Хлорид тантала(V)

Хлорид тантала(V)
Имена
	ИЮПАК имена Хлорид тантала(V) ; Пентахлорид тантала
Идентификаторы
Номер CAS	7721-01-9 ТаСl 5 ; 17499-29-5 Та 2 Cl 10 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ХимическийПаук	22805 ;
Информационная карта ECHA	100.028.869
Номер ЕС	231-755-6 ;
ПабХим CID	24394 ;
НЕКОТОРЫЙ	9WXV40ZI4M ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID7064780 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	ТаСl 5
Молярная масса	358.213 g/mol
Появление	белые моноклинные кристаллы
Плотность	3,68 г/см 3
Температура плавления	216 ° С (421 ° F, 489 К)
Точка кипения	239,4 ° C (462,9 ° F; 512,5 К) (разлагается)
Растворимость в воде	реагирует
Растворимость	хлороформ , CCl 4
Магнитная восприимчивость (χ)	+140.0 × 10 −6 см 3 /моль
Структура
Кристаллическая структура	Моноклиника , мС72
Космическая группа	С2/м, №12
Термохимия
Стандартный моляр ; энтропия ( S ⦵ 298 )	221,75 Дж К −1 моль −1
Стандартная энтальпия ; образование (Δ f H ⦵ 298 )	-858,98 кДж/моль
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х302 , Х314
Меры предосторожности	П280 , П305+П351+П338 , П310
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 0
точка возгорания	Невоспламеняющийся
	Летальная доза или концентрация (LD, LC):
ЛД 50 ( средняя доза )	1900 мг/кг (перорально, крыса)
Паспорт безопасности (SDS)	Внешний паспорт безопасности
Родственные соединения
Другие анионы	Фторид тантала(V) ; Tantalum(V) bromide ; Tantalum(V) iodide
Другие катионы	Хлорид ванадия(IV) ; Хлорид ниобия(V)
Родственные соединения	Хлорид тантала(III) , Хлорид тантала(IV)
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Хлорид тантала(V) , также известный как пентахлорид тантала , представляет собой неорганическое соединение с формулой TaCl ₅ . Он имеет форму белого порошка и обычно используется в качестве исходного материала в химии тантала . Он легко гидролизуется с образованием оксихлорида тантала(V) (TaOCl ₃ ) и, в конечном итоге, пентаоксида тантала (Ta ₂ O ₅ ); для этого необходимо, чтобы его синтезировали и манипулировали им в безводных условиях, используя безвоздушные методы .

Структура

TaCl ₅ кристаллизуется в моноклинной пространственной группе C 2/ m . ^{[ 2 ]} Десять атомов хлора образуют пару октаэдров, имеющих общее ребро. Атомы тантала занимают центры октаэдров и соединены двумя хлормостиковыми лигандами . Димерная структура сохраняется в некомплексообразующих растворителях и в значительной степени в расплавленном состоянии. Однако в парообразном состоянии TaCl ₅ является мономером . Этот мономер имеет тригонально-бипирамидальную структуру , как и у PCl ₅ . ^{[ 3 ]}

Физические свойства

Растворимость пентахлорида тантала несколько увеличивается для следующего ряда ароматических углеводородов :

бензол < толуол < м -ксилол < мезитилен

Это выражается в углублении цвета растворов от бледно-желтого до оранжевого. Пентахлорид тантала менее растворим в циклогексане и четыреххлористом углероде, чем в ароматических углеводородах. Известно также, что такие растворы пентахлорида тантала являются плохими проводниками электричества, что указывает на низкую ионизацию. TaCl ₅ очищают сублимацией, получая белые иглы.

Синтез

Пентахлорид тантала можно получить путем взаимодействия порошкообразного металлического тантала с газообразным хлором при температуре от 170 до 250 °C. Эту реакцию также можно провести с использованием HCl при температуре 400 °C. ^{[ 4 ]}

2 Та + 5 Cl ₂ → 2 TaCl ₅

2 Та + 10 HCl → 2 TaCl ₅ + 5 H ₂

Его также можно получить реакцией пентаоксида тантала и тионилхлорида при 240 ° C.

Ta ₂ O ₅ + 5 SOCl ₂ → 2 TaCl ₅ + 5 SO ₂

Пентахлорид тантала имеется в продаже, однако образцы могут быть загрязнены оксихлоридом тантала(V) (TaOCl ₃ ), образующимся в результате гидролиза.

Реакции

TaCl ₅ электрофильен катализатор Фриделя - и ведет себя как Крафтса , подобно AlCl ₃ . Он образует аддукты с различными основаниями Льюиса . ^{[ 5 ]}

Простые аддукты

TaCl ₅ образует устойчивые комплексы с простыми эфирами :

TaCl ₅ + R ₂ O → TaCl ₅ (OR ₂ ) (R = Me, Et)

TaCl ₅ реагирует также с пентахлоридом фосфора и оксихлоридом фосфора , причем первый выступает в качестве донора хлорида, а второй служит лигандом, связываясь через кислород:

TaCl ₅ + PCl ₅ → [ PCl ⁺
₄ ][ ТаCl ⁻
₆]

TaCl ₅ + OPCl ₃ → [TaCl ₅ (OPCl ₃ )]

Пентахлорид тантала реагирует с третичными аминами с образованием кристаллических аддуктов.

TaCl ₅ + 2 R ₃ N → [TaCl ₅ (NR ₃ )]

Реакции замещения хлоридов

Пентахлорид тантала реагирует при комнатной температуре с избытком оксида трифенилфосфина с образованием оксихлоридов:

TaCl ₅ + 3 ОПФ ₃ → [TaOCl ₃ (ОПФ ₃ )] _х …

Предполагаемое первоначальное образование аддуктов между TaCl ₅ и гидроксильными соединениями, такими как спирты , фенолы и карбоновые кислоты, сразу же сопровождается отщеплением хлористого водорода и образованием связей Ta–O:

TaCl ₅ + 3 HOEt → TaCl ₂ (OEt) ₃ + 3 HCl

В присутствии аммиака в качестве акцептора HCl все пять хлоридных лигандов замещаются с образованием Ta(OEt) ₅ . Аналогично TaCl ₅ реагирует с метоксидом лития в безводном метаноле с образованием родственных метоксипроизводных:

TaCl ₅ + 4 LiOMe → Ta(OMe) ₄ Cl + 4 LiCl

Аммонолиз, алкоголиз и родственные реакции

Аммиак вытеснит большую часть хлоридных лигандов из TaCl ₅ , образуя кластер. Хлорид замещается более медленно первичными или вторичными аминами , но замена всех пяти хлоридных центров амидогруппами была достигнута за счет использования диалкиламидов лития, как показано на примере синтеза пентакис(диметиламидо)тантала :

TaCl ₅ + 5 LiNMe ₂ → Ta(NMe ₂ ) ₅

Со спиртами пентахлорид реагирует с образованием алкоксидов . Как показано для получения этоксида тантала(V) , такие реакции часто проводятся в присутствии основания:

10 EtOH + Ta ₂ Cl ₁₀ + 10 NH ₃ → Ta ₂ (OEt) ₁₀ + 10 NH ₄ Cl

Пентахлорид тантала восстанавливается азотистыми гетероциклами, такими как пиридин .

Снижение

Восстановление хлорида тантала(V) дает анионные и нейтральные кластеры, включающие [Ta ₆ Cl ₁₈ ] ⁴⁻ и [Ta ₆ Cl ₁₄ ](H ₂ O) ₄ . ^{[ 6 ]}

Структура октаэдрических кластеров с краями, таких как Ta ₆ Cl _18.²⁻. ^{[ 7 ]}

Ссылки

^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3 .
^ Рабе, Сюзанна; Мюллер, Ульрих (2000). «Кристаллическая структура пентахлорида тантала (TaCl ₅ ) ₂ » . З. Кристаллогр. - Новый Кристалл. Структура. 215 (1): 1–2. дои : 10.1515/ncrs-2000-0102 .
^ Ф. Фэйрбразер (1967). Химия ниобия и тантала . Эльзевир.
^ Янг, Ральф К.; Брубейкер, Карл Х. (1952). «Реакция тантала с хлористым водородом, бромистым водородом и пентахлоридом тантала; действие водорода на пентахлорид тантала». Журнал Американского химического общества . 74 (19): 4967. doi : 10.1021/ja01139a524 .
^ Ф.А. Коттон , Г. Уилкинсон , Продвинутая неорганическая химия (4-е изд.), Wiley, Нью-Йорк, 1980 .
^ Дурайсами, Тирумалай; Хэй, Дэниел НТ; Мессерль, Луи (2014). «Октаэдрические кластеры галогенидов гексатантала». Неорганические синтезы: Том 36 . Том. 36. стр. 1–8. дои : 10.1002/9781118744994.ch1 . ISBN 9781118744994 .
^ Такстон, CB; Джейкобсон, Р.А. (1971). «Кристаллическая структура H ₂ (Ta ₆ Cl ₁₈ )(H ₂ O) ₆ ». Неорганическая химия . 10 : 1460–1463. дои : 10.1021/ic50101a029 .

Дальнейшее чтение

Озин, Г.А.; Уолтон, РА (1970). "Колебательные спектры и структуры 1:1 комплексов ниобия и тантала, пентахлоридов и пентабромида тантала с ацето-, пердейтериоацето- и пропионитрилами в твердом и растворном состояниях и колебательный анализ видов MX ₅ , NC·CY ₃ ( Y = H или D)». Дж. Хим. Соц. А : 2236–2239. дои : 10.1039/j19700002236 .
Буллок, Дж.И.; Парретт, ФРВ; Тейлор, Нью-Джерси (1973). «Некоторые комплексы галогенидов металлов, галогенидов фосфора и алкилгалогенидов. Часть II. Реакции с пентахлоридами ниобия и тантала и гексахлоридом вольфрама». Дж. Хим. Soc., Далтон Транс. (5): 522–524. дои : 10.1039/DT9730000522 .
Дордевич, К.; Катович, В. (1970). «Координационные комплексы ниобия и тантала. Часть VIII. Комплексы ниобия (IV), ниобия (V) и тантала (V) со смешанными оксо-, галогено-, алкокси- и 2,2'-бипиридильными лигандами». Дж. Хим. Соц. А : 3382–3386. дои : 10.1039/j19700003382 .
Коули, А.; Фэйрбразер, Ф.; Скотт, Н. (1958). «Галогениды ниобия (колумбия) и тантала. Часть V. Диэтилэфирные комплексы пентахлоридов и пентабромидов; растворимость пентаиодида тантала в эфире». Дж. Хим. Соц. : 3133–3137. дои : 10.1039/JR9580003133 .

Внешние ссылки

Стандартная справочная база данных NIST

[1] Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3 .

[2] Рабе, Сюзанна; Мюллер, Ульрих (2000). «Кристаллическая структура пентахлорида тантала (TaCl ₅ ) ₂ » . З. Кристаллогр. - Новый Кристалл. Структура. 215 (1): 1–2. дои : 10.1515/ncrs-2000-0102 .

[3] Ф. Фэйрбразер (1967). Химия ниобия и тантала . Эльзевир.

[4] Янг, Ральф К.; Брубейкер, Карл Х. (1952). «Реакция тантала с хлористым водородом, бромистым водородом и пентахлоридом тантала; действие водорода на пентахлорид тантала». Журнал Американского химического общества . 74 (19): 4967. doi : 10.1021/ja01139a524 .

[5] Ф.А. Коттон , Г. Уилкинсон , Продвинутая неорганическая химия (4-е изд.), Wiley, Нью-Йорк, 1980 .

[6] Дурайсами, Тирумалай; Хэй, Дэниел НТ; Мессерль, Луи (2014). «Октаэдрические кластеры галогенидов гексатантала». Неорганические синтезы: Том 36 . Том. 36. стр. 1–8. дои : 10.1002/9781118744994.ch1 . ISBN 9781118744994 .

[7] Такстон, CB; Джейкобсон, Р.А. (1971). «Кристаллическая структура H ₂ (Ta ₆ Cl ₁₈ )(H ₂ O) ₆ ». Неорганическая химия . 10 : 1460–1463. дои : 10.1021/ic50101a029 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]