Хлорид циркония(IV)
 | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| ИЮПАК имена Тетрахлорид циркония Хлорид циркония(IV) | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.030.041 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| ZrCl 4 | |
| Молярная масса | 233.04 g/mol |
| Появление | белые кристаллы |
| Плотность | 2,80 г/см 3 |
| Температура плавления | 437 ° C (819 ° F, 710 К) (тройная точка) |
| Точка кипения | 331 ° C (628 ° F, 604 К) (возвышенное состояние) |
| гидролиз | |
| Растворимость | концентрированная HCl (с реакцией) |
| Структура | |
| Моноклиника , мП10 | |
| P12/c1, нет. 13 | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 125,38 Дж К −1 моль −1 |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 181,41 Дж К −1 моль −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −980,52 кДж/моль |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : [2] | |
   | |
| Опасность | |
| Х290 , Х302 , Х312 , Х314 , Х317 , Х332 , Х334 | |
| P234 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P272 , P280 , P285 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P312 , P304 +P340 , P304+P341 , P305+P351+P338 , P310 , P312 , P321 , P322 , P330 , P333+P313 , P342+P311 , P363 , P390 , P404 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 1488-1500 мг/кг (перорально, крыса) 655 мг/кг (мышь, перорально) [1] |
| Паспорт безопасности (SDS) | Паспорт безопасности |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Фторид циркония(IV) Бромид циркония(IV) Йодид циркония(IV) |
Другие катионы | Тетрахлорид титана Тетрахлорид гафния |
Родственные соединения | Хлорид циркония(II) , Хлорид циркония(III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Хлорид циркония(IV) , также известный как тетрахлорид циркония ( Zr Cl 4 ) представляет собой неорганическое соединение, часто используемое в качестве предшественника других соединений циркония. Это белое тугоплавкое твердое вещество быстро гидролизуется во влажном воздухе.
Структура
[ редактировать ]В отличие от молекулярного TiCl 4 , твердый ZrCl 4 имеет полимерную структуру, в которой каждый Zr координирован октаэдрически. Эта разница в структурах и является причиной несоответствия их свойств: TiCl
4 перегоняется, но ZrCl
4 – твердое тело. В твердом состоянии ZrCl 4 имеет ленточную линейную полимерную структуру — ту же структуру, что и HfCl 4 . Этот полимер легко разлагается при обработке основаниями Льюиса , которые расщепляют связи Zr-Cl-Zr. [4]
Синтез
[ редактировать ]Эта конверсия предполагает обработку оксида циркония углеродом в присутствии хлора при высокой температуре:
- ZrO 2 + 2 C + 2 Cl 2 → ZrCl 4 + 2 CO
В лабораторном масштабе используется четыреххлористый углерод : вместо углерода и хлора [5]
- ZrO 2 + 2 CCl 4 → ZrCl 4 + 2 COCl 2
Приложения
[ редактировать ]Прекурсор металлического циркония
[ редактировать ]ZrCl 4 является промежуточным продуктом превращения циркониевых минералов в металлический цирконий по процессу Кролла . В природе минералы циркония обычно существуют в виде оксидов (что отражается также на склонности всех хлоридов циркония к гидролизу). Для превращения в объемный металл эти тугоплавкие оксиды сначала преобразуют в тетрахлорид, который можно перегонять при высоких температурах. Очищенный ZrCl 4 можно восстановить металлическим Zr с получением хлорида циркония(III) .
Другое использование
[ редактировать ]ZrCl 4 является наиболее распространенным предшественником для химического осаждения из диоксида и диборида циркония паровой фазы . [6]
В органическом синтезе тетрахлорид циркония используется в качестве слабой кислоты Льюиса для реакции Фриделя-Крафтса , реакции Дильса-Альдера и реакций внутримолекулярной циклизации. [7] Его также используют для водоотталкивающей обработки текстиля и других волокнистых материалов.
Свойства и реакции
[ редактировать ]Гидролиз ZrCl 4 дает кластер гидратированного гидроксихлорида, называемый цирконилхлоридом . Эта реакция протекает быстро и практически необратимо, что соответствует высокой оксофильности циркония(IV). По этой причине манипуляции с ZrCl 4 обычно требуют безвоздушной техники .
ZrCl 4 является основным исходным соединением для синтеза многих металлоорганических комплексов циркония. [8] Из-за своей полимерной структуры ZrCl 4 перед использованием обычно преобразуют в молекулярный комплекс. Он образует комплекс 1:2 с тетрагидрофураном : CAS [21959-01-3], т. пл. 175–177 °C. [9] Циклопентадиенид натрия (NaC 5 H 5 ) реагирует с ZrCl 4 (THF) 2 с образованием цирконоцендихлорида ZrCl 2 (C 5 H 5 ) 2 , универсального циркониевого комплекса. [10] Одним из наиболее любопытных свойств ZrCl 4 является его высокая растворимость в присутствии метилированных бензолов, например дурола . Эта солюбилизация возникает за счет образования π-комплексов. [11]
Логарифм (по основанию 10) давления паров тетрахлорида циркония (от 480 до 689 К) определяется уравнением: log 10 (P) = −5400/T + 11,766, где давление измеряется в торрах , а температура — в кельвинах. . Логарифм (по основанию 10) давления паров твердого тетрахлорида циркония (от 710 до 741 К) определяется уравнением log 10 (P) = -3427/T + 9,088. Давление при температуре плавления составляет 14 500 Торр. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Соединения циркония (как Zr)» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ СГС: PubChem
- ^ «Новая среда Inc. - Химические вещества NFPA» . newenv.com . Проверено 26 апреля 2017 г. .
- ^ Н. Н. Гринвуд и А. Эрншоу, Химия элементов (2-е изд.), Баттерворт-Хайнеманн, Оксфорд, 1997 .
- ^ Хаммерс, штат Вашингтон; Тайри, Ю.Ю.; Йоллес, С. (1953). «Тетрахлориды циркония и гафния». Неорганические синтезы . Том. IV. McGraw-Hill Book Company, Inc. с. 121. дои : 10.1002/9780470132357.ch41 . ISBN 978-0-470-13235-7 .
- ^ Рандич, Э. (1 ноября 1979 г.). «Химическое осаждение боридов формы (Ti,Zr)B 2 и (Ta,Ti)B 2 ». Тонкие твердые пленки . 63 (2): 309–313. Бибкод : 1979TSF....63..309R . дои : 10.1016/0040-6090(79)90034-8 .
- ^ Бора У. (2003). «Тетрахлорид циркония» . Синлетт (7): 1073–1074. дои : 10.1055/s-2003-39323 .
- ^ Илан Марек, изд. (2005). Новые аспекты цирконийсодержащих органических соединений . Темы металлоорганической химии. Том. 10. Спрингер: Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк. дои : 10.1007/b80198 . ISBN 978-3-540-22221-7 . ISSN 1436-6002 .
- ^ Л.Е. Манзер; Джо Дитон (1982). «31. Тетрагтдрфурановые комплексы некоторых ранних переходных металлов». Неорганические синтезы . Том. 21. С. 135–140. дои : 10.1002/9780470132524.ch31 . ISBN 978-0-470-13252-4 .
- ^ Уилкинсон, Г .; Бирмингем, JG (1954). «Бис-циклопентадиенильные соединения Ti, Zr, V, Nb и Ta». Дж. Ам. хим. Соц. 76 (17): 4281–4284. дои : 10.1021/ja01646a008 .
- ^ Муссо, Ф.; Солари, Э.; Флориани, К.; Шенк, К. (1997). «Активация углеводородов галогенидами металлов: тетрахлорид циркония, катализирующий реакцию Якобсена и способствующий тримеризации алкинов посредством образования η». 6 -Арен-цирконий(IV) комплексы». Металлоорганические соединения . 16 (22): 4889–4895. doi : 10.1021/om970438g .
- ^ Палько А.А.; Район, AD; Кун, Д.В. (март 1958 г.). «Давление паров тетрахлорида циркония и тетрахлорида гафния». Дж. Физ. Хим . 62 (3): 319–322. дои : 10.1021/j150561a017 . hdl : 2027/mdp.39015086513051 .