วิธีการทำเซอร์โคเนียมคลอไรด์?

เซอร์โคเนียมคลอไรด์, หรือเรียกอีกอย่างว่าเซอร์โคเนียม(IV) คลอไรด์ or แซดซีอาร์ซีแอล4เป็นสารประกอบที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นของแข็งผลึกสีขาว มีสูตรโมเลกุลเท่ากับแซดซีอาร์ซีแอล4และมีน้ำหนักโมเลกุล 233.09 กรัมต่อโมลเซอร์โคเนียมคลอไรด์มีปฏิกิริยาสูงและมีการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ตัวเร่งปฏิกิริยาและการสังเคราะห์ทางเคมีไปจนถึงการผลิตเซรามิกและแก้ว ในบทความนี้ เราจะมาดูว่าเซอร์โคเนียมคลอไรด์ได้ทำแล้ว

การสังเคราะห์ของเซอร์โคเนียมคลอไรด์เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างเซอร์โคเนียมออกไซด์หรือโลหะเซอร์โคเนียมและไฮโดรเจนคลอไรด์เซอร์โคเนีย (แซดอาร์โอ2) มักใช้เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นเนื่องจากหาได้ง่ายและมีเสถียรภาพ ปฏิกิริยาสามารถดำเนินการได้เมื่อมีตัวรีดิวซ์ เช่น คาร์บอนหรือไฮโดรเจน เพื่อส่งเสริมการแปลงเซอร์โคเนียมออกไซด์ไม่นะโลหะเซอร์โคเนียม.

อันดับแรก,เซอร์โคเนียผสมกับสารรีดิวซ์แล้วใส่ลงในภาชนะปฏิกิริยา จากนั้นจึงใส่ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ลงในภาชนะปฏิกิริยา ทำให้เกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้อาจเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งหมายความว่าจะปล่อยความร้อนออกมา และควรดำเนินการภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้น ปฏิกิริยาระหว่างเซอร์โคเนียมออกไซด์และไฮโดรเจนคลอไรด์มีดังนี้:

ZrO2 + 4HCl → ZrCl4 + 2H2O

ปฏิกิริยานี้มักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 400 ถึง 600 องศาเซลเซียส เพื่อให้แน่ใจว่าการแปลงสมบูรณ์เซอร์โคเนียมออกไซด์เข้าไปข้างในเซอร์โคเนียมคลอไรด์. ปฏิกิริยาดำเนินไปเรื่อยๆจนกระทั่งหมดเซอร์โคเนียมออกไซด์ถูกแปลงเป็นสมบูรณ์แล้วเซอร์โคเนียม (IV) คลอไรด์และน้ำ

เมื่อปฏิกิริยาเสร็จสิ้น ส่วนผสมที่ได้จะถูกทำให้เย็นลง และเซอร์โคเนียมคลอไรด์ได้ถูกเก็บรวบรวมไว้แล้ว อย่างไรก็ตามเซอร์โคเนียมคลอไรด์โดยปกติจะอยู่ในรูปแบบไฮเดรต หมายความว่ามีโมเลกุลของน้ำอยู่ในโครงสร้างผลึก เพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมคลอไรด์แบบไม่มีน้ำ, เติมน้ำเซอร์โคเนียมคลอไรด์โดยปกติแล้วจะถูกให้ความร้อนหรือทำให้แห้งด้วยสุญญากาศ เพื่อกำจัดโมเลกุลของน้ำออก

ความบริสุทธิ์ของเซอร์โคเนียมคลอไรด์มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเฉพาะ ดังนั้นอาจจำเป็นต้องมีขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนหรือความชื้น เทคนิคการทำให้บริสุทธิ์ทั่วไป ได้แก่ การระเหิด การตกผลึกแบบเศษส่วน และการกลั่น วิธีการเหล่านี้สามารถสกัดเซอร์โคเนียมคลอไรด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งมีความสำคัญต่อหลากหลายอุตสาหกรรม รวมถึงอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และนิวเคลียร์

สรุปก็คือเซอร์โคเนียมคลอไรด์สังเคราะห์ขึ้นจากปฏิกิริยาของเซอร์โคเนียมออกไซด์และไฮโดรเจนคลอไรด์ ปฏิกิริยานี้ต้องมีเงื่อนไขควบคุมและมักดำเนินการที่อุณหภูมิสูง ผลลัพธ์ที่ได้คือเซอร์โคเนียมคลอไรด์โดยปกติจะได้รับในรูปแบบไฮเดรต โดยต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมคลอไรด์ที่ปราศจากน้ำ สามารถใช้เทคนิคการทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์เซอร์โคเนียมคลอไรด์สำหรับการใช้งานเฉพาะ การผลิตเซอร์โคเนียมคลอไรด์เป็นกระบวนการที่สำคัญทำให้มีการนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ และงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์