Thorium(IV)-nitrat - Thorium(IV) nitrate
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| Identifikatoren | |
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3D-Modell ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA-Infokarte |
100.034.090 
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| EG-Nummer | |
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PubChem- CID
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| UNII | |
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CompTox-Dashboard ( EPA )
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| Eigenschaften | |
| Th (NO 3 ) 4 | |
| Molmasse | 480.066 (wasserfrei) 552.130 (Tetrahydrat) 570.146 (Pentahydrat) 588.162 (Hexahydrat) |
| Aussehen | Farbloser Kristall |
| Schmelzpunkt | 55 |
| Siedepunkt | Zersetzt sich |
| Löslich | |
| Gefahren | |
| GHS-Piktogramme |
   
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| GHS-Signalwort | Warnung |
| H272 , H302 , H315 , H319 , H335 , H373 , H411 | |
| P210 , P220 , P221 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301+312 , P302+352 , P304+340 , P305+351+338 , P312 , P314 , P321 , P330 , P332+313 . P337+313 , P362 , P370+378 , P391 , P403+233 , P405 | |
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Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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| Infobox-Referenzen | |
Thorium(IV)-nitrat ist eine chemische Verbindung mit der Formel Th(NO 3 ) 4 . Ein weißer Feststoff in seiner wasserfreien Form, kann es bilden Tetra- und penta Hydrate . Als Salz des Thoriums ist es schwach radioaktiv .
Vorbereitung
Thorium(IV)-nitrat-hydrat kann durch die Reaktion von Thorium(IV)-hydroxid und Salpetersäure hergestellt werden :
- Th(OH) 4 + 4 HNO 3 + 3 H 2 O → Th(NO 3 ) 4 •5H 2 O
Durch Kristallisation unter verschiedenen Bedingungen werden unterschiedliche Hydrate hergestellt. Wenn eine Lösung sehr verdünnt ist, wird das Nitrat hydrolysiert. Obwohl im Laufe der Jahre über verschiedene Hydrate berichtet wurde und einige Anbieter sogar behaupten, sie zu lagern, existieren tatsächlich nur Tetrahydrat und Pentahydrat. Ein sogenanntes Hexahydrat, das aus einer neutralen Lösung kristallisiert wird, ist wahrscheinlich ein basisches Salz.
Das Pentahydrat ist die häufigste Form. Es wird aus verdünnter Salpetersäurelösung kristallisiert.
Das Tetrahydrat Th(NO 3 ) 4 •4H 2 O wird durch Kristallisation aus einer stärkeren Salpetersäurelösung gebildet. Salpetersäurekonzentrationen von 4 bis 59% führen zur Bildung des Tetrahydrats. Das Thoriumatom hat eine 12-Koordination mit vier zweizähnigen Nitratgruppen und vier Wassermolekülen, die an jedes Thoriumatom gebunden sind.
Um das wasserfreie Thorium(IV)-nitrat zu erhalten, ist eine thermische Zersetzung von Th(NO 3 ) 4 ·2N 2 O 5 erforderlich. Die Zersetzung erfolgt bei 150-160 °C.
Eigenschaften
Wasserfreies Thoriumnitrat ist eine weiße Substanz. Es ist kovalent gebunden mit einem niedrigen Schmelzpunkt von 55 °C.
Das Pentahydrat Th(NO 3 ) 4 •5H 2 O kristallisiert mit klaren farblosen Kristallen im orthorhombischen System. Die Elementarzellengröße beträgt a=11.191 b=22.889 c=10.579 . Jedes Thoriumatom ist über seine Sauerstoffatome zweimal mit je vier zweizähnigen Nitratgruppen sowie mit drei und drei Wassermolekülen verbunden. Insgesamt ist das Thorium elffach koordiniert. Es gibt auch zwei andere Wassermoleküle in der Kristallstruktur. Das Wasser ist an anderes Wasser oder an Nitratgruppen wasserstoffgebunden. Die Dichte beträgt 2,80 g/cm 3 . Der Dampfdruck des Pentahydrats bei 298 K beträgt 0,7 Torr und steigt bei 315 K auf 1,2 Torr an, und bei 341 K beträgt er bis zu 10,7 Torr. Bei 298,15 K beträgt die Wärmekapazität etwa 114,92 calK −1 mol −1 . Diese Wärmekapazität schrumpft bei kryogenen Temperaturen stark. Die Bildungsentropie von Thoriumnitrat-Pentahydrat bei 298,15 K beträgt –547,0 calK –1 mol –1 . Die Standard-Gibbs-Bildungsenergie beträgt −556.1 kcalmol −1 .
Thoriumnitrat kann sich in mehreren verschiedenen organischen Lösungsmitteln auflösen, einschließlich Alkoholen, Ketonen, Estern und Ethern. Dies kann verwendet werden, um verschiedene Metalle wie die Lanthanoide zu trennen. Bei Ammoniumnitrat in der wässrigen Phase bevorzugt Thoriumnitrat die organische Flüssigkeit und die Lanthanoide bleiben beim Wasser.
In Wasser gelöstes Thoriumnitrat senkt den Gefrierpunkt. Die maximale Gefrierpunktserniedrigung beträgt −37 °C bei einer Konzentration von 2,9 mol/kg.
Bei 25° enthält eine gesättigte Thoriumnitratlösung 4,013 Mol pro Liter. Bei dieser Konzentration beträgt der Dampfdruck von Wasser in der Lösung 1745,2 Pascal, verglichen mit 3167,2 Pa für reines Wasser.
Reaktionen
Beim Erhitzen von Thoriumnitrat-Pentahydrat entstehen Nitrate mit weniger Wasser, allerdings verlieren die Verbindungen auch etwas Nitrat. Bei 140 °C entsteht ein basisches Nitrat, ThO(NO 3 ) 2 . Bei starker Erwärmung entsteht Thoriumdioxid .
Ein polymeres Peroxynitrat wird ausgefällt, wenn sich Wasserstoffperoxid mit Thoriumnitrat in Lösung mit verdünnter Salpetersäure verbindet. Seine Formel ist Th 6 (OO) 10 (NO 3 ) 4 •10H 2 O.
Bei der Hydrolyse von Thoriumnitratlösungen entstehen basische Nitrate Th 2 (OH) 4 (NO 3 ) 4 • x H 2 O und Th 2 (OH) 2 (NO 3 ) 6 •8H 2 O. In Kristallen von Th 2 (OH) 2 (NEIN 3 ). 6 •8H 2 O ein Paar von Thoriumatomen ist durch zwei verbrückende Sauerstoffatome verbunden. Jedes Thoriumatom ist von drei zweizähnigen Nitratgruppen und drei Wassermolekülen umgeben, wodurch die Koordinationszahl 11 beträgt.
Bei Zugabe von Oxalsäure zu einer Thoriumnitratlösung fällt unlösliches Thoriumoxalat aus . Andere organische Säuren, die der Thoriumnitratlösung zugesetzt werden, erzeugen mit Zitronensäure Niederschläge von organischen Salzen; basische Salze, wie Weinsäure , Adipinsäure , Äpfelsäure , Gluconsäure , Phenylessigsäure , Valeriansäure . Auch andere Niederschläge werden aus Sebacinsäure und Azelainsäure gebildet
Doppelsalze
Hexanitratothorate mit der generischen Formel M I 2 Th(NO 3 ) 6 oder M II Th(NO 3 ) 6 •8H 2 O werden durch Mischen anderer Metallnitrate mit Thoriumnitrat in verdünnter Salpetersäurelösung hergestellt. M II kann Mg, Mn, Co, Ni oder Zn sein. M I kann Cs, (NO) + oder (NO 2 ) + sein . Kristalle des zweiwertigen Metalls Thoriumhexanitratoctahydrat haben eine monokline Form mit ähnlichen Elementarzellenabmessungen: β=97°, a=9.08 b=8.75-8 c=12.61-3. Pentanitratothorate mit der generischen Formel M I Th(NO 3 ) 5 • x H 2 O sind dafür bekannt, dass M I für Na oder K steht.
K 3 Th(NO 3 ) 7 und K 3 H 3 Th(NO 3 ) 10 •4H 2 O sind auch bekannt
Komplexe Salze
Thoriumnitrat kristallisiert auch mit anderen Liganden und organischen Solvaten wie Ethylenglycoldiethylether , Tri(n‐butyl)phosphat , Butylamin , Dimethylamin , Trimethylphosphinoxid .