Chlorure de zirconium(III)

Chlorure de zirconium(III)
__ Zr     __ Cl Structure cristalline du chlorure de zirconium(III)
Identification
N^o CAS	10241-03-9
PubChem	24849755
SMILES	[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Zr+3] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/3ClH.Zr/h3*1H;/q;;;+3/p-3 Std. InChIKey : PFXYQVJESZAMSV-UHFFFAOYSA-K
Apparence	solide bleu marine[1] (isomorphe α)
Propriétés chimiques
Formule	Cl3Zr
Masse molaire[2]	197,583 ± 0,008 g/mol Cl 53,83 %, Zr 46,17 %,
Propriétés physiques
T° fusion	627 °C[3] (décomposition à 300 °C[4])
Solubilité	se décompose dans l'eau[4]
Masse volumique	2,28 g/cm^3[4] (isomorphe α) 3,05 g/cm^3[1] (isomorphe β)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
modifier

Le chlorure de zirconium(III) est un composé chimique de formule ZrCl₃. Il s'agit d'un solide cristallisé connu par deux isomorphes : une forme α, bleu marine, de structure trigonale avec le groupe d'espace P3m1 (n^o 164) et les paramètres a = 596,1 pm et c = 966,9 pm, et une forme β, vert olive, de structure hexagonale avec le groupe d'espace P6₃/mcm (n^o 193) et les paramètres a = 638,2 pm et c = 613,5 pm[1], avec Z = 2 dans ce cas[5]. Il s'oxyde à l'air libre en chlorure de zirconyle ZrOCl₂[4].

Le chlorure de zirconium(III) peut être obtenu en réduisant le chlorure de zirconium(IV) ZrCl₄ avec du zirconium[6] ou de l'aluminium (méthode historique[7])[1] :

3 ZrCl₄ + Zr ⟶ 4 ZrCl₃ ;

3 ZrCl₄ + Al ⟶ 3 ZrCl₃ + AlCl₃.

La synthèse par l'aluminium conduit à la contamination du produit par divers chloroaluminates tels que [Zr(AlCl₄)₂(AlCl₄)₂] et Zr(AlCl₄)₃[8], d'où la prévalence de la méthode directe par le zirconium.

Il est également possible de recourir à un réducteur gazeux pour éviter ces contaminations dans la mesure où les trihalogénures de zinc sont moins volatils. C'est typiquement le cas avec l'hydrogène[9] :

ZrCl₄ + ^1⁄₂ H₂ ⟶ ZrCl₃ + HCl.

Notes et références

1. (de) Georg Brauer, en collaboration avec Marianne Baudler, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 3^e  éd. révisée, vol. 2, Ferdinand Enke, Stuttgart, 1978, p. 1354 sqq. (ISBN 3-432-87813-3)
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. (en) David R. Lide, « Properties of the Elements and Inorganic Compounds », CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90^e  éd., CRC Press/Taylor and Francis, 2009. (ISBN 978-1-4200-9084-0)
4. (de) Jean d’Ans, Ellen Lax et Roger Blachnik, Taschenbuch Fur Chemiker Und Physiker, Springer, 1998, p. 818. (ISBN 3-642-58842-5)
5. (en) Bodie E. Douglas et Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Springer Science+Business Media, 2007, p. 101. (ISBN 978-0-387-26147-8)
6. (en) David M. Hoffman et Samkeun Lee, « Synthesis of pyridine complexes of zirconium(III) chloride and the apparent oxidation to zirconium(IV) by a nitrile », Inorganic Chemistry, vol. 31, n^o 13,‎ juin 1992, p. 2675-2676 (DOI 10.1021/ic00039a002, lire en ligne).
7. (de) Otto Ruff et Richard Wallstein, « Reduktion anorganischer Halogenide III.1) Die Reduktion des Zirkontetrachlorids », Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, vol. 128, n^o 1,‎ 1923, p. 96-116 (DOI 10.1002/zaac.19231280110, lire en ligne).
8. (en) E. M. Larsen, James W. Moyer, Francisco. Gil-Arnao et Michael J. Camp, « Synthesis of crystalline zirconium trihalides by reduction of tetrahalides in molten aluminum halides. Nonreduction of hafnium », Inorganic Chemistry, vol. 13, n^o 3,‎ mars 1974, p. 574-581 (DOI 10.1021/ic50133a015, lire en ligne).
9. (en) I. E. Newnham et J. A. Watts, « The Preparation of the Anhydrous Zirconium Trihalides », Journal of the American Chemical Society, vol. 82, n^o 9,‎ mai 1960, p. 2113-2115 (DOI 10.1021/ja01494a006, lire en ligne).