原劑,次甲基藍為預還原指示劑時,滴加 2~3 滴濃度為 2.94g/L 的次甲基藍,預還原終點和滴定終點顏色變化敏銳。對兩種鐵礦石進行分析,利用標準方法進行對照試驗,發現在 95% 的置信度下,兩種方法所得到的測定值精密度無顯著性差異,兩組數據的平均值之間也無顯著性差異。采用氯化亞錫還原光度法測定總磷時,以甘油代替水作為氯化亞錫溶液的介質,解決了氯化亞錫溶液使用時間受限的問題,具有節省試劑、省時等優點,且長期的實驗證明,以甘油為介質時顯色液的穩定性和校準曲線的相關性更優,可以在實際工作中推廣使用。

2. 在有機合成方面的應用

在有機合成領域,氯化亞錫多用于酯化反應的催化劑。傳統工業上,酯的合成通常采用濃硫酸做催化劑。雖然濃硫酸具有酸性強、催化活性良好、工藝成熟等優點,但其對設備腐蝕嚴重、后處理麻煩,容易產生廢酸污水。而采用氯化亞錫催化酯化反應時,不僅催化反應時間短、 酯的收率高,且反應條件溫和、后處理簡單。

此外,文獻報道,在無溶劑、60℃條件下,氯化亞錫 可有效催化 2- 萘酚、芳香醛和氨基甲酸酯三組分 “一鍋法”合成氨甲酸酯基烷基萘酚衍生物。與已報道的催化劑相比,氯化亞錫催化活性較好。該方法具有產率高、反應時間短、節約原料、反應 過程簡單、清潔,對環境友好等優點。可見,氯化亞錫在有機合成中的作用日趨重要。 近年來,作為一種新型 Lewis 酸離子液體,氯化亞錫-離子液體復合催化體系因具有良好的催化活性和穩定性、能有效降低反應體系溫度、縮短反應時間且對環境友好而逐漸被重視。

以離子液體氯化 1- 丁基 -3- 甲基咪唑鹽 ([Bmin]Cl)和氯化亞錫(SnCl2)的復鹽為催化劑, L- 乳酸為原料,通過熔融縮聚法合成了 PLA。結果顯示,[Bmin]Cl/ SnCl2 催化體系能顯著降低反應溫度,縮短反應時間,提高 PLA 的Mη。以氯化亞錫和己內酰胺為原料,制備了 SnCl2- 己內酰胺離子液體催化合成乙酸乙酯,研究發現該催化劑具有良好的穩定性,反應酯化率高。

此外,氯化亞錫-離子液體催化劑的可重復 利用性也是其迅速發展的原因之一。以對苯二甲酸和 2- 乙基己醇為原料,以氯化丁基吡啶-氯化亞錫離子液體作為催化劑酯化合成對苯二甲酸二異辛酯(DOTP)。發現該方法不僅具 有反應速度快、轉化率高、無污染、綠色環保等特點,且催化劑重復使用 5 次時 DOTP 的產率仍能達到 90% 以上。

3. 在貴金屬浮選分離方面的應用

在分離方面,氯化亞錫多以多元締合物的形式用于鉑、鈀、銠、鋨等貴金屬的浮選分離。與傳統的溶劑浮選分離及泡沫浮選分離相比,氯化亞錫多元締合物體系具有不使用有毒的有機溶劑、操作簡便、無需特殊的設備,而且分離效率高、分相速度快、試劑用量少、分析成本低等優點。研究在鹽酸介質中硫酸銨存在下氯化亞錫-孔雀綠-水體系浮選分離鉑的方法,在最佳實驗條件下,鉑的浮選率可達 100.0%,并與常見賤金屬完全分離。

氯化鈉存在下氯化亞錫-十六烷基三甲基氯化銨體系對 Os( Ⅳ)- 三氯錫酸絡陰離子的浮選行為實驗表明,在鹽酸介質中,體系可以浮選分離 Os( Ⅳ),其浮選率為 95.2%~98.0%。與鋨的傳統分離方法蒸餾分離法相比,該方法操作簡便,設備要求低,避免了 OsO4 蒸汽對操作人員的危害,適用于 Os 測定前與大量基體金屬元素的分離。

制備[2-3]

由于錫與稀鹽酸反應極為緩慢,為提高反應效率,一般會加入氯氣來促進反應的進行。用金屬錫、氯氣和水在鹽酸存在下,于 30℃至 105℃的溫度下進行反應合成了氯化亞錫。該方法的優點在于對所用原料金屬錫的雜質含量不作苛求,可采用低品位的金屬錫來制備高純度的二水合氯化亞錫,所得產品雜質含量低,使用領域不受限制。但該方法中氯氣的使用使反應 變得劇烈,壓力和溫度難以控制,對設備的要求較高。

方法1:采用金屬錫、無水四氯化錫和水,在一定 濃度鹽酸存在的條件下反應合成二水氯化亞錫,該反應速度快,反應過程中溫度壓力平穩,反應所需溫 度較低,三廢量小,產品純度高。反應式:

氯化亞錫的應用

工藝流程框圖如圖:

氯化亞錫的應用

該路線主要包括五個單元:合成反應、過濾、蒸 發濃縮、冷卻結晶、干燥。 第一步:反應。將金屬錫、四氯化錫、鹽酸和水加入反應容器中,保持反應溫度 50℃~ 110℃,反應 1 ~ 4 小時。 第二步:對反應體系進行過濾。第三步: 對溶液進行蒸發濃縮。第四步:冷卻結晶。第五步:對結晶物進行干燥。

方法2:以四氯化錫、去離子水和金屬錫為原料制備了氯化亞錫。其原則工藝流程如圖 所示 :

氯化亞錫的應用

該工藝在最佳條件反應溫度 105℃、反應時間 2.5h、錫過量量 3% 下開展的四次擴大驗證試驗所產出的產品達到質量標準,四氯化錫的平均轉化率高達 99.48%,工藝可行。且反應過程中不產生有毒有害氣體,母液返回,無廢液產生,未反應完的錫返回流程,故對環境無三廢污染。

主要參考資料

[1]中國中學教學百科全書·化學

[2] 氯化亞錫的合成及應用進展

[3] 牙膏用二水氯化亞錫的合成

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