Thorium(IV)-fluorid

Thorium(IV)-fluorid ist eine anorganische chemische Verbindung des Thoriums aus der Gruppe der Fluoride.

Kristallstruktur
_ Th^4+ 0 _ F^−
Kristallsystem	monoklin
Raumgruppe	I2/c (Nr. 15, Stellung 8)
Gitterparameter	a = 1313 pm b = 1102 pm c = 862 pm β = 126°
Allgemeines
Name	Thorium(IV)-fluorid
Andere Namen	Thoriumtetrafluorid
Verhältnisformel	ThF4
Kurzbeschreibung	weißer Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 13709-59-6 EG-Nummer 237-259-6 ECHA-InfoCard 100.033.857 PubChem 83680 Wikidata Q2522890
Eigenschaften
Molare Masse	308,03 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	6,32 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	1068 °C[1]
Siedepunkt	1680 °C[2]
Brechungsindex	1,52[3]
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Gewinnung und Darstellung

Thorium(IV)-fluorid kann durch Reaktion von Fluorwasserstoff mit Thorium(IV)-oxid bei 550 °C oder Thorium(IV)-hydrid bei 350 °C gewonnen werden.[1]

${\displaystyle \mathrm {ThO_{2}+4\ HF\longrightarrow ThF_{4}+2\ H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2\ Th_{4}H_{15}+32\ HF\longrightarrow 8\ ThF_{4}+31\ H_{2}} }$

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Thorium(IV)-oxid mit Ammoniumhydrogendifluorid bei 500 °C.[1]

${\displaystyle \mathrm {ThO_{2}+4\ NH_{4}HF_{2}\longrightarrow ThF_{4}+4\ NH_{4}F+2\ H_{2}O} }$

Auch aus Thorium und Fluor kann Thoriumfluorid gewonnen werden.[5]

Eigenschaften

Thorium(IV)-fluorid ist ein weißer Feststoff, der in Form eines kryptokristallinen Pulvers oder einfachbrechenden, schillernden Kristallen vorliegt. Er ist unlöslich in Wasser und besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe I2/c (Raumgruppen-Nr. 15, Stellung 8) isotyp mit Zirconium(IV)-fluorid (a = 1313 pm, b = 1102 pm, c = 862 pm, β = 126°).[1] In der Kristallstruktur liegen quadratische Antiprismen ThF₈ vor. Die Verbindung reagiert mit Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen über 500 °C zu Thoriumoxidfluorid.[5] Bei Darstellung aus Lösungen liegt es in Form von Hydraten vor (Okta-, Tetra-, Dihydrat etc.) von denen das Hemihydrat das Einzige ist, von welchem die Struktur bekannt ist.[6] Das Kristallwasser kann aus dem Hemihydrat durch Erhitzung im Vakuum auf 400 °C entfernt werden.[7]

Verwendung

Thorium(IV)-fluorid wird zur Herstellung von reinem Thorium und Hochtemperaturkeramiken verwendet. Des Weiteren dient es als Sputtertarget zur Herstellung von Dünnschichten mit niedrigem Brechungsindex ohne Absorption im sichtbaren und UV-Bereich.[5] Es wird auch bei der Herstellung von Kohlebogenlampen verwendet.[8]

Darüber hinaus ist angedacht, Thorium(IV)-fluorid als Brennstoff für einen bestimmten Typ von Brutreaktor (Flüssigfluorid-Thorium-Reaktor, LFTR) zu nutzen. Erste Exemplare dieser Reaktoren sind seit 2010 in Japan und seit 2014 in China in der Entwicklung.[9]

Einzelnachweise

1. Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 1135.
2. William M. Haynes (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 93. Auflage. CRC Press, 2012, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
3. Ronald R. Willey: Practical Design and Production of Optical Thin Films. CRC Press, 2002, S. 276 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
4. Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
5. Dale L. Perry: Handbook of Inorganic Compounds. 2. Auflage. CRC Press, 2011, ISBN 978-1-4398-1462-8, S. 426 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
6. Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, J. Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (Set Vol.1-6). Springer, 2010, ISBN 978-94-007-0211-0, S. 79 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
7. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Vol. 2. Academic Press, 1960, ISBN 0-08-057851-9, S. 208 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
8. John J. McKetta Jr (Hrsg.): Thermoplastics to Trays (= Encyclopedia of Chemical Processing and Design. Volume 58). CRC Press, 1996, ISBN 0-8247-2609-X, S. 81 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
9. Michael Odenwald: Garant für die Weltenergieversorgung. Focus online, 5. Mai 2011, Seite 3, abgerufen am 29. Mai 2014.