Пирофосфат циркония(IV)

Пирофосфат циркония(IV) (цирконий пирофосфорнокислый) — неорганическое соединение, соль пирофосфорной кислоты и металла циркония. Представляет собой белые кристаллы, не растворимые в воде.

• Прокаливание оксидигидроортофосфата циркония(IV) при температуре 1000 °C^[1]:

${\displaystyle {\ce {ZrO(H2PO4)2 ->[t] ZrP2O7 + 2H2O}}}$

• Осаждение раствором гидрофосфата натрия в соляной кислоте из раствора оксида-дихлорида циркония. При этом образуется пентагидрат, обезвоживанием которого при 700—1000 °C можно получить безводный пирофосфат^[1]:

${\displaystyle {\ce {ZrOCl2 + 2Na2HPO4 + 2HCl + 5H2O -> ZrP2O7*5H2O + 4NaCl + 2H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {ZrP2O7*5H2O ->[t] ZrP2O7 + 5H2O}}}$

Пирофосфат циркония(IV) представляет собой белые кристаллы кубической сингонии, структура типа Zr₂P₂O₇. Параметр решётки a = 0,822 нм. Пространственная группа ${\displaystyle Pa3}$^[2].

Не растворим в воде. Растворим в плавиковой, щавелевой, ортофосфорной и концентрированной серной кислотах^[3]. Обладает ионообменными свойствами^[1].

• Пентагидрат при температуре 1500—1600 °C превращается в Zr₂P₂O₉:

${\displaystyle {\ce {2ZrP2O7*5H2O ->[t] Zr2P2O9 + 2H3PO4 + 7H2O}}}$

• Реагирует с хлоридами кальция и магния, образуя хлорид циркония(IV), что используется для синтеза данного соединения^[4]:

${\displaystyle {\ce {ZrP2O7 + 2CaCl2 -> ZrCl4 + Ca2P2O7}}}$

Является малоинерционным люминофором с излучением в УФ-области спектра. Длительность его послесвечения составляет ~10⁻⁶ с, а свечение затухает по экспоненциальному закону. Пирофосфат циркония(IV) довольно химически стоек и стабилен при действии электронного пучка, что даёт возможность его использования в качестве люминофора на практике^[5].

За счёт своей малой растворимости в воде используется в качестве сорбента, к примеру, для отделения плутония от урана и других актиноидов^[6].

Используется в одном из наиболее широко применяемых гравиметрических методов определения циркония. Так, при осаждении из кислого раствора ионов циркония фосфатом щелочного металла или аммония выпадает белый фосфат циркония. При температуре 700 °C он частично обезвоживается, а при 1000 °C окончательно превращается в безводный пирофосфат. По массе пирофосфата рассчитывают изначальное количество ионов циркония в растворе^[7].

Также является катализатором некоторых реакций. К примеру, с добавкой триэтилалюминия катализирует полимеризацию окиси этилена в полиоксиэтилен. Применение пирофосфата циркония в катализе также возможно в виде носителя других катализаторов. Например, на него наносится палладий, который используется для каталитического окисления фосфора и воды до ортофосфорной кислоты^[8].

• Большой энциклопедический словарь. Химия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. — 2-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1998. — 791 с. — ISBN 5-85270-253-6.
• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Казгикин О.Н., Марковский Л.Я., Миронов И.А. и др. Неорганические люминофоры. — Л.: Химия, 1975. — 192 с.
• Фурман А.А. Неорганические хлориды (химия и технология). — М.: Химия, 1980. — 416 с.
• М.С. Милюкова, Н.И. Гусев, И.Г. Сентюрин и др. Аналитическая химия плутония. — М.: Наука, 1965. — 456 с.
• Каталитические свойства веществ / под ред. В.А. Ройтера. — К.: Наукова думка, 1975. — Т. 2.
• С.В. Елинсон, К.И. Петров. Аналитическая химия циркония и гафния / под ред. В.А. Ройтера. — М.: Наука, 1965. — Т. 2.