Chlorure de thorium(IV)

Chlorure de thorium(IV)
Structure du chlorure de thorium(IV)
Identification
N^o CAS	10026-08-1
N^o ECHA	100.030.039
N^o CE	233-056-1
N^o RTECS	XO6475000
PubChem	66209
SMILES	Cl[Th](Cl)(Cl)Cl PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/4ClH.Th/h4*1H;/q;;;;+4/p-4 Std. InChIKey : WEQHQGJDZLDFID-UHFFFAOYSA-J
Apparence	aiguilles blanches hygroscopique
Propriétés chimiques
Formule	Cl4ThThCl4
Masse molaire[1]	373,85 ± 0,008 g/mol Cl 37,93 %, Th 62,07 %,
Propriétés physiques
T° fusion	770 °C
T° ébullition	921 °C
Masse volumique	4,59 g/cm^3
Cristallographie
Système cristallin	tétragonal
Écotoxicologie
DL50	332 mg/kg (intrapéritonéal, souris)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le chlorure de thorium(IV) désigne une famille de composés inorganiques de formule ThCl₄(H₂O)_n. Les formes anhydre et tétrahydrate (n = 4) sont connues. Ce sont des sels blancs hygroscopiques, solubles dans l'eau.

Structure

Autre représentation de la structure de ThCl₄ solide.

La structure du chlorure de thorium(IV) possède des centres Th octa-coordonnés avec des ligands chlorure doublement pontants[2].

Synthèse

ThCl₄ fut un intermédiaire dans le premier isolement du thorium métallique par Jons Jacob Berzelius[3].

Le chlorure de thorium(IV) peut être produit de différentes manières. Une des méthode est la réaction carbothermique, entre 700 °C et 2600 °C, impliquant des oxydes de thorium et du carbone dans un flux de chlore gazeux :

ThO₂ + 2 C + 4 Cl₂ → ThCl₄ + 2 CO

La réaction de chloration peut être effectuée avec du tétrachlorure de carbone[4],[5] :

Th(C₂O₄)₂ + CCl₄ → ThCl₄ + 3 CO + 3 CO₂

Dans une autre méthode en deux étapes, le thorium métallique réagit avec du chlorure d'ammonium :

Th + 6 NH₄Cl → (NH₄)₂ThCl₆ + 4 NH₃ + 2 H₂

Le sel hexachlorure est ensuite chauffé à 350 °C sous vide poussé pour produire ThCl₄[6].

Réactions

Adduits de bases de Lewis

ThCl₄ réagit avec les bases de Lewis pour donner des adduits moléculaires, tels que ThCl₄(DME)₂ et ThCl₄(TMEDA)₂[6].

Réduction en Th métallique

Le chlorure de thorium(IV) est un intermédiaire dans la purification du thorium, qui peut être effectuée par :

1. Réduction de ThCl₄ par des métaux alcalins.
2. Electrolyse du chlorure de thorium(IV) anhydre dans un mélange fondu de NaCl et de KCl.
3. Réduction au Ca d'un mélange de ThCl₄ et du chlorure de zinc anhydre[7].

Références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. (en) J. T. Mason, M. C. Jha et P. Chiotti, « Crystal Structures of ThCl₄ Polymorphs », Journal of the Less Common Metals, vol. 34,‎ 1974, p. 143–151 (DOI 10.1016/0022-5088(74)90224-0)
3. (en) Mary Elvira Weeks, « The Discovery of the Elements. XI. Some Elements Isolated with the Aid of Potassium and Sodium: Zirconium, Titanium, Cerium, and Thorium », Journal of Chemical Education, vol. 9, n^o 7,‎ 1^er juillet 1932, p. 1231 (ISSN 0021-9584, DOI 10.1021/ed009p1231, Bibcode 1932JChEd...9.1231W)
4. (en) Georg Brauer, Handbook Of Preparative Inorganic Chemistry, New York, Academic Press, 1963
5. (en) R. L. Gutierrez et R. J. Herbst, « Preliminary Fabrication Studies of Alternative LMFBR Carbide Fuels », Los Alamos Scientific Laboratory,‎ octobre 1979 (DOI 10.2172/5688597, lire en ligne)
6. (en) Thibault Cantat, Brian L. Scott et Jaqueline L. Kiplinger, « Convenient Access to the Anhydrous Thorium Tetrachloride Complexes ThCl₄(DME)₂, ThCl₄(1,4-dioxane)₂ and ThCl₄(THF)_3.5 using Commercially Available and Inexpensive Starting Materials », Chemical Communications, vol. 46, n^o 6,‎ 25 janvier 2010, p. 919–21 (ISSN 1364-548X, PMID 20107650, DOI 10.1039/b923558b, lire en ligne)
7. (en) « Periodic Table of Elements: Los Alamos National Laboratory », sur periodic.lanl.gov (consulté le 29 avril 2016)