Фторид тория(IV)

Фторид тория​(IV)​
__ Th4+      __ F−
Общие
Систематическое наименование	Фторид тория​(IV)​
Традиционные названия	Торий фтористый
Хим. формула	ThF4
Физические свойства
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	308,03 г/моль
Плотность	5,71 г/см3
Термические свойства
Температура
• плавления	1110 °C
• кипения	1680 °C
Мол. теплоёмк.	110,709 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-209,785 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,17 мг/л
Классификация
Рег. номер CAS	13709-59-6
PubChem	83680
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Фтори́д то́рия(IV) (тетрафтори́д то́рия) — бинарное неорганическое соединение, соль металла тория и фтороводородной кислоты с формулой ThF₄. Представляет собой бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.

Получение

• Нагревание металлического тория, гидрида, карбида или диоксида тория с фтором или фтороводородом (исключение — фторирование металлического тория, оно протекает уже при комнатной температуре):

$\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{400-500^{o}C}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

$\mathsf{T}\mathsf{h}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}$

• Реакция гидроксида тория(IV) с концентрированной плавиковой кислотой:

$\mathsf{T}\mathsf{h}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

• Гидратированный фторид тория(IV) можно осадить водным раствором плавиковой кислоты из раствора иона Th⁴⁺:

$\mathsf{T}\mathsf{h}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\mathsf{+}x{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{\cdot }x{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$

Обезводить его можно нагреванием в атмосфере фтороводорода:

$\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{\cdot }x{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{{{t}}^{{o}};HF}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}x{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

Физические свойства

Безводный фторид тория(IV) образует бесцветные кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа I2/c, параметры ячейки a = 1,300 нм, b = 1,0993 нм, c = 0,858 нм, β = 126,4°. Изоструктурен кристаллам моноклинной сингонии фторида циркония(IV). Окружение атома тория составляют восемь фторид-ионов, которые расположены в вершинах слегка искажённой квадратной антипризмы.

Слабо растворим в воде, плавиковой кислоте, растворим в горячей серной и хлорной кислотах. Образует кристаллогидраты состава ThF₄·2H₂O и ThF₄·4H₂O. Гигроскопичен.

Энтальпия образования равна −209,785 кДж/моль. Стандартная энтропия образования составляет 142,047 Дж/(моль·К), уравнение температурной зависимости давления пара: $\lg (p)=-16860/T+9,105$ [мм рт. ст.].

Химические свойства

• При высокой температуре с диоксидом тория образует оксодифторид тория:

$\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\stackrel{600^{o}C}{\to }\mathsf{2}\mathsf{T}\mathsf{h}\mathsf{O}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$

• При высокой температуре с фторидом калия образует двойную соль (фторид тория-дикалия):

$\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{F}\stackrel{575^{o}C}{\to }{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}$

• При температуре 900—1000 °C кальцием, магнием, натрием восстанавливается до металлического тория:

$\mathsf{T}\mathsf{h}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{a}\stackrel{900-1000^{o}C}{\to }\mathsf{T}\mathsf{h}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{a}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$

• При электролизе фторида тория(IV) в расплаве галогенидов щелочных металлов выделяется металлический торий; температура протекания процесса 800 °C.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 641 с. — ISBN 5-85270-092-4.
• Химические свойства неорганических веществ / под ред. Р.А. Лидина. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия / под ред. М.Е. Дяткиной. — 3-е изд.. — М.: Мир, 1969. — 592 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Гринвуд Н.Н., Эрншо А. Химия элементов. — М.: Бином, 2008. — Т. 2. — 666 с. — ISBN 978-5-9963-1732-5.
• Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 1997. — 527 с.