nitrato de circonio

El nitrato de circonio es una sal de nitrato de metal de transición volátil y anhidra de circonio con fórmula Zr(NO ₃ ) ₄ . Tiene nombres alternativos de tetranitrato de circonio o nitrato de circonio(IV) .

Tiene el número UN 2728 ^{[ 3 ]} y es de clase 5.1, lo que significa sustancia oxidante. ^{[ 4 ]}

La sal anhidra se puede obtener a partir de la reacción de tetracloruro de circonio con pentóxido de dinitrógeno . ^{[ 5 ]}

ZrCl₄ + _{4 N₂O₅ →} Zr _{( NO₃} ) _₄ + 4ClNO₂

El producto se puede purificar por sublimación al vacío. Una sustancia contaminante en este proceso es el pentanitratozirconato de nitronio. (NO₂ ₎ Zr( _NO₃ ) _₅ . ^{[ 5 ]}

El nitrato de circonio pentahidratado Zr(NO₃ ₎ ₄ _· 5H₂O _se puede formar disolviendo dióxido de circonio en ácido nítrico y luego evaporando la solución hasta que esté seca. Sin embargo, es más fácil cristalizar el nitrato de zirconilo trihidratado ZrO(NO₃ ₎ ₂ _· 3H₂O _a partir de dicha solución. ^{[ 5 ]}

El zirconio es altamente resistente al ácido nítrico incluso en presencia de otras impurezas y altas temperaturas. ^{[ 6 ]} Por lo tanto, el nitrato de zirconio no se obtiene disolviendo zirconio metálico en ácido nítrico.

El nitrato de circonio pentahidratado se disuelve fácilmente en agua y alcohol. Es ácido en solución acuosa, y una base como el hidróxido de amonio provoca la precipitación del hidróxido de circonio . Los cristales de pentahidrato tienen un índice de refracción de 1,6. ^{[ 7 ]}

Las sustancias relacionadas son los complejos de nitrato de circonio. Zr (NO₃ ₎ ₃ ₍ H₂O ₎ ⁺₃ tiene una estructura prismática trigonal tricapsulada , con los nitratos conectados por dos átomos de oxígeno cada uno ( bidentados ). ^{[ 5 ]} El complejo pentanitrato Zr(NO₃ ₎ ⁻₅ tiene todos los grupos nitrato bidentados y tiene forma de antiprisma cuadrado bicapsulado . ^{[ 5 ]}

NO ₂ [Zr(NO ₃ ) ₃ ·3H ₂ O] ₂ (NO ₃ ) ₃ cristaliza en el sistema hexagonal , grupo espacial P 3 c 1, con dimensiones de celda unitaria a = 10,292 Å, b = 10,292 Å, c = 14,84 Å, volumen 1632,2 Å ³ con 2 fórmulas por celda unitaria, densidad = 2,181. ^{[ 5 ]}

El CsZr(NO₃ ₎ ₅ _cristaliza en el sistema monoclínico , grupo espacial P2₁ / _n , con dimensiones de celda unitaria a = 7,497 Å ,  b = 11,567  Å, ​​c = 14,411  Å, β = 96,01°, volumen 1242,8 ų ^con 4 fórmulas por celda, densidad = 2,855. ^{[ 5 ]}

(NH ₄ )Zr(NO ₃ ) ₅ ·HNO ₃ cristaliza en el sistema ortorrómbico , grupo espacial Pna 2 ₁ con dimensiones de celda unitaria a=14,852  Å, b = 7,222  Å, c = 13,177  Å, volumen 1413,6  Å ³ con 4 fórmulas por celda, densidad = 2,267. ^{[ 5 ]}

También existe un pentanitratozirconato mixto de nitronio y nitrosonio que cristaliza en el sistema tetragonal . ^{[ 5 ]}

El nitrato de circonio es fabricado por varios proveedores de productos químicos. Se utiliza como fuente de circonio para otras sales, ^{[ 7 ]} como estándar analítico, ^{[ 7 ]} o como conservante. ^{[ 7 ]} El nitrato de circonio ^{[ 8 ]} y el pentanitratozirconato de nitronio pueden utilizarse como precursores de la deposición química de vapor, ya que son volátiles y se descomponen por encima de 100 °C para formar zirconia . ^{[ 9 ]} A 95 °C, el nitrato de circonio se sublima con una presión de 0,2 mm de Hg y puede depositarse como dióxido de circonio sobre silicio a 285 °C. Tiene la ventaja de ser una fuente única, lo que significa que no tiene que mezclarse con otros materiales como el oxígeno, se descompone a una temperatura relativamente baja y no contamina la superficie con otros elementos como el hidrógeno o el flúor. ^{[ 10 ]}

Para la construcción de reactores nucleares se requiere circonio libre de hafnio. Una forma de lograrlo es mediante una solución acuosa mixta de nitrato de hafnio y nitrato de circonio, que puede separarse mediante la partición del circonio en tributilfosfato disuelto en queroseno. ^{[ 11 ]}

El nitrato de circonio puede utilizarse como catalizador ácido de Lewis en la formación de pirroles N-sustituidos . ^{[ 12 ]}

El nitrato de circonio anhidro puede nitrar algunos compuestos aromáticos orgánicos de una manera inusual. La quinolina se nitra a 3-nitroquinolina y 7-nitroquinolina. La piridina se nitra a 3-nitropiridina y 4-nitropiridina. ^{[ 13 ]}