زیرکونیوم‌نیترات

زیرکونیوم‌نیترات
	دیگر نام‌ها zirconium tetranitrate tetranitratozirconium zirconium(4+) tetranitrate zirconium(IV) nitrate
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس	13746-89-9
پاب‌کم	162478205
کم‌اسپایدر	24459
UNII	L68X591SNQ
جی‌مول-تصاویر سه بعدی	Image 1
	SMILES [Zr+4].O=[N+]([O-])[O-].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ;
	InChI InChI=1S/4NO3.Zr/c42-1(3)4;/q4-1;+4; Key: OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N;
خصوصیات
فرمول مولکولی	Zr(NO3)4
جرم مولی	339.243591 g/mol
شکل ظاهری	transparent plates
دمای ذوب	°C
دمای جوش	decompose 100 °C
انحلال‌پذیری در آب	water ethanol
خطرات
خطرات اصلی	oxidiser
	به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
	Infobox references

زیرکونیوم نیترات با فرمول ${\ce {Zr(NO3)4}}$ نمک نیتراته فلز زیرکونیوم از رده فلزات واسطه است. نام دیگرآن زیرکونیم‌تترانیترات یا نیترات زیرکونیومIV است.

شماره بین المللی کالاهای خطرناک برای این ماده 2728^[۱] با کلاس 5.1 است که به منزله ماده‌ای اکسید کننده می‌باشد^[۲].

تشکیل[ویرایش]

نمک بدون آب را می‌توان از واکنش زیرکونیوم تتراکلراید با دی‌نیتروژن‌پنتوکساید تهیه نمود.

${\ce {ZrCl4 + 4N2O5 -> Zr(NO3)4 + 4ClNO2}}$

محصول را می‌توان با تصعید در محیط خلاء، خالص سازی کرد. اما در این روش ماده آلوده کننده‌ای بنام نیترونیوم‌پنتانیتراتوزیرکونات یعنی ${\ce {(NO2)Zr(NO3)5}}$ ^[۳] بوجود می‌آید.

زیرکونیوم نیترات پنج آبه، ${\ce {Zr(NO3)4 .5H2O}}$ می‌تواند از رسوب دی‌اکسید زیرکونیوم در اسید نیتریک و سپس خشک کردن کامل محلول بدست آید. اگرچه آسانتر آن است که زیرکونیل نیترات سه آبه ${\ce {ZrO(NO3)2 .3H2O}}$ از محلول آن متبلور شود.^[۳]

زیرکونیوم در برابر نیتریک اسید حتی در دماهای بالا مقاومت بالایی دارد.^[۴] بنابراین با انحلال زیرکونیوم فلزی در اسید نیتریک نمی‌توان به نیترات زیرکونیوم دست یافت.

ویژگی‌ها[ویرایش]

زیرکونیوم نیترات پنج آبه به راحتی در آب و الکل حل می‌شود. در محلول آبی، اسیدی است و در حضور یک باز مثل آمونیوم هیدروکساید، رسوب زیرکونیوم هیدروکساید تشکیل می‌شود. ضریب شکست کریستال‌های پنج آبه برابر 1.6 است.

مواد مرتبط[ویرایش]

کمپلکس نیترات زیرکونیوم ${\ce {Zr(NO3)3(H2O)+3}}$ با ساختار منشوری سه ضلعی ماده مرتبطی است که در آن نیترا‌ت‌ها با دو اتم اکسیژن به هم متصل می‌شوند.^[۳] ماده دیگر کمپلکس پنتانیترات ${\ce {Zr(NO3)5-}}$ است که تمام گروه‌های نیترات آن دوتایی بوده و شکل پاد منشور مربعی دوسر دارد.^[۳]

کریستال ${\ce {NO2[Zr(NO3)3.3H2O]2(NO3)3}}$ در دستگاه بلوری شش گوشه، گروه فضایی P۳c1 با ابعاد واحد سلولی a = 10.292 Å, b = 10.292 Å, c = 14.84 Å ، حجم 1632.2 Å³ با دو فرم سلولی و دانسیته 2.181^[۳]

کریستال ${\ce {CsZr(NO3)5}}$ در دستگاه بلوری تک شیب، گروه فضایی P2₁/n، با ابعاد واحد سلولی a = 7.497 Å, b = 11.567 Å, c = 14.411 Å, β=96.01°, حجم 1242.8 Å³ باچهار فرم سلولی و دانسیته 2.855^[۳]

کریستال ${\ce {(NH4)Zr(NO3)5.HNO3}}$ در دستگاه بلوری راست لوزی، گروه فضایی Pna2₁ با ابعاد واحد سلولی a=14.852 Å, b = 7.222 Å, c = 13.177 Å حجم 1413.6 Å³ با چهار فرم سلولی و دانسیته 2.267^[۳]

مخلوط نیترونیوم، نیتروزونیوم پنتانیتراتوزیرکونات کریستاله شده در دستگاه بلوری چهارگوشه نیز وجود دارد.^[۳]

کاربرد[ویرایش]

بسیاری از تولید کنندگان نیترات زیرکونیوم را تولید می‌کنند. این ماده منبع زیرکونیوم برای تولید نمکهای دیگر^[۵] به عنوان یک استاندارد تحلیلی،^[۵] یا به عنوان نگه‌دارنده.^[۵] از آنجا که نیترات زیرکونیوم^[۶] و نیترونیوم می‌باشد. پنتانیتراتوزیرکونات فرارند و در دمای بالای 100 درجه سانتی‌گراد تجزیه میشوند، می‌توانند به عنوان پیش رسوب بخارسازهای شیمیایی بکار روند.^[۷] در 95 درجه سانتیگراد، زیرکونیوم نیترات با فشار 0.2 میلیمتر جیوه تصعید می‌شود و می‌تواند در دمای 285 درجه سانتی‌گراد بصورت دی‌اکسید زیرکونیوم بر روی سیلیکون رسوب کند. مزیت آن در این است که منبع واحد است بدین معنا که نیازی نیست با مواد دیگری مثل اکسیژن ترکیب شود و در دمای نسبتاٌ پایین تجزیه می‌شود. به همین علت سطح را با مواد دیگری مانند هیدروژن یا فلوئور آلوده نمی‌کند.^[۸]

زیرکونیوم بدون هافنیوم در ساخت راکتور هسته‌ای کاربرد دارد. یک راه تهیه آن این است که از مخلوط محلول آبی نیترات هافنیوم و نیترات زیرکونیوم که قابلیت جداسازی زیرکونیوم در تری‌بوتیل فسفات نامحلول در کروزن را دارد استخراج شود.^[۹]

نیترات زیرکونیوم به عنوان کاتالیزور اسید لوئیس در شکل گیری جانشینی N پیرول‌ها کاربرد دارد.^[۱۰]

در یک روش مرسوم، نیترات زیرکونیوم بدون آب می‌تواند برخی ترکیبات آروماتیک آلی را نیتراته کند. به عنوان نمونه کینولین به 3-نیتروکینولین و 7-نیتروکینولین و همچنین پیریدین به 3-نیتروپیریدین و 4-نیتروپیریدین نیتراته می‌شوند.^[۱۱]

منابع[ویرایش]

↑ "App A". The Code of Federal Regulations of the United States of America. U.S. Government Printing Office. 1988. p. 254.
↑ Recommendations on the Transport of Dangerous Goods: Model Regulations. United Nations Publications. 2009. p. 430. ISBN 9789211391367.^{^{[پیوند مرده]}}
↑ ^۳٫۰ ^۳٫۱ ^۳٫۲ ^۳٫۳ ^۳٫۴ ^۳٫۵ ^۳٫۶ ^۳٫۷ Morozov, I. V.; A. A. Fedorova; D. V. Palamarchuk; S. I. Troyanov (2005). "Synthesis and crystal structures of zirconium(IV) nitrate complexes (NO2)[Zr(NO3)3(H2O)3]2(NO3) 3, Cs[Zr(NO3)5], and (NH4)[Zr(NO3)5](HNO3)". Russian Chemical Bulletin. 54 (1): 93–98. doi:10.1007/s11172-005-0222-7. ISSN 1066-5285.
↑ Wah Chang (10 September 2003). "Zirconium in Nitric Acid Applications" (PDF). Retrieved 13 October 2014.^{^{[پیوند مرده]}}
↑ ^۵٫۰ ^۵٫۱ ^۵٫۲ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of inorganic chemicals. McGraw-Hill. p. 1000. ISBN 0070494398.
↑ Fundamental Gas-phase and Surface Chemistry of Vapor-phase Deposition II and Process Control, Diagnostics and Modeling in Semiconductor Manufacturing IV: Proceedings of the International Symposium. The Electrochemical Society. 2001. p. 144. ISBN 9781566773195.
↑ Nienow, Amanda M.; Jeffrey T. Roberts (2006). "Chemical Vapor Deposition of Zirconium Oxide on Aerosolized Silicon Nanoparticles". Chemistry of Materials. 18 (23): 5571–5577. doi:10.1021/cm060883e. ISSN 0897-4756.
↑ Houssa, Michel (2003-12-01). High k Gate Dielectrics. CRC Press. pp. 73, 76–77. ISBN 9781420034141. Retrieved 17 October 2014.
↑ Cox, R. P.; G. H. Beyer (23 December 1955). "Separation of Hafnium from Zirconium using Tributyl Phosphate". Retrieved 13 October 2014.
↑ Hasaninejad, Alireza; Mohsen Shekouhy; Mohammad Reza Mohammadizadeh; Abdolkarim Zare (2012). "Zirconium nitrate: a reusable water tolerant Lewis acid catalyst for the synthesis of N-substituted pyrroles in aqueous media". RSC Advances. 2 (15): 6174. doi:10.1039/C2RA20294H. ISSN 2046-2069.
↑ Schofield, Kenneth (1980). Aromatic Nitration. CUP Archive. p. 97. ISBN 9780521233620. Retrieved 17 October 2014.

[1] "App A". The Code of Federal Regulations of the United States of America. U.S. Government Printing Office. 1988. p. 254.

[2] Recommendations on the Transport of Dangerous Goods: Model Regulations. United Nations Publications. 2009. p. 430. ISBN 9789211391367.^{^{[پیوند مرده]}}

[Morozov2005-3] ۳٫۰ ^۳٫۱ ^۳٫۲ ^۳٫۳ ^۳٫۴ ^۳٫۵ ^۳٫۶ ^۳٫۷ Morozov, I. V.; A. A. Fedorova; D. V. Palamarchuk; S. I. Troyanov (2005). "Synthesis and crystal structures of zirconium(IV) nitrate complexes (NO2)[Zr(NO3)3(H2O)3]2(NO3) 3, Cs[Zr(NO3)5], and (NH4)[Zr(NO3)5](HNO3)". Russian Chemical Bulletin. 54 (1): 93–98. doi:10.1007/s11172-005-0222-7. ISSN 1066-5285.

[wc-4] Wah Chang (10 September 2003). "Zirconium in Nitric Acid Applications" (PDF). Retrieved 13 October 2014.^{^{[پیوند مرده]}}

[hoic-5] ۵٫۰ ^۵٫۱ ^۵٫۲ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of inorganic chemicals. McGraw-Hill. p. 1000. ISBN 0070494398.

[6] Fundamental Gas-phase and Surface Chemistry of Vapor-phase Deposition II and Process Control, Diagnostics and Modeling in Semiconductor Manufacturing IV: Proceedings of the International Symposium. The Electrochemical Society. 2001. p. 144. ISBN 9781566773195.

[Nienow2006-7] Nienow, Amanda M.; Jeffrey T. Roberts (2006). "Chemical Vapor Deposition of Zirconium Oxide on Aerosolized Silicon Nanoparticles". Chemistry of Materials. 18 (23): 5571–5577. doi:10.1021/cm060883e. ISSN 0897-4756.

[Houssa2003-8] Houssa, Michel (2003-12-01). High k Gate Dielectrics. CRC Press. pp. 73, 76–77. ISBN 9781420034141. Retrieved 17 October 2014.

[Cox55-9] Cox, R. P.; G. H. Beyer (23 December 1955). "Separation of Hafnium from Zirconium using Tributyl Phosphate". Retrieved 13 October 2014.

[Hasaninejad2012-10] Hasaninejad, Alireza; Mohsen Shekouhy; Mohammad Reza Mohammadizadeh; Abdolkarim Zare (2012). "Zirconium nitrate: a reusable water tolerant Lewis acid catalyst for the synthesis of N-substituted pyrroles in aqueous media". RSC Advances. 2 (15): 6174. doi:10.1039/C2RA20294H. ISSN 2046-2069.

[Schofield1980-11] Schofield, Kenneth (1980). Aromatic Nitration. CUP Archive. p. 97. ISBN 9780521233620. Retrieved 17 October 2014.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]