کلرید تانتالوم (V) : خواص، سنتز، طیف رامان، واکنش پذیری

 

کلرید تانتالوم (V) که به پنتاکلرید تانتالوم نیز معروف است، یک ترکیب معدنی به شکل پودر سفید رنگ می باشد و معمولاً به عنوان ماده اولیه در شیمی تانتال استفاده می شود. این ماده به راحتی هیدرولیز می شود و اکسید کلرید تانتال و در نهایت پنتا اکسید تانتال تشکیل می شود و البته این امر مستلزم آن است که با استفاده از تکنیک های بدون هوا در شرایط بدون آب آماده سازی و سنتز انجام  گردد.

 

تانتالیوم پنتاکلرید یک منبع عالی تانتالم متبلور محلول در آب برای استفاده های سازگار با کلریدها است. ترکیبات کلریدی می توانند الکتریسیته را هنگام ذوب شدن یا حل شدن در آب هدایت کنند و می توان آنها را از طریق الکترولیز به گاز کلر و فلز تجزیه کرد.

 

این ماده در تهیه کاتالیزور برای پلی سیکلوتری مریزاسیون های آلکنیدین، ترکیبات کلروآریلوکسید به کار می رود و همچنین برای رسوب لایه اتمی تقویت شده با پلاسمای لایه های نازک نیترید تانتالیم نیز استفاده می شود. این محصول در تهیه اکسید کلرید تانتال (V) نقش دارد و یک الکتروفیل است و مانند یک کاتالیزور نوع Friedel-Crafts رفتار می کند.

 

خواص و مشخصات شناسایی کلرید تانتالوم (V)

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                       پودر سفیدرنگ فرمول شیمیایی                                                                      TaCl۵
دانسیته                                                                  (g/cm۳)۳.۶۸ وزن مولکولی                                                        (g/mol)358.213
نقطه ذوب                                                                  (۰C) 216 شماره (CAS No)                                                        ۷۷۲۱-۰۱-۹
حلالیت در آب                                                        واکنش می دهد. ساختار کریستالی                                                     مونوکلینیک

 

از نظر ساختاری، اتم های تانتال مراکز هشت هسته ای را اشغال کرده و توسط دو لیگاند کلر و پل زدن به هم متصل می شوند. ساختار دیمری در حلال های غیر پیچیده و تا حد زیادی در حالت مذاب حفظ می شو و در حالت بخار، یکپارچه است.

 

حلالیت پنتاکلرید تانتالیم برای سری هیدروکربن های آروماتیک زیر به ترتیب، کمی افزایش می یابد:

 

بنزن < تولوئن < متر زایلن < مزیتیلن

 

این موضوع در تیره شدن رنگ محلول ها از زرد کمرنگ به نارنجی منعکس می شود. میزان حلالیت این ماده در سیکلوهگزان و تتراکلرید کربن محلول کمتر از هیدروکربن های آروماتیک می باشد.

 

همچنین محلول هایی از پنتاکلرید تانتال نیز شناخته شده اند که رسانای ضعیف الکتریسیته و نشان دهنده یونیزاسیون اندک هستند. این ماده با استفاده از فرتیند تصعید تصفیه شده و سوزن های سفید را می دهد.

 

سنتز پنتا کلرید تانتالم

 

سنتز پنتا کلرید تانتالم

 

تانتالیم پنتاکلرید را می توان از طریق واکنش تانتالیوم فلزی پودر شده با گاز کلر در دمای ۱۷۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی گراد تهیه کرد. این واکنش همچنین می تواند با استفاده از HCl در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد نیز انجام شود.

 

 ۲Ta + 5Cl۲ → ۲TaCl۵

 

 ۲Ta + 10HCl → ۲TaCl۵ + ۵H۲

این ماده همچنین می تواند با واکنش بین پنتوکسید تانتال و تیونیل کلراید در دمای ۲۴۰ درجه سانتیگراد تهیه شود:

 

Ta۲O۵ + ۵SOCl۲ → ۲TaCl۵ + ۵SO۲

 

پنتاکلرید تانتالوم به صورت تجاری در دسترس است، با این وجود نمونه ها می توانند با اکسی کلرید تانتالوم (V) (TaOCl۳) که توسط هیدرولیز تشکیل شده است، آلوده شوند.

 

طیف رامان کلرید تانتالوم (V)

 

طیف رامان کلرید تانتالوم (V)

 

واکنش پذیری

 

TaCl۵ الکتروفیلی است و مانند کاتالیزور Friedel-Crafts، مشابه AlCl۳ رفتار می کند و ترکیبات اضافی را با انواع بازهای لوئیس تشکیل می دهد. این ماده کمپلکس های پایدار با اترها تشکیل می دهد:

 

TaCl۵ + R۲O → TaCl۵(OR۲) (R = Me, Et)

 

کلرید تانتالوم (V) همچنین با پنتاکلرید و اکسی کلرید فسفر واکنش نشان می دهد، اولی به عنوان اهدا کننده کلرید و دومی به عنوان لیگاند عمل می کند، و از طریق اکسیژن متصل می شود:

 

TaCl۵ + PCl۵ → [PCl+۴][TaCl۶]

TaCl۵ + OPCl۳ → [TaCl۵(OPCl۳)]

 

پنتاکلرید تانتالوم با آمین های ثالثه واکنش داده و ترکیبات اضافی بلوری حاصل می شود:

 

TaCl۵ + ۲ R۳N → [TaCl۵(NR۳)]

 

پنتاکلراید تانتالیم در دمای اتاق با اکسید تری فنیل فسفین واکنش می دهد و اکسی کلریدها را تشکیل می دهد:

 

… TaCl۵ + ۳ OPPh۳ → [TaOCl۳(OPPh۳)]x

 

شکل گیری اولیه ترکیبات اضافی بین پنتاکلرید تانتالیوم و ترکیبات هیدروکسیل مانند الکل ها، فنل ها و اسیدهای کربوکسیلیک بلافاصله با حذف کلرید هیدروژن و تشکیل پیوندهای Ta-O دنبال می شود:

 

TaCl۵ + ۳HOEt → TaCl۲(OEt)۳ + ۳HCl

 

در حضور آمونیاک به عنوان یک گیرنده HCl، هر پنج لیگاند کلرید با تشکیل Ta(OEt)۵ جابجا می شوند. به طور مشابه TaCl۵ با متوکسید لیتیوم در متانول بدون  آب واکنش می دهد و مشتقات متوکسی مرتبط را ایجاد می کند:

 

TaCl۵ + ۴LiOMe → Ta(OMe)۴Cl + 4LiCl

 

آمونیاک بیشتر لیگاندهای کلرید را از TaCl۵ جابجا می کند تا یک خوشه ایجاد کند. کلرید با آمین های اولیه یا ثانویه آهسته تر جابجا می شود اما جایگزینی هر پنج مرکز کلرید توسط گروه های آمیدو با استفاده از دی الکیلامیدهای لیتیوم حاصل شده است، همانطور که توسط سنتز پنتاکیس (دی متیل آمیدو) تانتالوم نشان داده شده است:

 

TaCl۵ + ۵LiNMe۲ → Ta(NMe۲)۵

 

پنتاکلراید با الکل ها واکنش می دهد و به آنها الکوکسید می دهد. همانطور که برای تهیه اتوکسید تانتال (V) نشان داده شده اس ، چنین واکنش هایی اغلب در حضور یک ترکیبب بازی انجام می شود:

 

 ۱۰EtOH + Ta۲Cl۱۰ + ۱۰NH۳ → Ta۲(OEt)۱۰ + ۱۰NH۴Cl

 

پنتاکلراید تانتال توسط هتروسیکل های ازت مانند پیریدین کاهش می یابد که باعث ایجاد خوشه های آنیونی و خنثی از جمله [Ta۶Cl۱۸] و ۴(H۲O)[Ta۶Cl۱۴] می شود.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.