El nitrato de torio (IV) es un compuesto químico con la fórmula Th (NO 3 ) 4 . Un sólido de color blanco en su forma anhidra, puede formar tetra- y penta hidratos . Como sal de torio , es débilmente radiactivo .
Identificadores | |
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Tarjeta de información ECHA | 100.034.090 ![]() |
UNII |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
Propiedades | |
Th (NO 3 ) 4 | |
Masa molar | 480.066 (anhidro) 552.130 (tetrahidrato) 570.146 (pentahidrato) 588.162 (hexahidrato) |
Apariencia | Cristal incoloro |
Punto de fusion | 55 |
Punto de ebullición | Se descompone |
Soluble [1] | |
Peligros | |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Preparación
El hidrato de nitrato de torio (IV) se puede preparar mediante la reacción de hidróxido de torio (IV) y ácido nítrico :
- Th (OH) 4 + 4 HNO 3 + 3 H 2 O → Th (NO 3 ) 4 • 5H 2 O
Se producen diferentes hidratos al cristalizar en diferentes condiciones. Cuando una solución está muy diluida, el nitrato se hidroliza. Aunque se han informado varios hidratos a lo largo de los años, y algunos proveedores incluso afirman tenerlos en stock, [2] solo existen realmente el tetrahidrato y el pentahidrato. [3] Lo que se llama hexahidrato, cristalizado en una solución neutra, es probablemente una sal básica. [4]
El pentahidrato es la forma más común. Se cristaliza a partir de una solución diluida de ácido nítrico. [5]
El tetrahidrato, Th (NO 3 ) 4 • 4H 2 O se forma cristalizando a partir de una solución de ácido nítrico más fuerte. Las concentraciones de ácido nítrico de 4 a 59% dan como resultado la formación de tetrahidrato. [3] El átomo de torio tiene 12 coordinaciones, con cuatro grupos nitrato bidentados y cuatro moléculas de agua unidas a cada átomo de torio. [4]
Para obtener el nitrato de torio (IV) anhidro, se requiere la descomposición térmica de Th (NO 3 ) 4 · 2N 2 O 5 . La descomposición ocurre a 150-160 ° C. [6]
Propiedades
El nitrato de torio anhidro es una sustancia blanca. Está unido covalentemente con un punto de fusión bajo de 55 ° C. [3]
El pentahidrato Th (NO 3 ) 4 • 5H 2 O cristaliza con cristales incoloros transparentes [7] en el sistema ortorrómbico . El tamaño de la celda unitaria es a = 11,191 b = 22,889 c = 10,579 Å. Cada átomo de torio está conectado dos veces a cada uno de los cuatro grupos nitrato bidentados , y a tres y a tres moléculas de agua a través de sus átomos de oxígeno. En total, el torio tiene once coordenadas. También hay otras dos moléculas de agua en la estructura cristalina. El agua está enlazada con hidrógeno a otra agua o a grupos nitrato. [8] La densidad es de 2,80 g / cm 3 . [5] La presión de vapor del pentahidrato a 298 K es de 0,7 torr y aumenta a 1,2 torr a 315 K y a 341 K es de hasta 10,7 torr. A 298,15 K, la capacidad calorífica es de aproximadamente 114,92 calK -1 mol -1 . Esta capacidad calorífica se reduce enormemente a temperaturas criogénicas. La entropía de formación de nitrato de torio pentahidratado a 298,15 K es -547,0 calK -1 mol -1 . La energía de formación de Gibbs estándar es -556,1 kcalmol -1 . [9]
El nitrato de torio se puede disolver en varios disolventes orgánicos diferentes [8], incluidos alcoholes, cetonas, ésteres y éteres. [4] Esto se puede utilizar para separar diferentes metales como los lantánidos. Con nitrato de amonio en la fase acuosa, el nitrato de torio prefiere el líquido orgánico y los lantánidos permanecen con el agua. [4]
El nitrato de torio disuelto en agua reduce su punto de congelación. La depresión máxima del punto de congelación es de -37 ° C con una concentración de 2,9 mol / kg. [10]
A 25 °, una solución saturada de nitrato de torio contiene 4.013 moles por litro. A esta concentración, la presión de vapor del agua en la solución es de 1745,2 pascales, en comparación con 3167,2 Pa del agua pura. [11]
Reacciones
Cuando se calienta el nitrato de torio pentahidratado, se producen nitratos con menos agua, sin embargo, los compuestos también pierden algo de nitrato. A 140 ° C se produce un nitrato básico, ThO (NO 3 ) 2 . Cuando se produce dióxido de torio fuertemente calentado . [8]
Un peroxinitrato polimérico se precipita cuando el peróxido de hidrógeno se combina con nitrato de torio en solución con ácido nítrico diluido. Su fórmula es Th 6 (OO) 10 (NO 3 ) 4 • 10H 2 O. [8]
La hidrólisis de las soluciones de nitrato de torio produce nitratos básicos Th 2 (OH) 4 (NO 3 ) 4 • x H 2 O y Th 2 (OH) 2 (NO 3 ) 6 • 8H 2 O. En cristales de Th 2 (OH) 2 (NO 3 ). 6 • 8H 2 O un par de átomos de torio están conectados por dos átomos de oxígeno puente. Cada átomo de torio está rodeado por tres grupos nitrato bidentados y tres moléculas de agua, lo que eleva el número de coordinación a 11. [8]
Cuando se agrega ácido oxálico a una solución de nitrato de torio, precipita oxalato de torio insoluble . [12] Otros ácidos orgánicos añadidos a la solución de nitrato de torio producen precipitados de sales orgánicas con ácido cítrico; sales básicas, tales como ácido tartárico , ácido adípico , ácido málico , ácido glucónico , ácido fenilacético , ácido valérico . [13] También se forman otros precipitados a partir de ácido sebácico y ácido azelaico.
Sales dobles
Los hexanitratotórax con la fórmula genérica M I 2 Th (NO 3 ) 6 o M II Th (NO 3 ) 6 • 8H 2 O se obtienen mezclando otros nitratos metálicos con nitrato de torio en una solución diluida de ácido nítrico. M II puede ser Mg, Mn, Co, Ni o Zn. M Puedo ser Cs, (NO) + o (NO 2 ) + . [8] Los cristales del metal divalente hexanitrato de torio octahidratado tienen una forma monoclínica con dimensiones de celda unitaria similares: β = 97 °, a = 9,08 b = 8,75-8 c = 12,61-3. [14] Pentanitratotórates con la fórmula genérica M I Th (NO 3 ) 5 • x H 2 O son conocidos por M I siendo Na o K. [8]
K 3 Th (NO 3 ) 7 y K 3 H 3 Th (NO 3 ) 10 • También se conocen 4H 2 O [4]
Sales complejas
El nitrato de torio también cristaliza con otros ligandos y solvatos orgánicos que incluyen éter dietílico de etilenglicol , fosfato de tri (n-butilo) , butilamina , dimetilamina , óxido de trimetilfosfina . [4]
Referencias
- ^ Departamento de salud de Nueva Jersey. Nitrato de torio . Hoja de datos sobre sustancias peligrosas, 1987
- ^ Los hidratos falsos incluyen 12, 6, 5.5, 2 y 1 moléculas de agua.
- ^ a b c Benz, R .; Naoumidis, A .; Brown, D. (11 de noviembre de 2013). Th Torio: Complemente los compuestos del Volumen C 3 con nitrógeno . Springer Science & Business Media. págs. 70–79. ISBN 9783662063309.
- ^ a b c d e f Katz, Joseph j .; Seaborg, Glenn t. (2008). "Torio". La química de los elementos actínidos y lantánidos . Saltador. págs. 106-108. ISBN 978-1-4020-3598-2.
- ^ a b Herrmann, WA; Edelmann, Frank T .; Poremba, Peter (1999). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica, Volumen 6, 1997: Volumen 6: Lantánidos y actínidos (en alemán). Georg Thieme Verlag. pag. 210. ISBN 9783131794611.
- ^ JR Ferraro, LI Katzin, G Gibson. La reacción del tetrahidrato de nitrato de torio con óxidos de nitrógeno. Nitrato de torio anhidro. Revista de la Sociedad Química Estadounidense , 1955, 77 (2): 327-329
- ^ Ueki, T .; Zalkin, A .; Templeton, DH (1 de noviembre de 1966). "Estructura cristalina del nitrato de torio pentahidratado por difracción de rayos X" . Acta Crystallographica . 20 (6): 836–841. doi : 10.1107 / S0365110X66001944 .
- ^ a b c d e f g Brown, D. (1973). "Carbonatos, nitratos, sulfatos, sulfitos, selenatos, selenitos, teluratos y teluritos". En Bailar, JC (ed.). Química inorgánica integral (1. ed.). Oxford [ua]: Pergamon Press. págs. 286-292. ISBN 008017275X.
- ^ Cheda, JAR; Westrum, Edgar F .; Morss, Lester R. (enero de 1976). "Capacidad calorífica de Th (NO3) 4 · 5H2O de 5 a 350 K" (PDF) . La revista de termodinámica química . 8 (1): 25-29. doi : 10.1016 / 0021-9614 (76) 90146-4 . hdl : 2027,42 / 21859 .
- ^ Apelblat, Alexander; Azoulay, David; Sahar, Ayala (1973). "Propiedades de las soluciones acuosas de nitrato de torio. Parte 1. — Densidades, viscosidades, conductividades, pH, solubilidad y actividades en el punto de congelación". Revista de la Sociedad Química, Transacciones de Faraday 1: Química física en fases condensadas . 69 : 1618. doi : 10.1039 / F19736901618 .
- ^ Kalinkin, AM (2001). "Cálculo de los equilibrios de fase en el sistema Th (NO3) 4-HNO3-H2O a 25 ° C". Radioquímica . 43 (6): 553–557. doi : 10.1023 / A: 1014847506077 . S2CID 92858856 .
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- ^ Bagnall, Kenneth W. (12 de diciembre de 2013). Th Torio: Compuestos con Carbono: Carbonatos, Tiocianatos, Alcóxidos, Carboxilatos . Springer Science & Business Media. págs. 66, 73, 74, 105, 107, 113, 122. ISBN 9783662063156.
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HNO 3 | Él | ||||||||||||||||
LiNO 3 | Sea (NO 3 ) 2 | B (NO3)- 4 | RONO 2 | NO- 3 NH 4 NO 3 | HOONO 2 | FNO 3 | Nordeste | ||||||||||
NaNO 3 | Mg (NO 3 ) 2 | Al (NO 3 ) 3 | Si | PAG | S | ClONO 2 | Arkansas | ||||||||||
KNO 3 | Ca (NO 3 ) 2 | Sc (NO 3 ) 3 | Ti (NO 3 ) 4 | VO (NO 3 ) 3 | Cr (NO 3 ) 3 | Mn (NO 3 ) 2 | Fe (NO 3 ) 2 Fe (NO 3 ) 3 | Co (NO 3 ) 2 Co (NO 3 ) 3 | Ni (NO 3 ) 2 | CuNO 3 Cu (NO 3 ) 2 | Zn (NO 3 ) 2 | Ga (NO 3 ) 3 | Ge | Como | Se | Br | Kr |
RbNO 3 | Sr (NO 3 ) 2 | Y (NO 3 ) 3 | Zr (NO 3 ) 4 | Nótese bien | Mes | Tc | Ru (NO 3 ) 3 | Rh (NO 3 ) 3 | Pd (NO 3 ) 2 Pd (NO 3 ) 4 | AgNO 3 Ag (NO 3 ) 2 | Cd (NO 3 ) 2 | En (NO 3 ) 3 | Sn (NO 3 ) 4 | Sb (NO 3 ) 3 | Te | INO 3 | Xe (NO 3 ) 2 |
CsNO 3 | Ba (NO 3 ) 2 | Hf (NO 3 ) 4 | Ejército de reserva | W | Re | Os | Ir | Pt (NO 3 ) 2 Pt (NO 3 ) 4 | Au (NO 3 ) 3 | Hg 2 (NO 3 ) 2 Hg (NO 3 ) 2 | TlNO 3 Tl (NO 3 ) 3 | Pb (NO 3 ) 2 | Bi (NO 3 ) 3 BiO (NO 3 ) | Po (NO 3 ) 4 | A | Rn | |
FrNO 3 | Ra (NO 3 ) 2 | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
↓ | |||||||||||||||||
La (NO 3 ) 3 | Ce (NO 3 ) 3 Ce (NO 3 ) 4 | Pr (NO 3 ) 3 | Nd (NO 3 ) 3 | Pm (NO 3 ) 3 | Sm (NO 3 ) 3 | UE (NO 3 ) 3 | Gd (NO 3 ) 3 | Tb (NO 3 ) 3 | Dy (NO 3 ) 3 | Ho (NO 3 ) 3 | Er (NO 3 ) 3 | Tm (NO 3 ) 3 | Yb (NO 3 ) 3 | Lu (NO 3 ) 3 | |||
Ac (NO 3 ) 3 | Th (NO 3 ) 4 | PaO 2 (NO 3 ) 3 | UO 2 (NO 3 ) 2 | Np (NO 3 ) 4 | Pu (NO 3 ) 4 | Soy (NO 3 ) 3 | Cm (NO 3 ) 3 | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr |