硫酸锌
硫酸锌(英文名称:锌 Sulfate),无机化合物,其七水合物又称皓矾。化学式为ZnSO4,摩尔质量为161.4g/摩尔,密度为3.8g/cm3。硫酸锌为白色或无色粉末或斜方晶体,无味,味涩,易溶于水,也溶于丙三醇和乙醇,不溶于丙酮。硫酸锌有多种水合物,如一水硫酸锌、六水硫酸锌和七水硫酸锌。硫酸锌加热会分解,可以与碱、盐、氧化物发生化学反应。制备硫酸锌的方法有复分解反应法、闪锌矿煅烧法和菱锌矿法。
硫酸锌在医药上有防腐和收敛作用;食品上用作锌的强化剂;在农业上作杀菌剂和防止果树苗園的病害,以及配制花木无土栽培营养液,还用于治疗动物的锌缺乏症;工业上硫酸锌可以用于制造立德粉和锌盐和漂白剂、防腐剂等。
相关历史
1753年,勃润特首次用氧化锌和硫酸制得硫酸锌。1836年,英国科学家丹尼尔(Daniell)改良“Vota电堆”,他将锌置于硫酸锌溶液中,将铜置于硫酸铜溶液中,并用盐桥或离子膜等方法将两电解质溶液连接的一种原电池。这种电池解决了电池极化问题,使电池电压趋于稳定,因此这种电池又称丹尼尔电池。1906年,德国物理化学家F.弗里茨·哈伯发明了不极化的锌/硫酸锌参比电极。1959年,孔祥瑞用硫酸锌成功治疗小腿慢性溃疡。Frommer (1975)用硫酸锌治胃溃疡。
自然分布
硫酸锌的天然矿物为闪锌矿和纤锌矿。闪锌矿常见于各种热液成因矿床中,是分布最广的锌矿物。闪锌矿氧化成易溶于水的硫酸锌,并往往随地表水而运移,在适当条件和地点形成菱锌矿等次生矿物。在变质作用下,闪锌矿不稳定,会转变为红锌矿、锌铁尖晶石等矿物。纤锌矿在自然界中分布远不如闪锌矿普遍。它通常从酸性溶液中析出,很少见于热液矿床中。
理化性质
物理性质
硫酸锌为白色或无色粉末或斜方晶体,化学式为ZnSO4,摩尔质量为161.4g/摩尔,密度为3.8g/cm3,熔点为680℃。无味,味涩,易溶于水,20℃时在水中的溶解度为22g/100mL,也溶于丙三醇和乙醇,不溶于丙酮。纯的硫酸锌在空气中久贮后不会变黄,置于干燥空气中会风化失水生成白色粉末。
化学性质
水合物
硫酸锌有多种水合物:在0℃~39℃与水相平衡的稳定水合物为ZnSO4·7H2O,39℃~60℃为ZnSO4·6H2O,60℃~100℃为ZnSO4·H2O。当加热到250℃时各种水合物完全失去结晶水。
加热分解
硫酸锌在加热至770℃~927℃会分解生成氧化锌和三氧化硫。
与碱反应
与盐反应
硫酸锌与下列盐反应会有不同产物生成。
与氧化物反应
硫酸锌与下列氧化物反应会有不同产物生成。
应用领域
医药
硫酸锌有防腐、收敛作用。滴眼可以用于慢性结膜炎、沙眼的止痒等。其溶液局部湿敷可以用于湿疹、皮炎。口服可以促进腿部溃疡、痤疮、常青藤中毒及浓疤疮的修复痒愈。口服片剂可提高血浆的锌浓度。临床利用其口服易引起消化道反应,如恶心、呕吐、腹泻的不良反应,还用于农药、药物中毒时的催吐。
食品
中国现已批准钙、铁、锌、碘、、六种矿物质作为食品的营养强化剂来使用。一般用作锌的强化剂有硫酸锌、氯化锌、乙酸锌等。锌是机体发育、性成熟、智力发育、机体免疫等不可缺少的微量元素之一,对儿童尤为重要。在中国约有40%的儿童处于临界性缺锌状况。也可以在酵母中加入硫酸锌,即富锌酵母,是一种生物蛋白锌补充剂。
农业
硫酸锌在农业上作杀菌剂和防止果树苗園的病害,以及配制花木无土栽培营养液。硫酸锌可以用于治疗动物的锌缺乏症,多与饲料混合内服。动物缺锌时,皮肤会不完全角质化症,食欲减退,生长缓慢,血浆碱性磷酸酶的活性降低,生长停滞及上皮细胞代谢异常,精子的产生及其运动性降低,动物发生皮炎和羽毛缺少,并导致其免疫机能低下,对疾病的易感染性增加,影响动物的生长发育和饲料利用率。
工业
硫酸锌可以用于制造立德粉和锌盐,也用于化纤丝、冰丝面料(硫酸锌用作凝固剂)、人造毛、粘胶类化纤的酸浴处理剂,以及作凡拉明蓝染色的抗碱剂,酞菁艳蓝的底色防染剂。在造纸工业作漂白剂,木材和皮革工业作防腐剂。还用于电镀工业配制镀锌液、仿金电镀液和无镀铜-锌-锡三元合金仿金镀液等。
制备方法
复分解法
硫酸与氧化锌、氢氧化锌或其他含锌原料发生复分解反应,经过精制得到硫酸锌。
闪锌矿煅烧法
闪锌矿在600℃下氧化焙烧得到硫酸锌。
菱锌矿法
菱锌矿用盐酸浸取,经过氧化、除铁后水解富集锌,与镁分离。富集的锌用硫酸溶解,除重金属后,蒸发、冷却析晶得到硫酸锌。
分子结构
硫酸锌的晶格属于正交晶系,单位晶格中含有4个硫酸锌分子。在硫酸锌的晶格上有两种不同质点,一种是正的锌离子,另一种是负的硫酸配位化合物,两者通过离子键结合起来。SO42-络离子内部主要是共价键,这是由于硫和氧两种原子的电负性相差不大的缘故。硫酸锌晶格和ABO4型化合物中第一类CaSO4相近,但比CaSO4复杂,因为锌离子比钙离子的极化能力强。
安全事宜
安全标志
毒性
小鼠经口LD502.2g/kg。美国FDA将硫酸锌列为GRAS(一般认为安全 Generally Recognized as Safe)物质。
健康危害
硫酸锌对皮肤、黏膜有刺激性,大量内服可引起呕吐、恶心、腹痛和消化障碍。
急救措施
吸入:立即将人移至新鲜空气处休息。如果感觉不舒服,需就医。
皮肤接触:立即用大量水冲洗皮肤或淋浴。
眼睛接触:立即用大量水冲洗。立即给予医疗护理。
食入:立即进行漱口,饮用1或2杯水。给予医疗护理。
参考资料
Zinc Sulfate | ZnSO4 | CID 24424 - PubChem. PubChem.2023-07-05
硫酸锌.国际化学品安全卡.2023-07-06