Fluoruro di zinco

Fluoruro di zinco
Struttura del fluoruro di zinco
Struttura del fluoruro di zinco
Nome IUPAC
fluoruro di zinco(II), difluoruro di zinco
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareF2Zn
Aspettopolvere bianca
Numero CAS7783-49-5
Numero EINECS232-001-9
PubChem24551 e 10129912
SMILES
F[Zn]F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)4,95[1]
Solubilità in acquapoco solubile[2]
Temperatura di fusione872 °C (1 145 K)[2]
Temperatura di ebollizione1 500 °C (1 773 K)[2]
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)-765 kJ/mol[3]
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
corrosivo irritante
pericolo
Frasi H315 - 318 - 335 [1]
Consigli P280 - 305+351+338+310 [1]
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Il fluoruro di zinco è il composto inorganico binario di zinco e fluoro ed è anche il sale di zinco dell'acido fluoridrico, avente formula ZnF2. In condizioni normali si presenta come cristalli aghiformi incolori o polvere cristallina bianca, un po' igroscopica e inodore.[4] A differenza degli altri alogenuri di zinco (ZnCl2, ZnBr2 e ZnI2), che sono solubilissimi, ZnF2 fonde molto più in alto[5] ed è pochissimo solubile in acqua.[2][3] Del fluoruro di zinco esiste anche una forma idrata (ZnF2⋅4H2O), con struttura romboedrica,[6] e questa è leggermente più solubile in acqua (1,62 g/L a 20 ºC).[7]

Struttura e proprietà

Il fluoruro di zinco è un composto termodinamicamente molto stabile, ΔHƒ° = -764,4 kJ/mol;[8] è un materiale isolante con ampio band gap, stimato in circa 7 eV[9] e un indice di rifrazione principale di 1,4963.[10]

In fase solida ZnF2 cristallizza nel sistema tetragonale, con una struttura tipo rutilo (gruppo spaziale P42/mnm, No. 136),[2] come accade pure per l'analogo fluoruro di magnesio (MgF2).[11] Nel cristallo ogni atomo di zinco è coordinato ottaedricamente da sei atomi di fluoro e ogni atomo di fluoro è circondato da tre atomi di zinco posti ai vertici di un triangolo equilatero.[12] Questa similitudine di strutture è correlabile alla similitudine dei raggi ionici cristallini dei due atomi Zn e Mg: 88 pm peril primo e 86 pm per il secondo.[13]

In fase vapore ZnF2 esiste come molecole lineari F–Zn–F, simmetria D∞h, dove la distanza Zn-F è 181 pm [14] e aventi potenziale di ionizzazione di 13,91 eV;[15] per confronto, anche la molecola MgF2 è lineare e la distanza Mg-F è solo leggermente minore, 177,0 pm[16] e anche il potenziale di ionizzazione è simile, 13,6 eV.[17]

Sintesi

Il fluoruro di zinco si può preparare per reazione diretta del fluoro sul metallo, o per reazione di acido fluoridrico sul metallo, con sviluppo di idrogeno:[2]

Zn + F 2 ⟶ ZnF 2 {\displaystyle {\ce {Zn + F2 -> ZnF2}}}
Zn + 2 HF ⟶ ZnF + H 2 {\displaystyle {\ce {Zn + 2HF -> ZnF + H2}}}

Alternativamente, si può usare la decomposizione termica del tetrafluoroborato di zinco:[12]

Zn(BF4)2  →  ZnF2 + 2 BF3↑

La forma idrata si ottiene trattando carbonato di zinco con acido fluoridrico acquoso; l'acqua di cristallizzazione si può rimuovere per riscaldamento sopra 200 ºC:[7]

ZnCO 3 + 2 HF + 3 H 2 O ⟶ ZnF 2 ⋅ 4 H 2 O + CO 2 {\displaystyle {\ce {ZnCO3 + 2HF + 3H2O -> ZnF2*4H2O + CO2}}}

Applicazioni

ZnF2 è usato in fosfori per lampade fluorescenti, in vetri speciali ad alto indice di rifrazione, in invetriature e smalti per porcellana, e come additivo in galvanostegia. In sintesi organica trova impiego come fluorurante.[14][7]

Note

  1. ^ a b c Sigma-Aldrich 2018
  2. ^ a b c d e f Greenwood e Earnshaw 1997
  3. ^ a b Holleman e Wiberg 2007
  4. ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97ª ed., CRC Press, 31 luglio 2016, DOI:10.1201/9781315380476, ISBN 978-1-315-38047-6. URL consultato l'8 luglio 2023.
  5. ^ N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth - Heinemann, 1997, p. 1211, ISBN 0-7506-3365-4.
  6. ^ Dale L. Perry e Sidney L. Phillips, Handbook of inorganic compounds, CRC press, 1995, ISBN 978-0-8493-8671-8.
  7. ^ a b c Rohe 2002
  8. ^ zinc fluoride, su chemister.ru. URL consultato l'8 luglio 2023.
  9. ^ (EN) Efracio Mamani Flores, Mário L. Moreira e Maurício Jeomar Piotrowski, Structural and Electronic Properties of Bulk ZnX (X = O, S, Se, Te), ZnF 2 , and ZnO/ZnF 2 : A DFT Investigation within PBE, PBE + U , and Hybrid HSE Functionals, in The Journal of Physical Chemistry A, vol. 124, n. 19, 14 maggio 2020, pp. 3778–3785, DOI:10.1021/acs.jpca.9b11415. URL consultato l'8 luglio 2023.
  10. ^ Robert D. Shannon, Ruth C. Shannon e Olaf Medenbach, Refractive Index and Dispersion of Fluorides and Oxides, in Journal of Physical and Chemical Reference Data, vol. 31, n. 4, 25 ottobre 2002, pp. 931–970, DOI:10.1063/1.1497384. URL consultato l'8 luglio 2023.
  11. ^ N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth - Heinemann, 1997, pp. 117-118, ISBN 0-7506-3365-4.
  12. ^ a b (EN) John Burgess e Reg H. Prince, Zinc: Inorganic & Coordination ChemistryBased in part on the article Zinc: Inorganic & Coordination Chemistry by Reg H. Prince which appeared in the Encyclopedia of Inorganic Chemistry, First Edition ., John Wiley & Sons, Ltd, 15 marzo 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia260, ISBN 978-0-470-86078-6. URL consultato l'8 luglio 2023.
  13. ^ (EN) R. D. Shannon, Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, in Acta Crystallographica Section A: Crystal Physics, Diffraction, Theoretical and General Crystallography, vol. 32, n. 5, 1º settembre 1976, pp. 751–767, DOI:10.1107/S0567739476001551. URL consultato il 9 luglio 2023.
  14. ^ a b Burgess e Prince 2006
  15. ^ (EN) zinc fluoride, su webbook.nist.gov. URL consultato il 9 luglio 2023.
  16. ^ (EN) Magnesium fluoride, su webbook.nist.gov. URL consultato l'8 luglio 2023.
  17. ^ 9, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97ª ed., CRC Press, 31 luglio 2016, p. 25, DOI:10.1201/9781315380476, ISBN 978-1-315-38047-6. URL consultato il 7 luglio 2023.

Bibliografia

  • (EN) J. Burgess e R. H. Prince, Zinc: Inorganic & Coordination Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia260, ISBN 9780470862100.
  • (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  • (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • (EN) D. M. M. Rohe, Zinc Compounds, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a28_537.
  • Sigma-Aldrich, Scheda di dati di sicurezza del fluoruro di zinco, su sigmaaldrich.com, 2018. URL consultato il 25 novembre 2019.

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