Tétrafluorure de thorium
| Tétrafluorure de thorium | |
-fluorid.png)
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| __ Th4+ __ F− Structure cristalline du fluorure de thorium(IV) |
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| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | tetrafluorothorium |
| Synonymes |
fluorure de thorium(IV) |
| No CAS | |
| No ECHA | 100.033.857 |
| No CE | 237-259-6 |
| PubChem | 83680 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | solide blanc[1] |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | ThF4 |
| Masse molaire[2] | 308,031 67 ± 2,0E−5 g/mol F 24,67 %, Th 75,33 %, |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | 1 068 °C[1] |
| T° ébullition | 1 680 °C[3] |
| Masse volumique | 6,32 g/cm3[1] |
| Cristallographie | |
| Système cristallin | monoclinique[1] |
| Classe cristalline ou groupe d’espace | I2/c (no 15) [1] |
| Paramètres de maille | a = 1 313 pm, b = 1 102 pm, c = 862 pm, β = 126°[1] |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | 1,52[4] |
| Précautions | |
 Composé radioactif |
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| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Le tétrafluorure de thorium est un composé chimique de formule ThF4. Il se présente sous la forme d'une poudre blanche cryptocristalline ou de cristaux irisés à réfraction simple. Il est insoluble dans l'eau et a une structure cristalline monoclinique appartenant au groupe d'espace I2/c (no 15, position 8) avec pour paramètres cristallins a = 1 313 pm, b = 1 102 pm, c = 862 pm et β = 126°[1], semblable à celle du tétrafluorure de zirconium ZrF4. Cette structure cristalline contient des unités ThF8 de géométrie antiprismatique carrée.
Synthèse et réactions[modifier | modifier le code]
Le tétrafluorure de thorium peut être obtenu en faisant réagir du fluorure d'hydrogène HF avec du dioxyde de thorium ThO2 à 550 °C ou de l'hydrure de thorium (en) Th4H15 à 350 °C[1] :
Il est également possible de le produire en faisant réagir de l'oxyde de thorium avec du bifluorure d'ammonium NH4HF2 à 500 °C[1] :
La synthèse directe à partir de thorium et de fluor F2 est également possible[5].
Le tétrafluorure de thorium réagit avec l'humidité de l'air aux températures supérieures à 500 °C pour former de l'oxyfluorure de thorium (en) ThOF2[5]. Il forme des hydrates, notamment des octahydrates, tétrahydrates et dihydrates, dont seule la structure de l'hémihydrate a pu être déterminée[6] ; l'eau de cristallisation de l'hémihydrate peut être éliminée par chauffage à 400 °C sous vide[7].
Applications[modifier | modifier le code]
Le tétrafluorure de thorium est utilisé pour produire du thorium pur et des céramiques réfractaires. Il peut également être employé comme cible de pulvérisation cathodique pour la production de couches minces à faible indice de réfraction sans absorption dans le domaine visible et ultraviolet[5]. Malgré sa radioactivité, qui reste assez faible, le tétrafluorure de plutonium est utilisé dans certains traitements antireflet à base de revêtements optiques multicouches. Il est très transparent dans les longueurs d'onde de 0,35 à 12 µm et son rayonnement, essentiellement sous forme de particules α, est facilement arrêté par une couche mince superficielle d'un autre matériau[8],[9]. Il a également été utilisé pour la réalisation de lampes à arc pour projecteurs[10].
Le tétrafluorure de thorium est étudié dans la réalisation de réacteurs nucléaires à sels fondus[11],[12] (MSR), notamment les réacteurs au thorium à fluorures liquides (en)[13],[14] (LFTR).
Notes et références[modifier | modifier le code]
- (de) Georg Brauer, en collaboration avec Marianne Baudler, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 3e éd. révisée, vol. 1, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, p. 1135. (ISBN 3-432-02328-6)
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 93e éd. révisée, CRC Press, 2012, p. 95. (ISBN 978-1439880494)
- (en) Ronald R. Willey, Practical Design and Production of Optical Thin Film, 2e éd. révisée, CRC Press, 2002, p. 276. (ISBN 978-0203910467)
- (en) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, 2e éd., CRC Press, 2016, p. 426. (ISBN 978-1-4398-1462-8)
- (en) L. R. Morss, N. M. Edelstein, J. Fuger et J. J. Katz, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, vol. 1-6, Springer, 2010, p. 79, DOI 10.1007/978-94-007-0211-0. (ISBN 978-94-007-0210-3)
- (en) H. J. Emeléus et A. G. Sharpe, Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, vol. 2, Academic Press, 1972, p. 208. (ISBN 978-0080578637)
- (en) James D. Rancourt, Optical Thin Films: User Handbook, SPIE Press, 1996, p. 196. (ISBN 978-0819422859)
- (en) W. Heitmann et E. Ritter, « Production and Properties of Vacuum Evaporated Films of Thorium Fluoride », Applied Optics, vol. 7, no 2, , p. 307-309 (PMID 20062461, DOI 10.1364/AO.7.000307, Bibcode 1968ApOpt...7..307H, lire en ligne)
- (en) John J. Mcketta et William Aaron Cunningham, « Thermoplastics to Trays », Encyclopedia of Chemical Processing and Design, vol. 58, M. Dekker, 1976, p. 81. (ISBN 978-0824726096)
- « Réacteurs à sels fondus »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?), sur laradioactivite.com, (consulté le ).
- (en) E. Merle-Lucotte, D. Heuer, M. Allibert, V. Ghetta, C. Le Brun, R. Brissot, E. Liatard et L. Mathieu, « The thorium molten salt reactor: Launching the thorium cycle while closing the current fuel cycle » [PDF], sur hal.in2p3.fr, (consulté le ).
- (en) « Chemical Processing for Liquid-Fluoride Thorium Reactors », sur nuc.berkeley.edu, Université de Californie à Berkeley (consulté le ).
- (en) Che Nor Aniz, Che Zainul Bahri, Aznan Fazli Ismail et Amran Ab. Majid, « Synthesis of thorium tetrafluoride (ThF4) by ammonium hydrogen difluoride (NH4HF2) », Nuclear Engineering and Technology, vol. 51, no 3, , p. 792-799 (DOI 10.1016/j.net.2018.12.023, lire en ligne)
