Ammoniumcer(IV)-nitrat

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Strukturformel
2 · Ammoniumion   Strukturformel des Hexanitratocerat-Anions
Kristallsystem

monoklin[1]

Raumgruppe

P21/n (Nr. 14)[1]

Gitterkonstanten

a = 1306,1±0,7 pm,
b = 684,2±0,4 pm,
c = 818,3±0,4 pm,
β = 91,34±0,02°,
Z =2[1]

Allgemeines
Name Ammoniumcer(IV)-nitrat
Andere Namen
  • Cer(IV)-ammoniumnitrat
  • CAN
  • Cerium(IV)-ammoniumnitrat
  • Ammoniumhexanitratocerat(IV)
Summenformel (NH4)2[Ce(NO3)6]
CAS-Nummer 16774-21-3
PubChem 16211559
Kurzbeschreibung

oranger Feststoff[2]

Eigenschaften
Molare Masse 548,26 g·mol−1
Aggregatzustand

Feststoff

Dichte

2,490 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

108 °C[3]

Löslichkeit
  • löslich in Wasser[2] (1410 g·l−1 bei 20 °C)[3]
  • unlöslich in Chloroform[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5]
03 – Brandfördernd 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 272​‐​302​‐​315​‐​319​‐​335
P: 220​‐​261​‐​305+351+338 [5]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6][5]
Brandfördernd Reizend
Brand-
fördernd
Reizend
(O) (Xi)
R- und S-Sätze R: 8​‐​36/37/38
S: 17​‐​26​‐​36
Toxikologische Daten

300–2000 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Ammoniumcer(IV)-nitrat (auch Cer(IV)-ammoniumnitrat, abgekürzt CAN) ist eine anorganische Verbindung mit der Formel (NH4)2[Ce(NO3)6]. Es ist ein orange-roter kristalliner Feststoff und ist gut in Wasser löslich. Die Verbindung wird als Oxidationsmittel in der organischen Synthese und in der quantitativen Analyse (Oxidimetrie) eingesetzt.

Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

pulverförmige Probe

Das Anion [Ce(NO3)6]2− wird durch die Umsetzung von Ce3+-Ionen z. B. durch Oxidation mit siedender Salpetersäure erhalten. In Anwesenheit von Ammoniumnitrat bildet sich Ammoniumcer(IV)-nitrat.[7] Das Ammonium-Kation ist nicht an den Oxidationsprozessen von Ammoniumcer(IV)-nitrat beteiligt.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ce4+ ist ein starkes oxidierendes Reagenz (E° ~ 1,61 V gegen die Normalwasserstoffelektrode) und ist noch stärker als elementares Chlor (E° ~ 1,36 V). Während der Redoxreaktion wird Ce(IV) zum Ce(III) durch eine Einelektronenübertragung reduziert und die Farbe der wässrigen Lösung wechselt von orange zu einer blassgelben Farbe (natürlich unter der Voraussetzung, dass die Reaktionspartner keine Eigenfärbung besitzen).

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oxidationsmittel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ammoniumcer(IV)-nitrat ist ein häufig gebrauchtes Oxidationsmittel zur Oxidation von vielerlei funktioneller Gruppen. Dazu gehören Alkohole, Phenole und Ether. Auch C–H-Bindungen können z. B. in Benzylstellungen oxidiert werden. Die Oxidation von Catecholen und Hydrochinonen ergeben die entsprechenden Chinone.[8][9]

Schutzgruppen-Chemie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Schutzgruppen-Chemie findet Ammoniumcer(IV)-nitrat eine Anwendung beim Spalten von p-Methoxy- und 3,4-Dimethoxybenzyl-Ethern. Dabei wird der Aromat über eine Chinomethin-Zwischenstufe vom geschützten Alkohol abgespalten.

Entschützen von p-Methoxybenzylether und 3,4-Dimethoxybenzylether

Der Reaktionsmechanismus ist vermutlich der gleiche wie bei der Entschützung mit DDQ als Oxidationsmittel. Das Oxidationsmittel (CAN oder DDQ) wird durch die Aufnahme von insgesamt zwei Elektronen (beim CAN sind zwei Moleküle CAN beteiligt) reduziert und der Benzylether reagiert dabei unter Oxidation und Wasseranlagerung zum entsprechenden Aldehyd.[10]

Entschützen von p-Methoxybenzylether (Mechanismus)

Ätzen von Chrom[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Strukturierung von dünnen Filmen wird Ammoniumcer(IV)-nitrat zum selektiven Ätzen von Chrom verwendet[11]. Dabei wird das Chrom durch das Cer oxidiert und dadurch in Lösung gebracht. Eine Lösung von ca. 10 % Ammoniumcer(IV)-nitrat in einer Säure (Salpeter-, Perchlor- oder Essigsäure) hat eine Ätzrate von ca. 50–150 nm/min.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d Thomas A. Beineke, J. Delgaudio: Crystal structure of ceric ammonium nitrate. In: Inorganic Chemistry. Band 7, Nr. 4, 1968, S. 715–721, doi:10.1021/ic50062a020.
  2. a b Preetam Singh, M.S. Hegde: Controlled synthesis of nanocrystalline CeO2 and Ce1xMxO2−δ (M=Zr, Y, Ti, Pr and Fe) solid solutions by the hydrothermal method: Structure and oxygen storage capacity. In: Journal of Solid State Chemistry. Band 181, Nr. 12, 2008, S. 3248–3256, doi:10.1016/j.jssc.2008.08.018.
  3. a b c Datenblatt Ammoniumcer(IV)-nitrat (PDF) bei Merck, abgerufen am 3. Januar 2012.
  4. Veli T. Kasumov, Ali İ. Öztürk, Fevzi Köksal: Synthesis, characterization and redox behavior of bis(N-1-adamantanyl- and N-2-adamantanyl-3,5-tBu2-salicylaldiminato)copper(II) complexes. In: Polyhedron. Band 26, Nr. 13, 2007, S. 3129–3135, doi:10.1016/j.poly.2007.02.012.
  5. a b c Datenblatt Ammonium cerium(IV) nitrate, ≥99.99% trace metals basis bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 3. Januar 2012 (PDF).
  6. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.
  7. G. Brauer: Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, Vol. 2, Academic, New York 1965.
  8. Vijay Nair, Lakshmi Balagopal, Roshini Rajan, Jessy Mathew: "Recent Advances in Synthetic Transformations Mediated by Cerium(IV) Ammonium Nitrate", in: Acc. Chem. Res., (2004), 37, S. 21–30 (doi:10.1021/ar030002z).
  9. Vijay Nair, Sreeletha B. Panicker, Latha G. Nair, Tesmol G. George, Anu Augustine: "Carbon-Heteroatom Bond-Forming Reactions Mediated by Cerium(IV) Ammonium Nitrate: An Overview", in: Synlett, (2003), S. 156–165 (doi:10.1055/s-2003-36775).
  10. Phillip J. Kocieński: Protecting Groups, 1. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-13-135601-4.
  11. Microchemicals: Ätzen von Chrom (PDF).

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]