Zirkonium (IV) chlorid - Zirconium(IV) chloride

Zirkonium (IV) chlorid
Zirkonium-Tetrachlorid-3D-Kugeln-A.png
Zirkonium-Tetrachlorid-3D-Kugeln-B.png
Zirkonium (IV) chlorid.jpg
Namen
IUPAC-Namen
Zirkoniumtetrachlorid
Zirkonium (IV) chlorid
Kennungen
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.030.041 Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
EG-Nummer
UNII
  • InChI = 1S / 4ClH.Zr / h4 * 1H; / q ;;;; + 4 / p-4  prüfen Y.
    Schlüssel: DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J  prüfen Y.
  • InChI = 1 / 4ClH.Zr / h4 * 1H; / q ;;;; + 4 / p-4
    Schlüssel: DUNKXUFBGCUVQW-XBHQNQODAQ
  • Cl [Zr] (Cl) (Cl) Cl
Eigenschaften
ZrCl 4
Molmasse 233,04 g / mol
Aussehen weiße Kristalle
hygroskopisch
Dichte 2,80 g / cm 3
Schmelzpunkt 437 ° C (819 ° F; 710 K) (Tripelpunkt)
Siedepunkt 331 ° C (628 ° F; 604 K) (erhaben)
Hydrolyse
Löslichkeit konzentrierte HCl (mit Reaktion)
Struktur
Monoklin , mP10
P12 / c1, Nr. 13
Thermochemie
125,38 J K −1  mol −1
181,41 J K −1  mol −1
Std Enthalpie der
Bildung (Δ f H ⦵ 298 )
–980,52 kJ / mol
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt Sicherheitsdatenblatt
NFPA 704 (Feuerdiamant)
Flammpunkt Nicht brennbar
Tödliche Dosis oder Konzentration (LD, LC):
1688 mg / kg (oral, Ratte)
655 mg / kg (Maus, oral)
Verwandte Verbindungen
Andere Anionen
Zirkonium (IV) -fluorid
Zirkonium (IV) -bromid
Zirkonium (IV) -iodid
Andere Kationen
Titantetrachlorid
Hafniumtetrachlorid
Verwandte Verbindungen
Zirkonium (II) chlorid , Zirkonium (III) chlorid
Sofern nicht anders angegeben, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 ° C, 100 kPa) angegeben.
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Infobox-Referenzen

Zirkonium (IV) -chlorid , auch bekannt als Zirkoniumtetrachlorid ( Zr Cl 4 ), ist eine anorganische Verbindung, die häufig als Vorstufe für andere Zirkoniumverbindungen verwendet wird. Dieser weiße hochschmelzende Feststoff hydrolysiert schnell in feuchter Luft.

Struktur

Im Gegensatz zu molekularem TiCl 4 nimmt festes ZrCl 4 eine Polymerstruktur an, wobei jedes Zr oktaedrisch koordiniert ist. Dieser Unterschied in den Strukturen ist für die Ungleichheit ihrer Eigenschaften verantwortlich: TiCl
4 ist destillierbar, aber ZrCl
4 ist ein Feststoff. Im festen Zustand nimmt ZrCl 4 eine bandartige lineare Polymerstruktur an - dieselbe Struktur, die auch HfCl 4 annimmt . Dieses Polymer wird bei Behandlung mit Lewis-Basen , die die Zr-Cl-Zr-Bindungen spalten, leicht abgebaut.

Synthese

Diese Umwandlung beinhaltet die Behandlung des Oxids mit Kohlenstoff als Oxid "Getter" und Chlor.

ZrO 2 + 2 C + 2 Cl 2 → ZrCl 4 + 2 CO

Bei einem Verfahren im Labormaßstab wird Tetrachlorkohlenstoff anstelle von Kohlenstoff und Chlor verwendet:

ZrO 2 + 2 CCl 4 → ZrCl 4 + 2 COCl 2

Anwendungen

Vorläufer von Zr-Metall

ZrCl 4 ist ein Zwischenprodukt bei der Umwandlung von Zirkoniummineralien in metallisches Zirkonium nach dem Kroll-Verfahren . In der Natur existieren Zirkoniummineralien immer als Oxide (was sich auch in der Neigung aller Zirkoniumchloride zur Hydrolyse widerspiegelt). Für ihre Umwandlung in Schüttgut werden diese feuerfesten Oxide zunächst in das Tetrachlorid umgewandelt, das bei hohen Temperaturen destilliert werden kann. Das gereinigte ZrCl 4 kann mit Zr-Metall reduziert werden, um Zirkonium (III) -chlorid herzustellen .

Andere Verwendungen

ZrCl 4 ist der häufigste Vorläufer für die chemische Gasphasenabscheidung von Zirkoniumdioxid und Zirkoniumdiborid .

In der organischen Synthese wird Zirkoniumtetrachlorid als schwache Lewis-Säure für die Friedel-Crafts-Reaktion , die Diels-Alder-Reaktion und intramolekulare Cyclisierungsreaktionen verwendet. Es wird auch zur wasserabweisenden Behandlung von Textilien und anderen Fasermaterialien verwendet.

Eigenschaften und Reaktionen

Die Hydrolyse von ZrCl 4 ergibt den hydratisierten Hydroxychloridcluster, der als Zirkonylchlorid bezeichnet wird . Diese Reaktion ist schnell und praktisch irreversibel, was mit der hohen Oxophilie von Zirkonium (IV) übereinstimmt . Aus diesem Grund erfordern Manipulationen von ZrCl 4 typischerweise luftfreie Techniken .

ZrCl 4 ist die Hauptausgangsverbindung für die Synthese vieler metallorganischer Zirkoniumkomplexe. Aufgrund seiner Polymerstruktur wird ZrCl 4 üblicherweise vor der Verwendung in einen Molekülkomplex umgewandelt. Es bildet mit Tetrahydrofuran einen 1: 2-Komplex : CAS [21959-01-3], Fp. 175–177 ° C. NaC 5 H 5 reagiert mit ZrCl 4 (THF) 2 zu geben Zirconocendichlorid , ZrCl 2 (C 5 H 5 ) 2 , einem vielseitigen Organo - Komplex. Eine der merkwürdigsten Eigenschaften von ZrCl 4 ist seine hohe Löslichkeit in Gegenwart von methylierten Benzolen wie Duren . Diese Solubilisierung entsteht durch die Bildung von π-Komplexen.

Das log (Basis 10) des Dampfdrucks von Zirkoniumtetrachlorid (von 480 bis 689 K) ergibt sich aus der folgenden Gleichung: log 10 (P) = –5400 / T + 11,766, wobei der Druck in Torr und die Temperatur in Kelvin gemessen wird . Das log (Basis 10) des Dampfdrucks von festem Zirkoniumtetrachlorid (von 710 bis 741 K) ist durch die Gleichung log 10 (P) = –3427 / T + 9,088 gegeben. Der Druck am Schmelzpunkt beträgt 14.500 Torr.

Verweise