Тантал хлорид, еш аталатантал хлорид(TaCl₅), алдынгы химия һәм электрон сәнәгатендә төп роль уйнаучы ак, кристалл органик булмаган кушылма. Аның саф формасында (TaCl₅ формуласы) ул ак порошок һәм танталга нигезләнгән химик матдәләр өчен башлангыч материал булып хезмәт итә. TaCl₅ бик реактив - ул тантал оксихлоридын һәм ахыр чиктә тантал пентоксиды формалаштыру өчен һавада гидролизацияләнә - шуңа күрә ул һәрвакыт эшләнергә тиешсусыз(сусыз) шартлар. Дымга бу сизгерлек TaCl₅ гадәттә сакланган һәм мөһерләнгән, коры савытларда җибәрелә дигән сүз.
Бу мәкаләдә без тикшерәбезике төп тема: беренчедән, тантал хлоридны сәнәгатьтә һәм тикшеренүләрдә куллану; икенчедән, TaCl₅ чималдан ничек җитештерелә һәм чыгарыла. Фикер алышу белгеч булмаганнар өчен ачык, ачык схемалар һәм схемалар яки таблицалар аңларга ярдәм итә ала. Мөмкин булган урыннарда без төгәллекне тәэмин итү өчен техник чыганакларга мөрәҗәгать итәрбез, шул исәптән махсус продукт әдәбиятыннан алынган мәгълүматны.
Тантал хлоридның төп кулланылышы
Тантал пентахлорид - күпкырлы химикарадаһәм катализатор. Чөнки ул көчлеЛьюис кислотасы(электрон-пар кабул итүче), TaCl₅ төрле синтетик реакцияләрдә һәм материал процессларында кулланыла. Кайбер төп кушымталар:
● Органик синтезда катализатор:TaCl₅ алюминий хлорид (AlCl₃) кебек электрофилик катализатор ролен башкара. Бу махсус реакцияләрне пропагандалау өчен кулланыла, мәсәлән полимеризация якиФридель - raftsөнәрләртиплаштыру һәм алкиляцияләр. Ул кайбер алкиннарның полициклотримеризациясе (полимер формалаштыручы реакцияләр) һәм хлоро-арилоксид кушылмаларын әзерләүдә катализатор буларак кулланылган.
● Танталь оксидлары һәм оксихлоридлар прекурсоры:TaCl₅ тантал оксихлоридына (TaOCl₃), аннары тантал пентоксидына (Ta₂O₅) гидролизланганга, ул материалларны ясау өчен гадәттә кулланыла. Ta₂O₅ - югары кыйммәтле конденсаторларда һәм капламаларда кулланылган төп диэлектрик оксиды. Гамәлдә, TaCl₅ (су яки аммиак кушып) гаять саф тантал оксидларына яки аммиак оксихлоридына әверелергә мөмкин, аннары оксидларга исәпләнә. Бу юл - TaCl₅ тантал индустриясе өчен критик азык.
● Ярымүткәргеч материаллар:Микроэлектроника тармагында TaCl₅ прекурсор газы буларак кулланылахимик пар парламенты (CVD)һәматом катламы (ALD)танталлы нечкә фильмнар. Мәсәлән, TaCl₅ парлары аммиак яки азот плазмалары белән реакцияләнергә мөмкин, интеграль схемаларда диффузия барьеры яки электрод буларак кулланылган материал, тантал нитридының (TaN) нечкә фильмнарын урнаштыру өчен. Ул шулай ук конденсаторлар өчен танталь пентоксид фильмнарын урнаштыру өчен кулланыла. Аның хлор мохитендәге тотрыклылыгы аны югары температуралы процесслар өчен идеаль итә.
● Электроника һәм эретмәләр:Ахырда, җитештерелгән TaCl₅ның күп өлеше үзгәртеләтантал металлэлектрон компонентларда куллану өчен. Танталь конденсаторлар - кесә телефоннарында, ноутбукларда һәм башка электроникада кулланылган кечкенә конденсаторлар - диэлектрик буларак югары чисталык Ta₂O₅ (TaCl₅ дан алынган) таяналар. TaCl₅ үзе - беренче таш: аны киметергә мөмкин (мәсәлән, натрий яки алюминий), танталь порошогын чыгару өчен, аннары конденсаторларга һәм югары температуралы эретмәләргә ясала. Кыскасы, TaCl₅тантал металл ясау өчен критикһәм шулай итеп бөтен танталь конденсатор индустриясенә. (TaCl₅ның металл, оксид һәм нитрид продуктларына әверелүен йомгаклаган таблица яки схема схемасы укучыларга бу юлларны күз алдына китерергә булыша ала.)
Йомгаклап әйткәндә, танталь пентахлорид бик чиста танталь кушылмалар яки фильмнар кирәк булган җирдә кулланыла. Бу икесенә дә мөмкинлек бирәорганик химия процесслары(катализатор һәм хлорлаштыручы агент буларак) һәмматериал процесслары(фильмнарны чүпләү, оксидлар синтезы). Manufactитештерүче мәгълүматлар буенча, TaCl₅ "яңа күперле октадраль M₆ кластер кушылмалары өчен башлангыч материал булып эшли" һәм тантал (V) оксихлорид һәм пентоксид ясауда катнаша. Аның электрофилик (электрон яратучы) табигате, AlCl₃ кебек классик катализаторларныкына охшаган, алдынгы химиядәге ролен күрсәтә.
Тантал хлорид ничек әзерләнә
Тантал пентахлорид җитештерү ниндидер формада хлорлаштыручы танталны үз эченә ала. Ике төп маршрут бар: тантал металлының хлорлашуы, һәм тантал кушылмаларының хлорлашуы (гадәттә оксидлар). Барлык очракларда да реакция коры, кислородсыз шартларда эшләнергә тиеш. Төп процесслар:
● Металл танталның туры хлорлашуы:Нечкә бүленгән тантал металл (еш кына плитка яки порошок) хлор газы белән җылытыла. 170-250 ° C температурада хлор металл белән реакциядә TaCl₅ парын барлыкка китерә:
2 Ta + 5 Cl2⟶2 TaCl5.2 \, Ta + 5 \, Cl_2 \ озын юл 2 \, TaCl_5.
Бу экзотермик реакция металлны хлоридка тиз әйләндерә. Практикада тантал мичкә яки реакторга урнаштырыла һәм контроль температурада Cl₂ газы аның өстенә агыла. Нәтиҗә ясалган TaCl₅ парлары суытканда сыек яки каты итеп конденсацияләнә. (Бәйләнешле ысул Cl₂ урынына водород хлорид газын (HCl) куллана, ләкин моның өчен югары температура кирәк - 400 ° C тирәсе - реакцияне йөртү өчен.)
● Турыдан-туры хлорлаштыру (оксидлардан):Еш кына югары чисталыклы тантал металл җиңел түгел яки артык кыйммәт. Киресенчә, руда концентратларында мул булган тантал пентоксиды (Ta₂O₅) белән башларга мөмкин. Ta₂O₅ кебек хлорлаштыручы агент ярдәмендә TaCl₅ка әверелергә мөмкинтионил хлорид (SOCl₂). Реакция:
Ta2O5 + 5 SOCl2 → 240∘C2 TaCl5 + 5 SO2.
Бу ысулда каты Ta₂O₅ сыек SOCl₂ белән кушыла һәм җылытыла (якынча 240 ° C). SOCl₂ оксидны эффектив рәвештә хлоридка әйләндерә, продукт буларак күкерт газы газын чыгара. Бу турыдан-туры маршрут оксид порошоклары белән эшләгәндә файдалы һәм бик саф TaCl₅ китерә ала.
Aboveгарыда ике ысул да җитештерәTaCl₅ газ, аннары булырга тиешконденсацияләнгән һәм чистартылган. Гамәлдә, хлор булган газ TaCl₅ сыекландырырлык итеп суытыла (кайнау ноктасы ~ 239 ° C). Дистилляция TaCl₅ны төрле пычраклардан яки түбән кайнату материалларыннан аеру өчен кулланыла. Мәсәлән, лабораториядә синтезлаганда, газны салкын тозак яки конденсаторлар сериясе аша үткәрергә мөмкин. Конденсациядән соң продукт дым эзләрен бетерү өчен киптерелә (вакуум астында әкренләп җылытыла). Бу югары чисталыклы ак катыга китерә. (А.өстәлбу синтез ысулларына йомгак ясау - реакторларны, шартларны, продуктларны күрсәтү - маршрутларны чагыштырырга булыша ала.)
● Рудадан сәнәгать казу:Зур масштабта тантал еш кына танталит яки колтан кебек минераллардан алынган, аларда тантал да, ниобий оксиды да бар. Бер сәнәгать процессында руда концентраты углерод (кок) белән кушылып, югары температурада хлор газы белән реакцияләнә. Бу карбохлоринация оксидларны үзгәрүчән хлоридларга әйләндерә. Башта титан, ниобий, тантал хлоридлар катнашмасы барлыкка килә һәм "титан-ниобий-тантал оксихлорид" дип аталган сыеклыкка конденсацияләнә. Бу сыеклык өлешчә дистиллланган: беренче титан тетрахлорид (TiCl₄) чыгарыла (136 ° C кайнап), күбесенчә ниобий һәм тантал хлоридлары кала. Калган катнашма алга таба хлорлаштырылган (кирәк булса) теләсә нинди оксихлоридны пентахлоридка әверелдерү өчен. Ниһаять, ниобий хлорид (NbCl₅) һәм тантал хлорид (TaCl₅) фракциональ дистилляция белән аерыла, чөнки TaCl₅ 239 ° C һәм NbCl₅ 248 ° C. Ахыргы нәтиҗә TaCl₅ чистартылган. Бу TaCl₅ аннан соң еш кына аммиак тантал фторы яки оксихлорид яудыру өчен су аммиак белән реакцияләнә, ул кальцинациядә ультра саф Ta₂O₅ бирә. Асылда, TaCl₅ рудалардан танталны чистартуда арадашчы булып хезмәт итә. А.флохартбу адымнарны күрсәтү - чимал рудадан TaCl₅ кадәр оксидка кадәр - укучылар өчен сәнәгать процессын күз алдына китерү файдалы булыр.
Йомгаклап әйткәндә, тантал хлорид тантал металл яки кушылмаларның галогенациясе белән ясала. Ta металлын Cl₂ белән туры хлорлаштыру - иң гади лаборатория маршруты, ә сәнәгать процесслары еш кына танталь оксиды концентратларының углерод (карбохлоринация) яки башка хлорлаштыручы агентлар белән югары температуралы хлорлаштыру кулланалар. Аннары газлы TaCl₅ конденсацияләнә һәм югары чисталыкка дистилляцияләнә. Искәртеп узабыз, бер җитештерүченең техник искәрмәсе TaCl₅ның "органик матдәләр хлорлашуында" һәм саф тантал металл җитештерүдә "химик арадаш" буларак кулланылуына басым ясый, аның реагент та, төп арадаш ролен дә күрсәтә.
Аннотация
Тантал Хлорид(TaCl₅) - тантал индустриясендә төп химик арадаш. Бу киң кулланылабашлангыч материалбүтән танталь кушылмалар ясарга (оксидлар, нитридлар, металллар) һәм аЛьюис кислотасы катализаторымахсус химик реакцияләрдә. Гомуми кушымталар электроникадан (тантал конденсаторлары, ярымүткәргеч нечкә фильмнар) алдынгы органик синтезга кадәр. TaCl₅ дымга сизгер һәм коррозив булганга, аны эшкәртү каты коры шартлар таләп итә.
TaCl₅ производствосы ниндидер формада хлорлаштыручы танталны үз эченә ала. Лабораториядә бу металл яки оксидны хлор (яки хлор чыганаклары) белән реакцияләү дигән сүз. Промышленностьта руда концентратларының югары температуралы хлорлашуы, еш кына углерод белән, аннары дистилляция куллану дигән сүз. Барлык маршрутлар да чиста TaCl₅ны изоляцияләү һәм продуктларны бетерү өчен җентекләп чистартуны таләп итәләр.
Икесен дә аңлаукулланаһәмҗитештерү ысулларытантал хлоридның заманча технологияләрдәге ролен бәяләү өчен бик кирәк. Химик синтез детальләрен практик кушымталар белән берләштереп (һәм файдалы булган күрсәтмә әсбаплар белән), укучылар бу аңлаешсыз булып күренгән кушылманың чынлыкта электроника, химия һәм аннан читтә танталга нигезләнгән материалларның линчпины булуын күрә алалар.
Пост вакыты: 30-2025 май