三氯化锆

三氯化锆
IUPAC名
Zirconium trichloride
别名 氯化锆(III)
识别
CAS号 10241-03-9  checkY
PubChem 144719
ChemSpider 127679
SMILES
 
  • Cl[Zr](Cl)Cl
性质
化学式 Cl3Zr
摩尔质量 197.58 g·mol−1
外观 蓝黑色晶体
密度 3.05 g/cm3[1]
熔点 627 °C（900 K）（当 760 mmHg[1]）
溶解性（水） 反应[1]
溶解性 可溶于苯和CS2
结构
晶体结构 六方晶系，hP6[2]
空间群 P63/mcm, No. 193[2]
晶格常数 a = 6.36 Å, c = 6.14 Å[2]
晶格常数 α = 90°, β = 90°, γ = 120°
热力学
ΔfHm⦵298K −714.21 kJ/mol[3]
S⦵298K 145.79 J/mol·K[3]
热容 96.21 J/mol·K[3]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

三氯化锆是一种无机化合物，化学式 ZrCl3。它是一种蓝黑色固体，对空气敏感。

制备

三氯化锆是由Otto Ruff（英语：Otto Ruff）和 Wallstein 首次合成的。他们用铝还原四氯化锆，得到不纯的三氯化锆。[4] 随后，他们用金属锆代替金属铝制备三氯化锆，使铝污染问题得到解决：[5]

Zr + 3 ZrCl4 → 4 ZrCl3

当用铝来作为还原剂时，会得到一系列的四氯铝酸盐，像是 [Zr(AlCl4)2(AlCl4)2] 和 Zr(AlCl4)3。[6]

由于三卤化物，例如三氯化锆相对不易挥发，因此可以通过使用气态还原剂来避免污染。例如，三氯化锆可以通过用氢气还原四氯化锆来制备。[7]

ZrCl4 + ½ H2 → ZrCl3 + HCl

结构

三卤化锆（ZrCl3、ZrBr3和ZrI3）有和HfI3类似的结构。它们也有一样的空间群 (P63/mcm)。[2] 三氯化锆的磁化率表明每个 Zr(III) 中心上的未配对电子的金属-金属相互作用。ZrCl3 的磁矩为 0.4 BM，表明金属轨道有相当大的重叠。[8]

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Lide, David R. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 90th. Boca Raton, Florida: CRC Press（英语：CRC Press）. 2009. ISBN 978-1-4200-9084-0 （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Douglas, Bodie E.; Ho, Shih-Ming. Structure and Chemistry of Crystalline Solids. New York: Springer Science+Business Media, Inc. 2007: 101 [2021-07-13]. ISBN 978-0-387-26147-8. （原始内容存档于2021-07-13）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Zirconium chloride in Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (eds.); NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg (MD), http://webbook.nist.gov (retrieved 2014-06-23)
  4. ^ Ruff, Otto; Wallstein, Richard. Reduktion anorganischer Halogenide III.1) Die Reduktion des Zirkontetrachlorids. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1923, 128: 96–116. doi:10.1002/zaac.19231280110. 
  5. ^ Hoffman, David M.; Lee, Samkeun. Synthesis of pyridine complexes of zirconium(III) chloride and the apparent oxidation to zirconium(IV) by a nitrile. Inorganic Chemistry. 1992, 31 (13): 2675. doi:10.1021/ic00039a002. 
  6. ^ Larsen, E. M.; Moyer, James W.; Gil-Arnao, Francisco.; Camp, Michael J. Synthesis of crystalline zirconium trihalides by reduction of tetrahalides in molten aluminum halides. Nonreduction of hafnium. Inorganic Chemistry. 1974, 13 (3): 574. doi:10.1021/ic50133a015. 
  7. ^ Newnham, I. E.; Watts, J. A. The Preparation of the Anhydrous Zirconium Trihalides. Journal of the American Chemical Society. 1960, 82 (9): 2113. doi:10.1021/ja01494a006. 
  8. ^ Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry. Oxford Science Publications, 1975, 5th ed, 417-420.