Hydrogénophosphate de zirconium(IV)

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Hydrogénophosphate de zirconium(IV)
Identification
Synonymes

phosphate de zirconium β

No CAS 13772-29-7
No ECHA 100.033.987
No CE 237-401-7
PubChem 16213078
SMILES
InChI
Apparence solide blanc[1]
Propriétés chimiques
Formule H2O8P2Zr
Masse molaire[2] 283,183 ± 0,005 g/mol
H 0,71 %, O 45,2 %, P 21,88 %, Zr 32,21 %,
Propriétés physiques
Masse volumique 3,3 g/cm3[3] à 25 °C
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L’hydrogénophosphate de zirconium, souvent appelé phosphate de zirconium, est un composé chimique de formule idéale Zr(HPO4)2. Il cristallise généralement sous forme d'hydrate Zr(HPO4)2·H2O rarement stœchiométrique du fait de sa tendance à polymériser. Des méthodes appropriées permettent cependant de produire des phosphates cristallisés aux compositions définies, comme l'orthophosphate de zirconium Zr3(PO4)4[4]. Les phosphates de zirconium sont étudiés avec attention en raison de leurs propriétés d'échange de cations[1],[5].

Structure[modifier | modifier le code]

L'hydrogénophosphate de zirconium(IV) est un solide blanc cristallisé selon une structure lamellaire. Il perd son eau de cristallisation de manière réversible à 110 °C et se décompose à 700 °C pour donner ZrP2O7. Il est peu soluble dans les acides minéraux concentrés, à l'exception de l'acide fluorhydrique[1]. La structure lamellaire du cristal permet d'accueillir une quantité variable d'eau de cristallisation, ce qui fait également varier l'espacement entre les feuillets[6]. La nomenclature des hydrates de l'hydrogénophosphate de zirconium déroge à la norme généralement appliquée dans la mesure où Zr(HPO4)2 anhydre est dit phosphate de zirconium β, Zr(HPO4)2·H2O monohydraté est dit phosphate de zirconium α et Zr(HPO4)2·2H2O dihydraté est dit phosphate de zirconium γ. Le phosphate de zirconium α présente une structure cristalline monoclinique du groupe d'espace P21c (no 14) avec pour paramètres cristallins a = 907,6 pm, b = 529,8 pm, c = 1 622 pm, β = 111,5° et Z = 4[7]. Le phosphate de zirconium γ cristallise également dans le système monoclinique[8].

Production et applications[modifier | modifier le code]

L'hydrogénophosphate de zirconium(IV) peut être obtenu en faisant réagir du chlorure de zirconyle octahydraté ZrOCl2·8H2O avec de l'acide phosphorique H3PO4[1].

Il est notamment employé pour préparer des composés lamellaires organique ou inorganique. Ses sels sont utilisés à grande échelle dans les domaines de la délivrance de médicaments[9], de la catalyse[10], des nanocomposites[11], de la gestion des déchets nucléaires[12], des applications de dialyse (en)[13], etc.

L'hydrogénophosphate de zirconium α Zr(HPO4)2·H2O peut être utilisé pour éliminer les ions Ca2+ et Mg2+ des solutions. L'hydrogénophosphate de zirconium γ Zr(HPO4)2·2H2O peut être utilisé pour l'échange d'ions avec des esters de phosphate[6].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ a b c et d (de) Georg Brauer, en collaboration avec Marianne Baudler, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 3e  éd. révisée, vol. 2, Ferdinand Enke, Stuttgart, 1978, p. 1385. (ISBN 3-432-87813-3)
  2. ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. ↑ Fiche Sigma-Aldrich du composé Zirconium(IV) hydrogenphosphate, consultée le 20 décembre 2022.
    FDS : (en) « Zirconium(IV) hydrogenphosphate » [PDF], sur sigmaaldrich.com, Sigma-Aldrich, (consulté le )
  4. ↑ (en) A. I. Orlova, S. G. Samoĭlov, G. N. Kazantsev, V. Yu. Volgutov, D. M. Bykov, A. V. Golubev et E. Yu. Borovikova, « Investigation of zirconium phosphate Zr3(PO4)4 during heating », Crystallography Reports, vol. 54,‎ , p. 431-438 (DOI 10.1134/S1063774509030109, lire en ligne).
  5. ↑ (en) J. M. Troup et A. Clearfield, « Mechanism of ion exchange in zirconium phosphates. 20. Refinement of the crystal structure of α-zirconium phosphate », Inorganic Chemistry, vol. 16, no 12,‎ , p. 3311-3314 (DOI 10.1021/ic50178a065, lire en ligne).
  6. ↑ a et b (en) D. E. C. Corbridge, Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology, 6e  éd., Taylor & Francis Group, 2013, p. 291. (ISBN 978-1-4398-4088-7)
  7. ↑ (en) Abraham Clearfield et G. David Smith, « Crystallography and structure of α-zirconium bis(monohydrogen orthophosphate) monohydrate », Inorganic Chemistry, vol. 8, no 3,‎ , p. 431-436 (DOI 10.1021/ic50073a005, lire en ligne).
  8. ↑ (en) M. T. Averbuch-Pouchot et André Durif, Topics in Phosphate Chemistry, World Scientific, 1996, p. 92 sqq. (ISBN 978-981-02-2634-3)
  9. ↑ (en) Agustín Díaz, Amanda David, Riviam Pérez, Millie L. González, Adriana Báez, Stacey E. Wark, Paul Zhang, Abraham Clearfield et Jorge L. Colón, « Nanoencapsulation of Insulin into Zirconium Phosphate for Oral Delivery Applications », Biomacromolecules, vol. 11, no 9,‎ , p. 2465-2470 (PMID 20707305, PMCID 2942018, DOI 10.1021/bm100659p, lire en ligne).
  10. ↑ (en) U. Costantino, F. Marmottini, M. Curini et O. Rosati, « Metal exchanged layered zirconium hydrogen phosphate as base catalyst of the Michael reaction », Catalysis Letters, vol. 22,‎ , p. 333-336 (DOI 10.1007/BF00807241, lire en ligne).
  11. ↑ (en) Haixia Wu, Changhua Liu, Jianguang Chen, Yajuan Yang et Yun Chen, « Preparation and characterization of chitosan/α-zirconium phosphate nanocomposite films », Polymer International, vol. 59, no 7,‎ , p. 923-930 (DOI 10.1002/pi.2807, lire en ligne).
  12. ↑ (en) B. E. Scheetz, D. K. Agrawal, E. Breval et R. Roy, « Sodium zirconium phosphate (NZP) as a host structure for nuclear waste immobilization: A review », Waste Management, vol. 14, no 6,‎ , p. 489-505 (DOI 10.1016/0956-053X(94)90133-3, lire en ligne).
  13. ↑ (en) Allen Nissenson et Richard Fine, Clinical Dialysis, 4e  éd., McGraw-Hill Professional, 2005. (ISBN 978-0071419390)
v · m
Zr(II)
Organozirconium(II)
Zr(III)
Organozirconium(III)
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