Torium(IV) nitrat adalah sebuah senyawaanorganik dari torium dan asam nitrat dengan rumus Th(NO3)4. Senyawa ini merupakan padatan berwarna putih dalam bentuk anhidrat, serta dapat membentuk tetra- dan pentahidrat. Sebagai garam torium, ia bersifat radioaktif lemah.
Bentuk hidrat yang berbeda diproduksi melalui pengkristalan dalam kondisi yang berbeda. Ketika larutan sangat encer, nitrat dihidrolisis. Meskipun berbagai bentuk hidrat telah dilaporkan selama bertahun-tahun, dan beberapa pemasok bahkan mengklaim menyediakannya,[2] hanya bentuk tetrahidrat dan pentahidrat yang benar-benar ada.[3] Apa yang disebut heksahidrat, yang dikristalisasi dari larutan netral, mungkin adalah garam basa.[4]
Bentuk pentahidrat adalah bentuk yang paling umum. Bentuk ini dikristalisasi dari larutan asam nitrat encer.[5]
Bentuk tetrahidrat, Th(NO3)4•4H2O, dibentuk melalui pengkristalan dari larutan asam nitrat yang lebih kuat. Konsentrasi asam nitrat dari 4 hingga 59% akan menghasilkan bentuk tetrahidrat.[3] Atom torium memiliki 12 koordinat, dengan empat gugus nitrat bidentat dan empat molekul air yang melekat pada setiap atom torium.[4]
Untuk mendapatkan torium(IV) nitrat anhidrat, diperlukan dekomposisi termal Th(NO3)4·2N2O5. Dekomposisi ini terjadi pada suhu 150-160 °C.[6]
Sifat
Torium(IV) nitrat anhidrat merupakan zat berwarna putih. Senyawa ini terikat secara kovalen dan memiliki titik lebur rendah, pada suhu 55 °C.[3]
Bentuk pentahidrat, Th(NO3)4•5H2O, mengkristal dengan kristal nirwarna yang jernih[7] dalam sistem ortorombik. Ukuran sel unitnya adalah a = 11,191 Å, b = 22,889 Å, dan c = 10,579 Å. Setiap atom torium terhubung dua kali ke masing-masing dari empat gugus nitrat bidentat, dan ke tiga molekul air melalui atom oksigennya. Secara keseluruhan, torium memiliki sebelas koordinasi. Terdapat pula dua molekul air lainnya dalam struktur kristal. Air tersebut memiliki ikatan hidrogen pada air lain, atau pada gugus nitrat.[8] Kerapatannya adalah 2,80 g/cm3.[5] Tekanan uap bentuk pentahidrat pada suhu 298 K adalah 0,7 torr, dan meningkat menjadi 1,2 torr pada suhu 315 K, dan pada suhu 341 K mencapai 10,7 torr. Pada suhu 298,15 K, kapasitas panasnya sekitar 114,92 calK−1mol−1. Kapasitas panas ini menyusut drastis pada suhu kriogenik. Entropi pembentukan torium nitrat pentahidrat pada suhu 298,15 K adalah −547,0 calK−1mol−1. Energi pembentukan Gibbs standarnya adalah −556,1 kcalmol−1.[9]
Torium nitrat dapat larut dalam beberapa pelarut organik yang berbeda[8] termasuk alkohol, keton, ester, dan eter.[4] Hal ini dapat digunakan untuk memisahkan logam yang berbeda seperti lantanida. Dengan amonium nitrat dalam fase berair, torium nitrat lebih memilih cairan organik, dan lantanida tetap bersama air.[4]
Torium nitrat yang dilarutkan dalam air akan mengalami penurunan titik beku. Penurunan titik beku maksimumnya adalah −37 °C dengan konsentrasi 2,9 mol/kg.[10]
Pada suhu 25 °C, larutan torium nitrat jenuh mengandung 4,013 mol per liter. Pada konsentrasi ini, tekanan uap air dalam larutan tersebut adalah 1745,2 Pa, dibandingkan dengan 3167,2 Pa untuk air murni.[11]
Reaksi
Ketika torium nitrat pentahidrat dipanaskan, akan dihasilkan nitrat dengan lebih sedikit air, namun senyawa ini juga kehilangan beberapa nitrat. Pada suhu 140 °C, dihasilkan sebuah nitrat basa, ThO(NO3)2. Ketika dipanaskan dengan kuat, dihasilkan torium dioksida.[8]
Sebuah polimer peroksinitrat akan mengendap ketika hidrogen peroksida bergabung dengan torium nitrat dalam larutan dengan asam nitrat encer. Rumusnya adalah Th6(OO)10(NO3)4 •10H2O.[8]
Hidrolisis larutan torium nitrat menghasilkan nitrat basa Th2(OH)4(NO3)4•xH2O dan Th2(OH)2(NO3)6•8H2O. Dalam kristal Th2(OH)2(NO3)6•8H2O, sepasang atom torium dihubungkan oleh dua atom oksigen yang menjembatani. Setiap atom torium dikelilingi oleh tiga gugus nitrat bidentat dan tiga molekul air, sehingga bilangan koordinasinya menjadi 11.[8]
Heksanitratotorat dengan rumus umum MI2Th(NO3)6 atau MIITh(NO3)6•8H2O dibuat dengan mencampurkan senyawa nitrat logam lain dengan torium nitrat dalam larutan asam nitrat encer. MII dapat berupa Mg, Mn, Co, Ni, atau Zn. MI dapat berupa Cs, (NO)+ atau (NO2)+.[8] Kristal logam divalen torium heksanitrat oktahidrat memiliki bentuk monoklinik dengan dimensi sel unit yang serupa: β = 97°, a = 9,08, b = 8,75-8, dan c = 12,61-3.[14] Pentanitratotorat dengan rumus umum MITh(NO3)5•xH2O telah dikenal, dengan MI adalah Na atau K.[8]
K3Th(NO3)7 dan K3H3Th(NO3)10•4H2O juga telah dikenal.[4]
^ abcdefKatz, Joseph j.; Seaborg, Glenn t. (2008). "Thorium". The Chemistry of the Actinide and Lanthanide Elements. Springer. hlm. 106–108. ISBN978-1-4020-3598-2.
^JR Ferraro, LI Katzin, G Gibson. The Reaction of Thorium Nitrate Tetrahydrate with Nitrogen Oxides. Anhydrous Thorium Nitrate. Journal of the American Chemical Society, 1955, 77(2):327-329
^Apelblat, Alexander; Azoulay, David; Sahar, Ayala (1973). "Properties of aqueous thorium nitrate solutions. Part 1.—Densities, viscosities, conductivities, pH, solubility and activities at freezing point". Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases. 69: 1618. doi:10.1039/F19736901618.
^Kalinkin, A. M. (2001). "Calculation of Phase Equilibria in the Th(NO3)4-HNO3-H2O System at 25°C". Radiochemistry. 43 (6): 553–557. doi:10.1023/A:1014847506077.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Šćavničar, S.; Prodić, B. (1 April 1965). "The crystal structure of double nitrate octahydrates of thorium and bivalent metals". Acta Crystallographica. 18 (4): 698–702. Bibcode:1965AcCry..18..698S. doi:10.1107/S0365110X65001603.
_nitrate.jpg)
