Tetracloruro di zirconio
# Tetracloruro di zirconio

Il tetracloruro di zirconio è il composto binario con formula $ZrCl_4.$ In condizioni normali si presenta come polvere bianca volatile che si idrolizza rapidamente con l'umidità dell'aria. Il composto è disponibile in commercio ed è usato principalmente come catalizzatore in sintesi organica e come precursore per la sintesi di altri composti di zirconio. È inoltre un importante intermedio nella produzione dello zirconio metallico tramite il processo Kroll.

## Struttura

In fase gassosa il tetracloruro di zirconio è presente come molecola $ZrCl_4$ con struttura tetradraedica, analogamente a $TiCl_4$ e $HfCl_4.$ Allo stato solido invece il composto ha struttura polimerica con catene di ottaedri distorti connessi tra loro (vedi figura). La stessa struttura polimerica è presente anche nel congenere superiore $HfCl_4.$

## Sintesi

Il tetracloruro di zirconio viene normalmente prodotto trattando zirconia con carbonio e cloro. La reazione va condotta con totale esclusione di aria; la funzione del carbonio è di catturare l'ossigeno:

    ${\ce {ZrO2\ +\ 2C\ +\ 2Cl2->[{\text{700 °C}}]ZrCl4\ +\ 2CO}}$

Si può preparare anche facendo reagire zirconio metallico con cloro o cloruro di idrogeno.

Su scala di laboratorio si può usare tetracloruro di carbonio in sostituzione di carbonio e cloro:

    ${\ce {ZrO2 \ + \ 2CCl4 -> ZrCl4 \ +\ 2COCl2}}$

## Proprietà

Il tetracloruro di zirconio è molto sensibile all'acqua e va utilizzato in atmosfera priva di umidità. A contatto con aria umida rilascia fumi di acido cloridrico. In acqua reagisce velocemente formando l'ossicloruro e acido cloridrico:

    ${\ce {ZrCl4\ +\ H2O->ZrOCl2\ +\ 2HCl}}$

In soluzione basica si forma l'idrossido:

    ${\ce {ZrCl4 \ + \ 4NaOH -> Zr(OH)4 \ + \ 4NaCl}}$

Il tetracloruro di zirconio è solubile in etanolo ed etere.

Riscaldato sotto vuoto a 400 ºC assieme a cloruro d'ammonio forma esaclorozirconato(IV) d'ammonio, $(NH_4)_2ZrCl_6.$ La formazione di esaclorozirconati avviene anche con cloruri dei metalli alcalini o alcalino-terrosi.

## Applicazioni

Il tetracloruro di zirconio è usato nella fabbricazione degli elettrodi di zirconia delle celle a combustibile, e come materiale di partenza per la sintesi di composti organometallici di zirconio, come ad esempio il dicloruro di zirconocene $ZrCl_2(C_5H_5)_2,$ un complesso molto versatile. In sintesi organica il tetracloruro di zirconio è usato come acido di Lewis debole in varie sintesi, tra cui le reazioni di Friedel-Crafts, di Diels-Alder e di ciclizzazione intramolecolare. È inoltre impiegato nella fabbricazione di idrorepellenti per tessuti e altri materiali fibrosi, ed è un importante intermedio nella produzione dello zirconio metallico nel processo Kroll.

