Nitrate de zirconium
Nitrate de zirconium pentahydraté.
Identification
Nom systématique	nitrate de zirconium(IV)
Synonymes	tétranitrate de zirconium
No CAS	13746-89-9
No ECHA	100.033.917
No CE	237-324-9
PubChem	26251
SMILES	[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[Zr+4] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/4NO3.Zr/c4*2-1(3)4;/q4*-1;+4 Std. InChIKey : OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N
Apparence	solide blanc[1]
Propriétés chimiques
Formule	N4O12Zr
Masse molaire[2]	339,244 ± 0,006 g/mol N 16,52 %, O 56,59 %, Zr 26,89 %,
Propriétés physiques
T° fusion	58,5 °C[1]
T° ébullition	~ 100 °C[1] (décomposition)
Cristallographie
Système cristallin	Monoclinique
Classe cristalline ou groupe d’espace	(no 14) monoclinique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle P~1~2_{1}/c~1\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle P2_{1}/c\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle C_{2h}^{5}\,}$
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le nitrate de zirconium est un composé chimique de formule Zr(NO₃)₄. Il s'agit d'un solide blanc sous forme de longues aiguilles après sublimation (juste au-dessus du point de fusion) et réagit avec les hydrocarbures tels que le butane même à température ambiante. Il cristallise dans le système monoclinique avec le groupe d'espace P2₁/n (n^o 14, position 2)^[1]. Le pentahydrate Zr(NO₃)₄·5H₂O est soluble dans l'eau et l'éthanol^[3].

Le zirconium est très résistant à l'acide nitrique même en présence d'impuretés et à haute température, de sorte qu'on ne peut obtenir le nitrate de zirconium par dissolution du métal dans l'acide. On procède en faisant réagir du chlorure de zirconium(IV) ZrCl₄, refroidi à l'azote liquide, avec du pentoxyde d'azote N₂O₅. Après traitement sous vide à température ambiante, on obtient initialement un produit d'addition sans chlorure de composition Zr(NO₃)₄·0,4N₂O₅·0,6N₂O₄ qui ne libère les oxydes d'azote qu'à la mise sous vide à 100 °C et, après sublimation sous vide poussé, produit du nitrate de zirconium d'une assez bonne pureté^[1], contaminé éventuellement par du pentanitratozirconate de nitronium (NO₂)Zr(NO₃)₅^[4] :

ZrCl₄ + 4 N₂O₅ ⟶ Zr(NO₃)₄ + 4 NO₂Cl (en).

Le pentahydrate peut être obtenu en dissolvant du dioxyde de zirconium ZrO₂ dans l'acide nitrique HNO₃, puis en séchant la solution par évaporation, mais cette méthode donne plus facilement du nitrate de zirconyle trihydraté ZrO(NO₃)₂·3H₂O^[4].

Le nitrate de zirconium est produit industriellement comme source de zirconium pour la synthèse d'autres sels^[5] ou comme étalon en chimie analytique^[5], voire comme conservateur^[5]. Il peut être utilisé comme précurseur en dépôt chimique en phase vapeur CVD car il est volatil et se décompose au-dessus de 100 °C en déposant du dioxyde de zirconium ZrO₂^[6]. À 95 °C, le nitrate de zirconium se sublime à une pression de 0,2 mmHg et peut se déposer sous forme de ZrO₂ sur du silicium à 285 °C. Il a l'avantage d'être une source unique, n'ayant pas besoin d'être mélangé avec d'autres substances comme l'oxygène, ainsi que celui de se décomposer à une température relativement basse, et de ne pas contaminer la surface avec d'autres éléments tels que l'hydrogène ou le fluor^[7].

La construction de réacteurs nucléaires fait intervenir du zirconium débarrassé de ses impuretés d'hafnium, qu'on peut obtenir en passant par une solution aqueuse de nitrate d'hafnium Hf(NO₃)₄ et de nitrate de zirconium, ce qui permet de séparer le zirconium à l'aide de phosphate de tributyle dissous dans le kérosène^[8].

Le nitrate de zirconium peut être employé comme catalyseur acide de Lewis pour la formation de pyrroles N-substitués^[9].

Le nitrate de zirconium anhydre peut nitrer certains composés organiques aromatiques de manière inhabituelle : la quinoléine donne ainsi la 3-nitroquinoléine et la 7-nitroquinoléine, tandis que la pyridine donne la 3-nitropyridine et la 4-nitropyridine^[10].

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