氯氧化铋

化合物

氯氧化铋是一种无机化合物,化学式为BiOCl。它是一种有光泽的白色固体,自古代起便已有使用,尤其是在古埃及。其板状结构的光波干涉产生类似于珍珠的珠光彩虹光反射。

氯氧化铋
别名 氯化氧铋
氧氯化铋
识别
CAS号 7787-59-9  checkY
PubChem 6328152
ChemSpider 10606415
SMILES
 
  • Cl[Bi]=O
InChI
 
  • 1/Bi.ClH.O/h;1H;/q+1;;/p-1/rBiClO/c2-1-3
InChIKey GLQBXSIPUULYOG-JKOFJLRAAJ
性质
化学式 BiOCl
密度 7.36 g/cm3(测量)
7.78 g/cm3(计算)[1]
溶解性 难溶
结构
晶体结构 四方晶系, tP6[2]
空间群 P4/nmm, No. 129
晶格常数 a = 0.3887 nm, c = 0.7354 nm
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中有害物质的标签图案
GHS提示词 警告
H-术语 H315, H319, H335
P-术语 P261, P264, P271, P280, P302+352, P304+340, P305+351+338, P312, P321, P332+313, P337+313, P362, P403+233, P405
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

BiOCl在自然界中以罕见矿物氯铋矿英语bismoclite的形式存在,该矿物存在于氟氯铅矿英语matlockite矿群中。[3]

结构

氯氧化铋的结构可以认为由层状的Cl、Bi3+以及O2−构成(分别对应右侧图中的灰色(Bi)、红色(O)和绿色(Cl)的离子)。这些离子按Cl-Bi-O-Bi-Cl-Cl-Bi-O-Bi-Cl的模式排序,有着胶体的Cl与O2−以及阳离子Bi3+。这种层状结构产生了这种材料的珠光性质。

就单个离子的配位环境来说,铋中心采取扭曲的正方形反棱镜的配位几何。Bi3+离子与四个Cl配位,形成一个正方形面,每个正方形的面与Bi的距离为3.06Å,四个氧原子形成另一个正方形面,每个正方形面与Bi的距离为2.32Å。 铋和氧是四面体配位。[2]

制备与反应

BiOCl由氯化铋的水解反应制得:

BiCl3 + H2O → BiOCl + 2 HCl

除了直接使用氯化铋外,还可以将硝酸铋五水合物溶于浓盐酸,再稀释水解得到。[4]

当BiOCl加热至600 °C以上时,它转换为Bi24O31Cl10(该化合物称作“Arppe化合物”),有着复杂的层状结构。[5][6]pH<5的盐酸作用于BiOCl时,盐酸浓度越大、温度越高,越有利于BiOCl的溶解。[7]BiOCl可以被NH4HCO3转化为碳酸盐:[8]

2 BiOCl + 2 NH4HCO3 → (BiO)2CO3 + CO2↑ + H2O + 2 NH4Cl

BiOCl和Na2CO3的混合物可以在加热下被一氧化碳还原为金属[9]

应用

在古埃及,它曾用于化妆品,如眼影、头发喷雾剂、化妆粉、指甲油及其他化妆品。[10]由于BiOCl的片状结构,其悬浊液有类似珍珠的光学性质。在化妆品中它的名字为C.I. 77163。[11]

硝酸氧铋的结构与之类似,也可用作白色颜料。

参考文献

  1. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (编). Bismoclite. Handbook of Mineralogy (PDF). III (Halides, Hydroxides, Oxides). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. [December 5, 2011]. ISBN 0-9622097-2-4. (原始内容存档 (PDF)于2011-08-15). 
  2. ^ 2.0 2.1 Keramidas, K. G.; Voutsas, G. P.; Rentzeperis, P. I. The crystal structure of BiOCl. Zeitschrift für Kristallographie. 1993, 205 (Part-1): 35–40. ISSN 0044-2968. doi:10.1524/zkri.1993.205.Part-1.35. 
  3. ^ Bismoclite on Mindat.org. [2018-07-08]. (原始内容存档于2018-07-08). 
  4. ^ 马春阳, 吴飞飞, 王金东,等. 氯氧化铋晶体的制备及其表征研究页面存档备份,存于互联网档案馆)[J]. 人工晶体学报, 2015, 44(7):1764-1767.
  5. ^ Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016: 572. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 (英语). 
  6. ^ Eggenweiler, U.; Keller, E.; Krämer, V. Redetermination of the crystal structures of the `Arppe compound' Bi24O31Cl10 and the isomorphous Bi24O31Br10. Acta Crystallographica Section B. 2000, 56 (3): 431–437. ISSN 0108-7681. doi:10.1107/S0108768100000550. 
  7. ^ 张笛, 肖清贵, 张炳烛,等. 氯氧化铋在盐酸溶液中溶解度的测定和关联页面存档备份,存于互联网档案馆)[J]. 化工学报, 2014, 65(6):1987-1992.
  8. ^ 吴文伟, 赖水彬, 姜求宇,等. 由氯氧化铋直接制备纳米氧化铋[J]. 有色金属工程, 2006, 58(3):42-46.
  9. ^ 郑文裕, 刘希澄. 从氯氧化铋制取精铋的研究[J]. 广东工业大学学报, 1994(3):53-57.
  10. ^ Völz, Hans G. et al. "Pigments, Inorganic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2.
  11. ^ Carrasco, F. 2009. Diccionario de Ingredientes Cosmeticos(Paperback)