Zirconium(IV)-chlorid

Kristallstruktur
	_ Zr4+ 0 _ Cl−
Allgemeines
Name	Zirconium(IV)-chlorid
Andere Namen	Zirconiumtetrachlorid; Zirconiumchlorid (mehrdeutig);
Verhältnisformel	ZrCl4
Kurzbeschreibung	an Luft rauchendes weißes Pulver
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	233-058-2
ECHA-InfoCard	100.030.041
PubChem	24817
Wikidata	Q205630
Eigenschaften
Molare Masse	233,03 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,8 g·cm−3
Schmelzpunkt	437 °C bei 25,3 bar
Sublimationspunkt	331 °C
Dampfdruck	1,3 hPa bei 190 °C
Löslichkeit	Zersetzung in Wasser
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 302‐314
	EUH: 014
	P: 280‐301+330+331‐305+351+338‐308+310
Toxikologische Daten	1690 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−982 kJ·mol−1
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Zirconium(IV)-chlorid ist ein Chlorid des Zirconiums. Es ist ein weißes Pulver, welches an Luft rasch hydrolysiert. Es ist eine wichtige Verbindung, die zur Herstellung von Zirconium sowie anderen Zirconiumverbindungen dient.

Gewinnung und Darstellung

Zirconium(IV)-chlorid kann durch Carbochlorieren von Zirconiumdioxid gewonnen werden. Das Zirconiumoxid wird dazu mit Koks im Lichtbogen zu Zirconiumcarbonitrid (kohlenstoff- und stickstoffhaltiges Zirconium) und anschließend mit Chlor zu Zirconium(IV)-chlorid umgesetzt.

\mathrm {ZrO_{2}\ +2\ C+2\ Cl_{2}\ {\xrightarrow {900^{\circ }C}}\ ZrCl_{4}+\ 2\ CO}

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Chlorierung von Zirconium mit Chlor bei 650 °C oder mit Blei(II)-chlorid bei 500 °C.

\mathrm {Zr+2\ Cl_{2}\longrightarrow ZrCl_{4}}

\mathrm {Zr+2\ PbCl_{2}\longrightarrow ZrCl_{4}+2Pb}

Eine weitere Möglichkeit ist die Darstellung durch Umsetzung des Oxides mit gasförmigem Kohlenstofftetrachlorid (in einem Stickstoffstrom) bei 450 °C bis 500 °C:

{\ce {ZrO2 + 2 CCl4 -> ZrCl4 + 2 COCl2}}

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Zirconium(IV)-chlorid besitzt eine Polymerstruktur wie Hafnium(IV)-chlorid HfCl₄. Seine Standardbildungsenthalpie beträgt −980,52 kJ/mol, seine molare Standardentropie 181,41 JK⁻¹mol⁻¹ und seine Wärmekapazität 125,38 JK⁻¹mol⁻¹.

Chemische Eigenschaften

Zirconium(IV)-chlorid hydrolysiert in Gegenwart von Wasser zunächst zum Zirconylchlorid und anschließend in Zirconiumdioxid, jeweils unter der Freisetzung von Chlorwasserstoff.

Verwendung

Zirconium(IV)-chlorid wird verwendet:

zur Herstellung von Zirconiumverbindungen wie Zirconylchlorid ZrOCl₂ und Zirconium-organischen Komplexverbindungen
als Katalysator bei Friedel-Crafts-Reaktionen und Polymerisationen von Olefinen und Epoxiden.
als Zwischenprodukt bei der Gewinnung von metallischem Zirconium nach dem Kroll-Verfahren
Bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten Kernbrennstoff nach dem Halogen-Volatilitätsverfahren können die Zirconium-Hüllrohre chemisch durch Reaktion mit Chlor zu Zirconiumchlorid umgesetzt werden

Einzelnachweise

1 2 3 4 5 Eintrag zu Zirkonium(IV)-chlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
1 2 3 4 Datenblatt Zirconium(IV)-chlorid bei Merck, abgerufen am 30. August 2007.
1 2 W. S. Hummers et al.: Zirconium and hafnium tetrachlorides. In: J. C. Bailar, Jr. (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 4. McGraw-Hill, Inc., 1953, S. 121–126 (englisch).
↑ D’Ans/Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 595.
↑ Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1358.

[GESTIS-1] 1 2 3 4 5 Eintrag zu Zirkonium(IV)-chlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)

[Merck-2] 1 2 3 4 Datenblatt Zirconium(IV)-chlorid bei Merck, abgerufen am 30. August 2007.

[IS4-3] 1 2 W. S. Hummers et al.: Zirconium and hafnium tetrachlorides. In: J. C. Bailar, Jr. (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 4. McGraw-Hill, Inc., 1953, S. 121–126 (englisch).

[4] D’Ans/Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 595.

[brauer-5] Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1358.