stringtranslate.com

Хлорид циркония(IV)

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.

Состав

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
4перегоняется, но ZrCl
4является твердым телом. 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

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 вместо углерода и хлора используется тетрахлорметан : [5]

ZrO 2 + 2 CCl 4 → ZrCl 4 + 2 COCl 2

Приложения

Прекурсор металла Zr

ZrCl 4 является промежуточным продуктом превращения циркониевых минералов в металлический цирконий по процессу Кролла . В природе минералы циркония неизменно существуют в виде оксидов (что отражается также в 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

ZrCl 4 является наиболее распространенным предшественником для химического осаждения диоксида и диборида циркония из 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

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 преобразуется 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 дихлорида цирконоцена ZrCl 2 (C 5 H 5 ) 2 , универсального циркониевого органического комплекса. [10] Одним из наиболее любопытных свойств ZrCl 4 является его высокая растворимость в присутствии метилированных бензолов, таких как дурен . 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]

На Wikimedia Commons есть СМИ, связанные с хлоридом циркония (IV) .

Рекомендации

  1. ^ «Соединения циркония (как Zr)» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ СГС: PubChem
  3. ^ "New Environment Inc. - Химические вещества NFPA" . newenv.com . Проверено 26 апреля 2017 г.
  4. ^ Н. Н. Гринвуд и А. Эрншоу, Химия элементов (2-е изд.), Баттерворт-Хейнеманн, Оксфорд, 1997 .
  5. ^ Хаммерс, 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ Бора У. (2003). «Тетрахлорид циркония». Синлетт (7): 1073–1074. дои : 10.1055/s-2003-39323 .
  8. ^ 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.
  9. ^ ЛЕ 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.
  10. ^ Уилкинсон, Г .; Бирмингем, JG (1954). «Бис-циклопентадиенильные соединения Ti, Zr, V, Nb и Ta». Варенье. хим. Соц. 76 (17): 4281–4284. дои : 10.1021/ja01646a008.
  11. ^ Муссо, Ф.; Солари, Э.; Флориани, К.; Шенк, К. (1997). «Активация углеводородов галогенидами металлов: тетрахлорид циркония, катализирующий реакцию Якобсена и способствующий тримеризации алкинов посредством образования комплексов η 6 -арен-цирконий (IV)». Металлоорганические соединения . 16 (22): 4889–4895. дои : 10.1021/om970438g.
  12. ^ 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 .