Фторид циркония(IV)

Фторид циркония​(IV)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид циркония​(IV)​
Традиционные названия	Фтористый цирконий
Хим. формула	ZrF4
Физические свойства
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	167,22 г/моль
Плотность	4,43; 4,55; 4,6; 4,61 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	910; 912 °C
• кипения	возг. 600 °C
Мол. теплоёмк.	103,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1911 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	1,525; 1,3950 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7783-64-4
SMILES	[Zr+4].[F-].[F-].[F-].[F-]
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Фторид циркония(IV) — неорганическое соединение, соль металла циркония и плавиковой кислоты с формулой ZrF₄, бесцветные кристаллы, растворяется в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

• Реакция фтора и порошкообразного циркония:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{200-400^{o}C}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}$

• Растворение циркония в плавиковой кислоте:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}$

• Действие хлористого водорода на смесь циркония с фторидом кальция:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{a}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\stackrel{}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}$

• Разложение при нагревании гексафтороцирконата аммония:

$\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\stackrel{}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}$

• Растворение хлорида циркония(IV) в избытке концентрированной плавиковой кислоте:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$

Физические свойства

Фторид циркония(IV) образует бесцветные кристаллы нескольких кристаллических модификаций:

• α-ZrF₄, моноклинная сингония, пространственная группа I 2/c, параметры ячейки a = 0,957 нм, b = 0,993 нм, c = 0,773 нм, β = 94,47°, Z = 12, d = 4,55 г/см³, существует при температуре до 690°С.
• β-ZrF₄, тетрагональная сингония, параметры ячейки a = 0,7896 нм, c = 0,7724 нм, d = 4,61 г/см³, существует при температуре выше 690°С.

Растворяется в воде, образует кристаллогидраты ZrF₄•H₂O и ZrF₄•3H₂O.

Хорошо растворяется в плавиковой кислоте с образованием фторциркониевых кислот H[ZrF₅]•nH₂O и H₂[ZrF₆]•nH₂O.

Химические свойства

• Безводную соль получают сушкой кристаллогидрата в вакууме:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{\cdot }\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{80-100^{o}C,vacuum}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

• Реагирует с горячей водой:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{50^{o}C}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{O}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\cdot }\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}$

• Разлагается концентрированной серной кислотой:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{50^{o}C}{\to }{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\mathsf{\uparrow }$

• Реагирует с щелочами:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{}{\to }\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

• С плавиковой кислотой образует гексафтороциркониевые кислоты:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }\mathsf{H}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}\mathsf{]}$

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}\mathsf{O}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{]}$

• С растворами фторидов щелочных металлов образует гексафтороцирконаты:

$\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\stackrel{}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{Z}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.—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.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.