Tétrafluorure de zirconium

Le tétrafluorure de zirconium est un composé chimique de formule ZrF₄. Il se présente sous la forme d'un solide blanc cristallisé translucide à indice de réfraction élevé peu soluble dans l'eau et qui s'hydrolyse au-dessus de 50 °C.

Tétrafluorure de zirconium
__ Zr4+     __ F− Structure cristalline du fluorure de zirconium(IV)
Identification
Nom UICPA	tetrafluorozirconium
Synonymes	fluorure de zirconium(IV)
No CAS	7783-64-4 15298-38-1 (monohydrate)
No ECHA	100.029.107
No CE	232-018-1
No RTECS	ZH7875000
PubChem	82216
SMILES	F[Zr](F)(F)F PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/4FH.Zr/h4*1H;/q;;;;+4/p-4 Std. InChIKey : OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J
Apparence	poudre blanche
Propriétés chimiques
Formule	F4ZrZrF4
Masse molaire	167,218 ± 0,002 g/mol F 45,45 %, Zr 54,55 %,
Propriétés physiques
T° fusion	910 °C 640 à 1 184 °C
T° ébullition	905 à 1 661 °C
Masse volumique	4,43 g/cm3
Cristallographie
Système cristallin	monoclinique
Classe cristalline ou groupe d’espace	I2/c (no 15)  monoclinique Hermann-Mauguin : $C~1~2/c~1\,$ Hermann-Mauguin court : $C2/c\,$ Schoenflies : $C_{2h}^{6}\,$
Paramètres de maille	a = 957 pm, b = 993 pm, c = 773 pm, β = 94,28°
Précautions
SGH
Danger H314, P280, P310, P301+P330+P331, P303+P361+P353 et P305+P351+P338 H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P301+P330+P331 : En cas d'ingestion : rincer la bouche. NE PAS faire vomir. P303+P361+P353 : En cas de contact avec la peau (ou les cheveux) : enlever immédiatement les vêtements contaminés. Rincer la peau à l’eau/se doucher. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
NFPA 704
0 3 1
Transport
-    3260    Numéro ONU : 3260 : SOLIDE INORGANIQUE CORROSIF, ACIDE, N.S.A. Classe : 8 Étiquette : 8 : Matières corrosives Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le composé anhydre a une structure cristalline monoclinique stable, notée β, qui appartient au groupe d'espace I2/c (n^o 15, position 8) et a pour paramètres cristallins a = 957 pm, b = 993 pm, c = 773 pm et β = 94,28°. Il existe également une forme α tétragonale du groupe d'espace P4₂/m (n^o 84) ainsi qu'une forme γ non caractérisée. La forme β contient des unités ZrF₈ de géométrie antiprismatique carrée dans laquelle chaque atome de fluor est coordonné à deux atomes de zirconium. Le trihydrate ZrF₄·3H₂O a une structure dimère triclinique, le monohydrate ayant quant à lui une structure cristalline tétragonale avec le groupe d'espace I42d (n^o 122).

On peut obtenir le fluorure de zirconium en faisant réagir du chlorure de zirconium(IV) ZrCl₄ avec du fluorure d'hydrogène HF :

ZrCl₄ + 4 HF ⟶ ZrF₄ + 4 HCl.

Il est également possible de le préparer en traitant du dioxyde de zirconium ZrO₂ avec de l'acide fluorhydrique HF :

ZrO₂ + 4 HF ⟶ ZrF₄ + 2 H₂O.

Il peut être purifié par distillation ou par sublimation.

Utilisation

Le fluorure de zirconium entre dans la composition des verres fluorés ZBLAN (en).

Mélangé à d'autres fluorures, tels que par exemple le fluorure de lithium LiF et le fluorure de béryllium BeF₂ formant le FLiBe, c'est un liquide de refroidissement utilisé pour la conception de réacteurs nucléaires à sels fondus. Il entrait par exemple dans la conception du réacteur expérimental ARE (en) pour la propulsion nucléaire d'avions supersoniques dans les années 1950 ainsi que de son successeur, le réacteur expérimental à sels fondus (MSRE). Mélangé avec du fluorure de sodium NaF, c'est un liquide réfrigérant possible pour réacteurs nucléaires à très haute température.