五氯化 是 化学式 为TaCl5的 无机化合物 。它是白色或黄色粉末,通常用作钽 化学 中的原料。它容易 水解 形成TaOCl3,最终形成 五氧化二钽 (Ta2O5)。这需要使用无空气技术在无水条件下合成和操作。
简介
五氯化钽(tantalic 氯化物 )化学式TaCl。分子量358.21。白色或黄色晶状粉末。 熔点 216℃, 沸点 242℃,相对密度3.6823.68g/cm 。可在 二氧化碳 或干燥 氯气 中升华。能溶于 乙醇 、 三氯甲烷 , 四氯化碳 和 氢氧化钾 ,不溶于 硫酸 。在潮湿空气或水中分解并生成钽酸,制法:由五 氧化钽 与碳的 混合物 在氯气中加热而得。应密封保存。用途:制光学玻璃、金属钽和 碳化钽 的中间体。
结构
TaCl以 单斜晶系 空间群C2/m结晶。十个氯原子定义了一对共享边缘的 八面体 。钽原子占据八面体的中心,并由两个氯桥 配体 连接。二聚体结构保留在非络合 溶剂 中,在很大程度上保持在熔融状态。然而,在蒸气状态下,TaCl是 单体 。该单体采用三角双锥结构,如 聚己内酯 。
合成过程
五氯化钽可以通过使粉末金属钽与 氯气 在170-250℃之间反应来制备。该反应也可以使用400℃的HCl进行。
2Ta+5Cl→2TaCl
2Ta+10HCl→2TaCl+ 5H
它也可以通过 五氧化二钽 和 氯化亚砜 在240℃下的反应来制备
TaO+5SOCl→2TaCl+5SO
五氯化钽是市售的,但是样品可能被 水解 形成的钽(V)氯 氧化物 (TaOCl)污染。
氢还原五氯化钽制取钽
在高于600℃的温度下,氢可以还原钽的五 氯化物 为相应的金属。其还原方法有多种,如在加热的基体载板上从气相中沉积钽以制取致密金属,或在沸腾床层中用 氢还原 钽的氯化物制取球型钽粉。更有前途的方法是将TaCI5用氢的等离子体进行还原,以制取高纯钽的粉末或镀层。用氢还原TaCl生产的超细金属粉末可用于生产高比容电解电容器。
下图为在1200~1400℃下用 氢还原 TaCl蒸气使钽沉积在钽带上的一种装置。将TaCl蒸气与H的 混合物 一起通入反应器,反应器中心置一钽带,直接通电将钮金属带加热到1200~1500℃。在加热的钽金属带表面上进行下述反应:
2TaCl+5H=2Ta+10HCl
钽在钽金属带上的最佳沉积条件为:钽带温度1200~1300℃,TaCI在气体混和物中的浓度为约0.2%(体积)。钽的沉积速度为2.5~3.6g/cm ·h。沉积所得到的钽条可直接轧制成板材,也可在电子束炉中重新熔炼,或者通过 氢化 、破碎、脱氢等工序制得高纯。金属钽粉。在这样的条件下, 氯化物 的还原率为20~30%,未反应的TaCl蒸气经冷凝后还可重新使用。
在氢等离子焰中进行五氯化钽 氢还原 ,反应温度可高达2000~5000K,可得到粒度为1~10μm的金属钽粉。钽粉粒形呈蛀虫状,表面光滑,纯度很高,电性能良好,不易良燃,回收率超过90%,是一种很有前途的生产钽粉的方法。