Tetrafluoruro de circonio
El fluoruro de circonio (IV) describe a los miembros de una familia de compuestos inorgánicos con la fórmula (ZrF4(H2O)x. Todos son sólidos diamagnéticos incoloros. El fluoruro de circonio (IV) anhidro es un componente del vidrio de fluoruro ZBLAN.
Estructura
Se han descrito tres fases cristalinas de ZrF4: α (monoclínica), β (tetragonal, símbolo de Pearson tP40, grupo espacial P42/m, n.° 84) y γ (estructura desconocida). Las fases β y γ son inestables y se transforman irreversiblemente en la fase α a 400 °C.
El fluoruro de circonio(IV) forma varios hidratos. El trihidrato tiene la estructura (μ−F)2[ZrF3(H20)3]2.
Preparación y reacciones
El fluoruro de circonio se puede producir mediante varios métodos. El dióxido de circonio reacciona con fluoruro de hidrógeno y ácido fluorhídrico para producir los siguientes compuestos: anhidro y monohidrato:
- ZrO2 + 4 HF → ZrF4 + 2 H2O
La reacción del metal Zr también reacciona a altas temperaturas con HF:
- Zr + 4 HF → ZrF4 + 2 H2
El dióxido de circonio reacciona a 200 °C con bifluoruro de amonio sólido para formar la sal de heptafluorocirconato, que puede convertirse en tetrafluoruro a 500 °C:
- 2ZrO2 + 7 (NH4)HF2 → 2 (NH)4)3ZrF7 + 4 H2O + NH3
- (NH)4)3ZrF7 → ZrF4 + 3 HF + 3 NH3
La adición de ácido fluorhídrico a soluciones de nitrato de circonio precipita el monohidrato sólido. Los hidratos de tetrafluoruro de circonio se pueden deshidratar calentándolos bajo una corriente de fluoruro de hidrógeno.
El fluoruro de circonio se puede purificar por destilación o sublimación.
El fluoruro de circonio forma sales dobles con otros fluoruros. El más destacado es el hexafluorozironato de potasio, que se forma por fusión del fluoruro de potasio y el tetrafluoruro de circonio:
- ZrF4 + 2 KF → K2ZrF6
Aplicaciones
La principal y quizás única aplicación comercial del fluoruro de circonio es como precursor de los vidrios ZBLAN.
En el experimento del reactor de la aeronave se utilizó una mezcla de fluoruro de sodio, fluoruro de circonio y tetrafluoruro de uranio (53-41-6 mol.%) como refrigerante. En el experimento del reactor de sal fundida se utilizó una mezcla de fluoruro de litio, fluoruro de berilio, fluoruro de circonio y tetrafluoruro de uranio-233 (el uranio-233 se utiliza en los reactores del ciclo de combustible de torio).
Referencias
- ^ "Compuestos de circonio (como Zr)". Inmediatamente peligrosas para las concentraciones de vida o salud (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ^ a b c Nielsen, Ralph (2000). "Zirconium and Zirconium Compounds". Enciclopedia de Ullmann de Química Industrial. doi:10.1002/14356007.a28_543. ISBN 3527306730.
- ^ Paul L. Brown; Federico J. Mompean; Jane Perrone; Myriam Illemassène (2005). Termodinámica química de zirconio. Gulf Professional Publishing. p. 144. ISBN 0-444-51803-7.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2a edición). Butterworth-Heinemann. p. 965. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Meshri, Dayal T. (2000), "Compuestos fluorinos, inorgánicos, titanio", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Nueva York: John Wiley, doi:10.1002/0471238961.2009200113051908.a01, ISBN 9780471238966
- ORNL/TM-2006/12 Assessment of Candidate Molten Salt Coolants for the Advanced High-Temperature Reactor (AHTR), March 2006 (Accessed 2008/9/18)