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[5]. 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°[4]. Il existe également une forme α tétragonale du groupe d'espace P4₂/m (n^o 84)[6] ainsi qu'une forme γ non caractérisée[7]. 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[8], le monohydrate ayant quant à lui une structure cristalline tétragonale avec le groupe d'espace I42d (n^o 122)[9].

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[1]
Propriétés chimiques
Formule	F4ZrZrF4
Masse molaire[2]	167,218 ± 0,002 g/mol F 45,45 %, Zr 54,55 %,
Propriétés physiques
T° fusion	910 °C[3] 640 à 1 184 °C[1]
T° ébullition	905 à 1 661 °C[1]
Masse volumique	4,43 g/cm3[3]
Cristallographie
Système cristallin	monoclinique[4]
Classe cristalline ou groupe d’espace	I2/c (no 15) [4] monoclinique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle C~1~2/c~1\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle C2/c\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle C_{2h}^{6}\,}$
Paramètres de maille	a = 957 pm, b = 993 pm, c = 773 pm, β = 94,28°[4]
Précautions
SGH[1]
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[1]
0 3 1
Transport[1]
- 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.

On peut obtenir le fluorure de zirconium en faisant réagir du chlorure de zirconium(IV) ZrCl₄ avec du fluorure d'hydrogène HF[5] :

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[5] :

ZrO₂ + 4 HF ⟶ ZrF₄ + 2 H₂O.

Il peut être purifié par distillation ou par sublimation[10].

Le fluorure de zirconium entre dans la composition des verres fluorés (en) 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[11] ainsi que de son successeur, le réacteur expérimental à sels fondus[12] (MSRE). Mélangé avec du fluorure de sodium NaF, c'est un liquide réfrigérant possible pour réacteurs nucléaires à très haute température.