五氯化是化學(xué)式為T(mén)aCl5的無(wú)機(jī)化合物。它是白色或黃色粉末，通常用作鉭化學(xué)中的原料。它容易水解形成TaOCl3，最終形成五氧化二鉭（Ta2O5）。這需要使用無(wú)空氣技術(shù)在無(wú)水條件下合成和操作。
簡(jiǎn)介
五氯化鉭（tantalic 氯化物）化學(xué)式TaCl。分子量358.21。白色或黃色晶狀粉末。熔點(diǎn)216℃，沸點(diǎn)242℃，相對(duì)密度3.6823.68g/cm 。可在二氧化碳或干燥氯氣中升華。能溶于乙醇、三氯甲烷，四氯化碳和氫氧化鉀，不溶于硫酸。在潮濕空氣或水中分解并生成鉭酸，制法：由五氧化鉭與碳的混合物在氯氣中加熱而得。應(yīng)密封保存。用途：制光學(xué)玻璃、金屬鉭和碳化鉭的中間體。
結(jié)構(gòu)
TaCl以單斜晶系空間群C2/m結(jié)晶。十個(gè)氯原子定義了一對(duì)共享邊緣的八面體。鉭原子占據(jù)八面體的中心，并由兩個(gè)氯橋配體連接。二聚體結(jié)構(gòu)保留在非絡(luò)合溶劑中，在很大程度上保持在熔融狀態(tài)。然而，在蒸氣狀態(tài)下，TaCl是單體。該單體采用三角雙錐結(jié)構(gòu)，如聚己內(nèi)酯。
合成過(guò)程
五氯化鉭可以通過(guò)使粉末金屬鉭與氯氣在170-250℃之間反應(yīng)來(lái)制備。該反應(yīng)也可以使用400℃的HCl進(jìn)行。
2Ta+5Cl→2TaCl
2Ta+10HCl→2TaCl+ 5H
它也可以通過(guò)五氧化二鉭和氯化亞砜在240℃下的反應(yīng)來(lái)制備
TaO+5SOCl→2TaCl+5SO
五氯化鉭是市售的，但是樣品可能被水解形成的鉭（V）氯氧化物（TaOCl）污染。
氫還原五氯化鉭制取鉭
在高于600℃的溫度下，氫可以還原鉭的五氯化物為相應(yīng)的金屬。其還原方法有多種，如在加熱的基體載板上從氣相中沉積鉭以制取致密金屬，或在沸騰床層中用氫還原鉭的氯化物制取球型鉭粉。更有前途的方法是將TaCI5用氫的等離子體進(jìn)行還原，以制取高純鉭的粉末或鍍層。用氫還原TaCl生產(chǎn)的超細(xì)金屬粉末可用于生產(chǎn)高比容電解電容器。
下圖為在1200~1400℃下用氫還原TaCl蒸氣使鉭沉積在鉭帶上的一種裝置。將TaCl蒸氣與H的混合物一起通入反應(yīng)器，反應(yīng)器中心置一鉭帶，直接通電將鈕金屬帶加熱到1200～1500℃。在加熱的鉭金屬帶表面上進(jìn)行下述反應(yīng)：
2TaCl+5H=2Ta+10HCl
鉭在鉭金屬帶上的最佳沉積條件為：鉭帶溫度1200~1300℃，TaCI在氣體混和物中的濃度為約0.2%（體積）。鉭的沉積速度為2.5~3.6g/cm ·h。沉積所得到的鉭條可直接軋制成板材，也可在電子束爐中重新熔煉，或者通過(guò)氫化、破碎、脫氫等工序制得高純。金屬鉭粉。在這樣的條件下，氯化物的還原率為20~30%，未反應(yīng)的TaCl蒸氣經(jīng)冷凝后還可重新使用。
在氫等離子焰中進(jìn)行五氯化鉭氫還原，反應(yīng)溫度可高達(dá)2000~5000K，可得到粒度為1~10μm的金屬鉭粉。鉭粉粒形呈蛀蟲(chóng)狀，表面光滑，純度很高，電性能良好，不易良燃，回收率超過(guò)90%，是一種很有前途的生產(chǎn)鉭粉的方法。
參考資料 >