El cloruro de circonio (IV) , también conocido como tetracloruro de circonio , ( Zr Cl 4 ) es un compuesto inorgánico que se usa frecuentemente como precursor de otros compuestos de circonio. Este sólido blanco de alto punto de fusión se hidroliza rápidamente en aire húmedo.
Nombres | |
---|---|
Nombres IUPAC Tetracloruro de circonio Cloruro de circonio (IV) | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.030.041 |
Número CE |
|
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Propiedades | |
ZrCl 4 | |
Masa molar | 233,04 g / mol |
Apariencia | cristales blancos higroscópicos |
Densidad | 2,80 g / cm 3 |
Punto de fusion | 437 ° C (819 ° F; 710 K) (punto triple) |
Punto de ebullición | 331 ° C (628 ° F; 604 K) (sublima) |
hidrólisis | |
Solubilidad | HCl concentrado (con reacción) |
Estructura | |
Monoclínico , mP10 | |
P12 / c1, No. 13 | |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 125,38 J K −1 mol −1 |
Entropía molar estándar ( S | 181,41 J K −1 mol −1 |
−980,52 kJ / mol | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | MSDS |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 1688 mg / kg (oral, rata) 655 mg / kg (ratón, oral) [1] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Fluoruro de circonio (IV) Bromuro de circonio (IV) Yoduro de circonio (IV) |
Otros cationes | Tetracloruro de titanio Tetracloruro de hafnio |
Compuestos relacionados | Cloruro de circonio (II) , Cloruro de circonio (III) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Estructura
A diferencia del TiCl 4 molecular , el ZrCl 4 sólido adopta una estructura polimérica en la que cada Zr está coordinado octaédricamente. Esta diferencia en las estructuras es responsable de la disparidad en sus propiedades: TiCl
4es destilable, pero ZrCl
4es un sólido. En estado sólido, el ZrCl 4 adopta una estructura polimérica lineal similar a una cinta, la misma estructura adoptada por el HfCl 4 . Este polímero se degrada fácilmente tras el tratamiento con bases de Lewis , que escinden los enlaces Zr-Cl-Zr. [3]
Síntesis
Esta conversión implica el tratamiento del óxido con carbono como "captador" de óxido y cloro.
- ZrO 2 + 2 C + 2 Cl 2 → ZrCl 4 + 2 CO
Un proceso a escala de laboratorio utiliza tetracloruro de carbono en lugar de carbono y cloro: [4]
- ZrO 2 + 2 CCl 4 → ZrCl 4 + 2 COCl 2
Aplicaciones
Precursor del metal Zr
El ZrCl 4 es un intermedio en la conversión de minerales de circonio en circonio metálico mediante el proceso Kroll . En la naturaleza, los minerales de circonio existen invariablemente como óxidos (reflejado también por la tendencia de todos los cloruros de circonio a hidrolizarse). Para su conversión en metal a granel, estos óxidos refractarios primero se convierten en tetracloruro, que puede destilarse a altas temperaturas. El ZrCl 4 purificado se puede reducir con metal Zr para producir cloruro de circonio (III) .
Otros usos
El ZrCl 4 es el precursor más común para la deposición química en fase de vapor de dióxido de circonio y diboruro de circonio . [5]
En síntesis orgánica, el tetracloruro de circonio se utiliza como ácido de Lewis débil para la reacción de Friedel-Crafts , la reacción de Diels-Alder y las reacciones de ciclación intramolecular. [6] También se utiliza para hacer un tratamiento hidrófugo de textiles y otros materiales fibrosos.
Propiedades y reacciones
La hidrólisis de ZrCl 4 da el grupo de hidroxicloruro hidratado llamado cloruro de circonilo . Esta reacción es rápida y prácticamente irreversible, en consonancia con la alta oxofilicidad del circonio (IV). Por esta razón, las manipulaciones de ZrCl 4 normalmente requieren técnicas sin aire .
ZrCl 4 es el principal compuesto de partida para la síntesis de muchos complejos organometálicos de circonio. [7] Debido a su estructura polimérica, el ZrCl 4 generalmente se convierte en un complejo molecular antes de su uso. Forma un complejo 1: 2 con tetrahidrofurano : CAS [21959-01-3], pf 175-177 ° C. [8] NaC 5 H 5 reacciona con ZrCl 4 (THF) 2 para dar dicloruro de circonoceno, ZrCl 2 (C 5 H 5 ) 2 , un complejo de organozirconio versátil. [9] Una de las propiedades más curiosas del ZrCl 4 es su alta solubilidad en presencia de bencenos metilados, como el dureno . Esta solubilización surge mediante la formación de complejos π. [10]
El log (base 10) de la presión de vapor del tetracloruro de circonio (de 480 a 689 K) viene dado por la ecuación: log 10 (P) = −5400 / T + 11,766, donde la presión se mide en torrs y la temperatura en kelvin . El log (base 10) de la presión de vapor del tetracloruro de circonio sólido (de 710 a 741 K) viene dado por la ecuación log 10 (P) = −3427 / T + 9.088. La presión en el punto de fusión es de 14.500 torrs. [11]
Referencias
- ^ "Compuestos de circonio (como Zr)" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ "New Environment Inc. - NFPA Chemicals" . newenv.com . Consultado el 26 de abril de 2017 .
- ^ NN Greenwood y A. Earnshaw, Química de los elementos (2a ed.), Butterworth-Heinemann, Oxford, 1997 .
- ^ Hummers, WS; Tyree, SY; Yolles, S. (1953). "Tetracloruros de circonio y hafnio". Síntesis inorgánica . IV . McGraw-Hill Book Company, Inc. pág. 121. doi : 10.1002 / 9780470132357.ch41 . ISBN 9780470132357.
- ^ Randich, E. (1 de noviembre de 1979). "Boruros químicos depositados por vapor de la forma (Ti, Zr) B 2 y (Ta, Ti) B 2 ". Películas sólidas delgadas . 63 (2): 309–313. Código bibliográfico : 1979TSF .... 63..309R . doi : 10.1016 / 0040-6090 (79) 90034-8 .
- ^ Bora U. (2003). "Tetracloruro de circonio" . Synlett (7): 1073–1074. doi : 10.1055 / s-2003-39323 .
- ^ Ilan Marek, ed. (2005). Nuevos aspectos del circonio que contiene compuestos orgánicos . Temas de Química Organometálica. 10 . Springer: Berlín, Heidelberg, Nueva York. doi : 10.1007 / b80198 . ISBN 978-3-540-22221-7. ISSN 1436-6002 .
- ^ LE Manzer; Joe Deaton (1982). Complejos de tetrahidrofurano de metales de transición temprana seleccionados . Síntesis inorgánica. 21 . págs. 135–140. doi : 10.1002 / 9780470132524.ch31 . ISBN 978-0-470-13252-4.
- ^ Wilkinson, G .; Birmingham, JG (1954). "Compuestos de bis-ciclopentadienilo de Ti, Zr, V, Nb y Ta". Mermelada. Chem. Soc. 76 (17): 4281–4284. doi : 10.1021 / ja01646a008 .
- ^ Musso, F .; Solari, E .; Floriani, C .; Schenk, K. (1997). "Hidrocarburo Activación con Metal Haluros: tetracloruro de zirconio que cataliza la reacción Jacobsen y ayudar a la trimerización de alquinos mediante la formación de η 6 areno-circonio (IV) Complejos". Organometálicos . 16 (22): 4889–4895. doi : 10.1021 / om970438g .
- ^ Palko, AA; Ryon, AD; Kuhn, DW (marzo de 1958). "Las presiones de vapor de tetracloruro de circonio y tetracloruro de hafnio". J. Phys. Chem . 62 (3): 319–322. doi : 10.1021 / j150561a017 . hdl : 2027 / mdp.39015086513051 .