Chlorure de zirconium(IV)
# Chlorure de zirconium(IV)

Le chlorure de zirconium(IV), ou tétrachlorure de zirconium, est un composé chimique de formule $ZrCl_4.$ Il se présente comme une poudre blanche qui réagit violemment au contact de l'eau et s'hydrolyse rapidement à l'air libre en donnant de l'octahydrate de chlorure de zirconyle $ZrOCl_2·8H_2O.$ Contrairement au tétrachlorure de titane $TiCl_4,$ le $ZrCl_4$ solide adopte une structure polymérique dans laquelle chaque cation $Zr^{4+}$ est coordonné de manière octaédrique selon une structure en bandes ou en feuillets semblable à celle du tétrachlorure d'hafnium $HfCl_4.$ Cette structure est facilement dégradée par les bases de Lewis, qui clivent les liaisons Zr–Cl–Zr.

Le chlorure de zirconium(IV) est un composé important utilisé dans la chimie du zirconium. On peut l'obtenir par chloration du dioxyde de zirconium $ZrO_2.$ Ce dernier est alors traité avec du coke dans un four à arc électrique pour donner un carbonitrure de zirconium qui est ensuite mis à réagir avec chlore $Cl_2$ pour donner le chlorure de zirconium(IV) :

    $ZrO_2$ + 2 C + 2 $Cl_2$ ⟶ $ZrCl_4$ + 2 CO à 900 °C.

On peut également chlorer le zirconium à 650 °C avec du chlore ou à 500 °C avec du chlorure de plomb(II) $PbCl_2$ :

    Zr + 2 $Cl_2$ ⟶ $ZrCl_4$ à 650 °C.
    Zr + 2 $PbCl_2$ ⟶ $ZrCl_4$ + 2 Pb à 500 °C.

Une autre voie de synthèse fait réagir le dioxyde de zirconium avec le tétrachlorure de carbone $CCl_4$ dans un flux d'azote entre 450 et 500 °C :

    $ZrO_2$ + 2 $CCl_4$ ⟶ $ZrCl_4$ + 2 $COCl_2$ de 450 à 500 °C.

Le chlorure de zirconium(IV) est un intermédiaire de la conversion des minerais de zirconium (essentiellement des oxydes) en zirconium métallique par le procédé Kroll. C'est également le précurseur le plus courant pour le dépôt chimique en phase vapeur de dioxyde de zirconium $ZrO_2$ ou de diborure de zirconium $ZrB_2.$ En synthèse organique, on l'utilise comme acide de Lewis faible pour la réaction de Friedel-Crafts, la réaction de Diels-Alder et les réactions de cyclisation intramoléculaires. C'est également le point de départ de la synthèse de nombreux complexes organométalliques du zirconium. Il est généralement converti sous forme de complexe moléculaire pour pouvoir être utilisé malgré sa nature polymérique. Il forme avec le tétrahydrofurane un complexe solide 1:2 qui fond vers 175–177 °C (N° CAS 21959-01-3). Le cyclopentadiénure de sodium $NaC_5H_5$ réagit avec ce complexe $ZrCl_4(THF)_2$ pour donner du dichlorure de zirconocène $ZrCl_2(C_5H_5)_2,$ utilisé dans de nombreuses réactions.

