Zirconium(IV)-chlorid

Kristallstruktur
_ Zr4+ 0 _ Cl−
Allgemeines
Name	Zirconium(IV)-chlorid
Andere Namen	Zirconiumtetrachlorid Zirconiumchlorid (mehrdeutig)
Verhältnisformel	ZrCl4
Kurzbeschreibung	an Luft rauchendes weißes Pulver[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 10026-11-6 EG-Nummer 233-058-2 ECHA-InfoCard 100.030.041 PubChem 24817 Wikidata Q205630
Eigenschaften
Molare Masse	233,03 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[2]
Dichte	2,8 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	437 °C bei 25,3 bar[3]
Sublimationspunkt	331 °C[2]
Dampfdruck	1,3 hPa bei 190 °C[2]
Löslichkeit	Zersetzung in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​314 EUH: 014 P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​308+310[1]
Toxikologische Daten	1690 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−982 kJ·mol−1[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Zirconium(IV)-chlorid ist ein Chlorid des Zirconiums. Es ist ein weißes Pulver, welches an Luft rasch hydrolysiert. Es ist eine wichtige Verbindung, die zur Herstellung von Zirconium sowie anderen Zirconiumverbindungen dient.

Zirconium(IV)-chlorid kann durch Carbochlorieren von Zirconiumdioxid gewonnen werden. Das Zirconiumoxid wird dazu mit Koks im Lichtbogen zu Zirconiumcarbonitrid (kohlenstoff- und stickstoffhaltiges Zirconium) und anschließend mit Chlor zu Zirconium(IV)-chlorid umgesetzt.

${\displaystyle \mathrm {ZrO_{2}\ +2\ C+2\ Cl_{2}\ {\xrightarrow {900^{\circ }C}}\ ZrCl_{4}+\ 2\ CO} }$

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Chlorierung von Zirconium mit Chlor bei 650 °C oder mit Blei(II)-chlorid bei 500 °C.^[5]

${\displaystyle \mathrm {Zr+2\ Cl_{2}\longrightarrow ZrCl_{4}} }$

${\displaystyle \mathrm {Zr+2\ PbCl_{2}\longrightarrow ZrCl_{4}+2Pb} }$

Eine weitere Möglichkeit ist die Darstellung durch Umsetzung des Oxides mit gasförmigem Kohlenstofftetrachlorid (in einem Stickstoffstrom) bei 450 °C bis 500 °C^[3]:

${\displaystyle {\ce {ZrO2 + 2 CCl4 -> ZrCl4 + 2 COCl2}}}$

Zirconium(IV)-chlorid besitzt eine Polymerstruktur wie Hafnium(IV)-chlorid HfCl₄. Seine Standardbildungsenthalpie beträgt −980,52 kJ/mol, seine molare Standardentropie 181,41 JK⁻¹mol⁻¹ und seine Wärmekapazität 125,38 JK⁻¹mol⁻¹.

Zirconium(IV)-chlorid wird verwendet:

• zur Herstellung von Zirconiumverbindungen wie Zirconylchlorid ZrOCl₂ und Zirconium-organischen Komplexverbindungen
• als Katalysator bei Friedel-Crafts-Reaktionen und Polymerisationen von Olefinen und Epoxiden.
• als Zwischenprodukt bei der Gewinnung von metallischem Zirconium nach dem Kroll-Verfahren
• Bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten Kernbrennstoff nach dem Halogen-Volatilitätsverfahren können die Zirconium-Hüllrohre chemisch durch Reaktion mit Chlor zu Zirconiumchlorid umgesetzt werden

1. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu Zirkonium(IV)-chlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
2. ↑ ^{a b c d} Datenblatt Zirconium(IV)-chlorid bei Merck, abgerufen am 30. August 2007.
3. ↑ ^{a b} W. S. Hummers et al.: Zirconium and hafnium tetrachlorides. In: J. C. Bailar, Jr. (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 4. McGraw-Hill, Inc., 1953, S. 121–126 (englisch). 
4. ↑ D’Ans/Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 595.
5. ↑ Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1358.