טאַנטאַלום קלאָריד: ניצט און פּראָדוקציע

ווי טאַנטאַלום קלאָריד איז צוגעגרייט

פּראָדוצירן טאַנטאַלום פּענטאַכלאָריד באַשטייט פון כלאָרירן טאַנטאַלום אין עפעס אַ פֿאָרעם. עס זענען דאָ צוויי הויפּט וועגן: כלאָרירן טאַנטאַלום מעטאַל, און כלאָרירן טאַנטאַלום קאַמפּאַונדז (געוויינטלעך אָקסיידן). אין אַלע פֿאַלן מוז די רעאַקציע דורכגעפֿירט ווערן אין אַ טרוקענער, זויערשטאָף-פֿרײַער סביבה. די גרונטלעכע פּראָצעסן זענען:

● דירעקטע כלאָרינאַציע פון ​​מעטאַלישן טאַנטאַלום:פײַן צעטיילט טאַנטאַלום מעטאַל (אָפט פֿײַלן אָדער פּודער) ווערט געהייצט אין אַ שטראָם פֿון כלאָר גאַז. בײַ טעמפּעראַטורן אַרום 170–250 °C רעאַגירט דער כלאָר מיטן מעטאַל צו פֿאָרמירן TaCl₅ דאַמף:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2\, Ta + 5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5.
די עקזאָטערמישע רעאַקציע קאָנווערטירט שנעל מעטאַל צו כלאָריד. אין פּראַקטיק, ווערט דער טאַנטאַלום געשטעלט אין אַן אויוון אָדער רעאַקטאָר און Cl₂ גאַז ווערט געפלוסט איבער אים ביי קאָנטראָלירטער טעמפּעראַטור. דער רעזולטאַט TaCl₅ פארע ווערט דאַן קאָנדענסירט אין אַ פליסיקייט אָדער פעסטקייט ווען עס קילט זיך אָפּ. (אַ פֿאַרבונדענע מעטאָדע ניצט וואַסערשטאָף כלאָריד גאַז (HCl) אַנשטאָט Cl₂, אָבער דאָס דאַרף אַ העכערע טעמפּעראַטור – אַרום 400 °C – צו טרייבן די רעאַקציע.)

● אינדירעקטע כלאָרינאַציע (פון אָקסיידן):אָפט איז הויך-ריינקייט טאַנטאַלום מעטאַל נישט גרינג בנימצא אָדער איז צו טייַער. אַנשטאָט, קען מען אָנהייבן מיט טאַנטאַלום פּענטאָקסייד (Ta₂O₅), וואָס איז שעפעדיק אין ערץ קאָנצענטראַטן. Ta₂O₅ קען ווערן קאָנווערטירט צו TaCl₅ דורך ניצן אַ כלאָרינירן אַגענט וויטהיאָניל קלאָריד (SOCl₂)די רעאַקציע איז:
טאַ2אָ5+5 סאָקל2→240∘ק2 טאַקל5+5 סאָ2.\טעקסט{טאַ}_2\text{אָ_5 + 5\,SOCl_2 \xrightarrow{240^\circ\text{C}} 2\,taCl_5 + 5\,SO_2.
אין דעם מעטאָד, ווערט פעסט Ta₂O₅ געמישט מיט פליסיק SOCl₂ און געהייצט (ארום 240 °C). דער SOCl₂ קאָנווערטירט עפעקטיוו דעם אָקסייד צו כלאָריד, פּראָדוצירנדיק שוועבל דייאַקסייד גאַז ווי אַ בייפּראָדוקט. די אינדירעקטע וועג איז נוצלעך ווען מען אַרבעט מיט אָקסייד פּודערס און קען געבן זייער ריין TaCl₅.

ביידע מעטאָדן אויבן פּראָדוצירןTaCl₅ גאַז, וואָס דעמאָלט מוז זייןקאָנדענסירט און פּיוראַפיידאין פּראַקטיק, ווערט דער כלאָר-האַלטיקער גאַז אָפּגעקילט אַזוי אַז TaCl₅ ווערט פליסיק (קאָכפונקט ~239 °C). דיסטילאַציע ווערט אָפט גענוצט צו צעשיידן TaCl₅ פון יעדע אומריינקייט אָדער נידעריקער-קאָכנדיקע מאַטעריאַלן. למשל, ווען מען סינטעזירט אין אַ לאַבאָראַטאָריע, קען מען דורכפֿירן דעם גאַז דורך אַ קאַלטע טראַפּ אָדער אַ סעריע קאָנדענסערס. נאָך קאָנדענסאַציע, ווערט דער פּראָדוקט געטריקנט (זיך אויפֿגעהייצט אונטער וואַקוום) צו באַזײַטיקן שפּורן פֿון פֿײַכטקייט. דאָס רעזולטירט אין אַ הויך-ריינקייט ווײַסן פֿעסטן מאַטעריאַל. (אטישצוזאמענפאסן די סינטעז מעטאדן – אויסרעכענען רעאקטאנטן, באדינגונגען, און פראדוקטן – קען העלפן פארגלייכן די רוטעס איינס ביי דעם אנדערן.)

● אינדוסטריעלע עקסטראַקציע פון ​​ערץ:אין גרויסן פארנעם, ווערט טאנטאלום אָפט באַקומען פון מינעראַלן ווי טאַנטאַליט אָדער קאָלטאַן, וואָס אַנטהאַלטן ביידע טאַנטאלום און ניאָביום אָקסיידן. אין איין אינדוסטריעלן פּראָצעס, ווערט דער ערץ קאָנצענטראַט געמישט מיט קוילן (קאָוק) און רעאַגירט מיט כלאָר גאַז ביי הויכער טעמפּעראַטור. די קאַרבאָכלאָרינאַציע קאָנווערטירט די אָקסיידן אין פליכטיקע כלאָריידן. אנפאנגס, ווערט אַ געמיש פון טיטאַניום, ניאָביום און טאַנטאלום כלאָריידן געשאפן און קאָנדענסירט צו אַ פליסיקייט גערופן "טיטאַניום-ניאָביום-טאַנטאלום אָקסיכלאָריד." די פליסיקייט ווערט פראַקציאָנעל דיסטילירט: ערשט ווערט טיטאַניום טעטראַכלאָריד (TiCl₄) אַוועקגענומען (קאָכנדיק 136 °C), לאָזנדיק מערסטנס ניאָביום און טאַנטאלום כלאָריידן. די איבעריקע געמיש ווערט דערנאָך ווייטער כלאָרירט (אויב נייטיק) צו קאָנווערטירן יעדע אָקסיכלאָריד אין פּענטאַכלאָריידן. צום סוף, ווערן די ניאָביום כלאָריד (NbCl₅) און טאַנטאַלום כלאָריד (TaCl₅) אפגעשיידט דורך פראַקציאָנעלער דיסטילאַציע, ווייל TaCl₅ קאָכט ביי 239 °C און NbCl₅ ביי 248 °C. דער ענד רעזולטאַט איז פּיוראַפייד TaCl₅. דער TaCl₅ ווערט אָפט דערנאָך רעאַגירט מיט וואַסעריקער אַמאָניאַק צו אָפּזאָגן אַמאָניום טאַנטאַלום פלאָריד אָדער אָקסיטשלאָריד, וואָס ביי קאַלסינאַציע גיט אולטראַ-ריין Ta₂O₅. אין עסענץ, דינט TaCl₅ ווי אַ צווישן-מיטל אין ראַפינירן טאַנטאַלום פון זייַנע ערצן. אפלוסטשאַרטאילוסטרירן די שריט – פון רויע ערץ ביז TaCl₅ ביז אקסייד – וואלט געווען נוצלעך פאר לייענער צו וויזואַליזירן דעם אינדוסטריעלן פּראָצעס.

אין קורצן, טאַנטאַלום קלאָריד ווערט פּראָדוצירט דורך האַלאָגענאַציע פון ​​טאַנטאַלום מעטאַל אָדער קאַמפּאַונדז. דירעקטע קלאָרינאַציע פון ​​Ta מעטאַל מיט Cl₂ איז דער פּשוטסטער לאַבאָראַטאָריע וועג, בשעת אינדוסטריעלע פּראָצעסן נוצן אָפט הויך-טעמפּעראַטור קלאָרינאַציע פון ​​טאַנטאַלום אָקסייד קאָנצענטראַטן מיט טשאַד (קאַרבאָכלאָרינאַציע) אָדער מיט אַנדערע כלאָרינירנדיקע אגענטן. דער גאַזיקער TaCl₅ ווערט דערנאָך קאָנדענסירט און דיסטילירט צו הויך ריינקייט. באַמערקענסווערט, איין פאַבריקאַנט'ס טעכנישע נאָטיץ באַטאָנט אַז TaCl₅ ווערט גענוצט אין דער "כלאָרינאַציע פון ​​אָרגאַנישע סאַבסטאַנסן" און ווי אַ "כעמישער אינטערמידייט" אין פּראָדוצירן ריין טאַנטאַלום מעטאַל, אונטערשטרייכנדיג זיין ראָלע ווי ביידע אַ רעאַגענט און אַ שליסל אינטערמידייט.