Thori(IV) nitrat

Thori(IV) nitrat
Thori(IV) nitrat
	Cấu tạo phân tử thori(IV) nitrat
Danh pháp IUPAC	Thorium(4+) tetranitrate
Tên khác	Thori tetranitrat
Nhận dạng
Số CAS	13823-29-5
PubChem	26293
Ảnh Jmol-3D	ảnh; ảnh 3
SMILES	đầy đủ [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[Th+4] [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].O.O.O.O.[Th+4] [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].O.O.O.O.O.[Th+4];
ChemSpider	24497
UNII	IF944P467K
Thuộc tính
Công thức phân tử	Th(NO3)4
Khối lượng mol	480,0548 g/mol (khan); 534,10064 g/mol (3 nước); 552,11592 g/mol (4 nước); 570,1312 g/mol (5 nước); 588,14648 g/mol (6 nước)
Bề ngoài	tinh thể không màu, trong suốt
Khối lượng riêng	2,8 g/cm³
Điểm nóng chảy	55 °C (328 K; 131 °F)
Điểm sôi	phân hủy
Độ hòa tan trong nước	tan
Độ hòa tan trong etanol	tan
Các nguy hiểm
Phân loại của EU	O; N
Nguy hiểm chính	độc tính cao, phóng xạ
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Thori(IV) nitrat là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học Th(NO₃)₄. Là chất rắn màu trắng ở dạng khan, nó có thể ngậm nước để tạo thành nhiều dạng ngậm nước khác nhau, phổ biến hơn là tetrahydrat và pentahydrat. Thori(IV) nitrat có tính phóng xạ yếu.

Điều chế

Thori(IV) nitrat có thể được điều chế bằng cách cho thori(IV) oxit hoặc thori(IV) hydroxide phản ứng với acid nitric:

{\mathsf {ThO_{2}+4HNO_{3}\ \xrightarrow {} \ Th(NO_{3})_{4}+2H_{2}O}}

{\mathsf {Th(OH)_{4}+4HNO_{3}\ \xrightarrow {} \ Th(NO_{3})_{4}+4H_{2}O}}

Các dạng hydrat khác nhau của thori(IV) nitrat được tạo ra bằng cách kết tinh hợp chất này trong các điều kiện khác nhau. Khi dung dịch này được pha rất loãng, thori(IV) nitrat bị thủy phân. Mặc dù nhiều loại hydrat đã được báo cáo trong những năm qua và một số nhà cung cấp thậm chí còn tuyên bố dự trữ chúng,^[2] nhưng chỉ có dạng tetrahydrat và pentahydrat thực sự tồn tại.^[3] Còn hexahydrat, được kết tinh từ một dung dịch trung tính, được cho là muối kiềm.^[4]

Pentahydrat là dạng muối ngậm nước phổ biến nhất của thori(IV) nitrat. Nó được kết tinh từ dung dịch acid nitric loãng.^[5] Thori(IV) nitrat tetrahydrat, hay Th(NO₃)₄·4H₂O, được tạo thành bằng cách kết tinh từ dung dịch axit nitric mạnh hơn. Nồng độ axit nitric từ 4 đến 59% dẫn đến sự hình thành tetrahydrat.^[3] Nguyên tử thori có 12 phối trí, với 4 nhóm nitrat bidentat và 4 phân tử nước được gắn vào mỗi nguyên tử thori.^[4]

Để thu được thori(IV) nitrat khan, cần phân hủy nhiệt Th(NO₃)₄·2N₂O₅. Sự phân hủy xảy ra ở nhiệt độ 150–160 °C.^[6]

Tính chất

Thori(IV) nitrat khan là chất rắn màu trắng. Nó có liên kết cộng hóa trị với điểm nóng chảy thấp là 55 °C.^[3]

Pentahydrat Th(NO₃)₄·5H₂O kết tinh dưới dạng các tinh thể trong suốt không màu^[7] trong hệ tinh thể trực thoi. Các hằng số mạng tinh thể a = 11,191, b = 22,889, c = 10,579 Å. Mỗi nguyên tử thori được kết hợp hai lần với mỗi nhóm trong số bốn nhóm nitrat bidentat, và với ba phân tử nước thông qua các nguyên tử oxy của chúng. Tổng cộng thori có 11 phối trí. Ngoài ra còn có hai phân tử nước khác trong cấu trúc tinh thể. Phân tử nước được liên kết với nhau thông qua hydro hoặc với các nhóm nitrat.^[8] Mật độ là 2,80 g/cm³.^[5] Áp suất hóa hơi của thori(IV) nitrat pentahydrat ở 298 K là 0,7 torr, tăng lên 1,2 torr ở 315 K và ở 341 K, nó lên đến 10,7 torr. Ở 298,15 K nhiệt dung khoảng 114,92 cal·K⁻¹mol⁻¹. Nhiệt dung này giảm xuống rất nhiều ở dưới nhiệt độ đông đặc. Nhiệt tạo thành thori(IV) nitrat pentahydrat ở 298,15 K là −547.0 cal·K⁻¹mol⁻¹. Năng lượng Gibbs tiêu chuẩn của sự hình thành là −556,1 kcalmol⁻¹.^[9]

Thori(IV) nitrat có thể hòa tan trong một số dung môi hữu cơ khác nhau,^[8] bao gồm rượu, xeton, este và ete.^[4]

Tham khảo

^ New Jersey Department of Health. Thorium Nitrate. Hazardous Substance Fact Sheet, 1987
^ Bogus hydrates include 12, 6, 5.5, 2 and 1 water molecules.
^ ^a ^b ^c Benz, R.; Naoumidis, A.; Brown, D. (ngày 11 tháng 11 năm 2013). Th Thorium: Supplement Volume C 3 Compounds with Nitrogen (bằng tiếng Anh). Springer Science & Business Media. tr. 70–79. ISBN 9783662063309.
^ ^a ^b ^c Katz, Joseph j.; Seaborg, Glenn t. (2008). “Thorium”. The Chemistry of the Actinide and Lanthanide Elements. Springer. tr. 106–108. ISBN 978-1-4020-3598-2.
^ ^a ^b Herrmann, W. A.; Edelmann, Frank T.; Poremba, Peter (1999). Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry, Volume 6, 1997: Volume 6: Lanthanides and Actinides (bằng tiếng Đức). Georg Thieme Verlag. tr. 210. ISBN 9783131794611.
^ JR Ferraro, LI Katzin, G Gibson. The Reaction of Thorium Nitrate Tetrahydrate with Nitrogen Oxides. Anhydrous Thorium Nitrate. Journal of the American Chemical Society, 1955, 77 (2):327-329
^ Ueki, T.; Zalkin, A.; Templeton, D. H. (ngày 1 tháng 11 năm 1966). “Crystal structure of thorium nitrate pentahydrate by X-ray diffraction”. Acta Crystallographica. 20 (6): 836–841. doi:10.1107/S0365110X66001944.
^ ^a ^b Brown, D. (1973). “Carbonates, nitrates, sulphates, sulfites, selenates, selenites, tellurates and tellurites”. Trong Bailar, J.C. (biên tập). Comprehensive inorganic chemistry (ấn bản thứ 1.). Oxford [u.a.]: Pergamon Press. tr. 286–292. ISBN 008017275X.
^ Cheda, J.A.R.; Westrum, Edgar F.; Morss, Lester R. (tháng 1 năm 1976). “Heat capacity of Th(NO3)4·5H2O from 5 to 350 K” (PDF). The Journal of Chemical Thermodynamics. 8 (1): 25–29. doi:10.1016/0021-9614(76)90146-4. hdl:2027.42/21859.