Гептафторотанталат калия
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Гептафторотанталат дикалия | |
| Систематическое название ИЮПАК Гептафтортантал дикалия (2-) | |
| Другие имена Гептафторотанталат калия(V) Фторотанталат калия | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.037.245 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| К 2 [ТаФ 7 ] | |
| Молярная масса | 392,13 г/моль |
| Появление | белое твердое вещество |
| Плотность | 4,56 г/мл при 25 °C |
| Температура плавления | 630–820 °C (1166–1508 °F; 903–1093 K) |
0,5 г/100 мл (15 °C) [1]
| |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
  | |
| Опасность | |
| Х301 , Х315 , Х319 , Х331 , Х335 | |
| Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р301+Р310 , Р302+Р352 , Р304+Р340 , Р305+Р351+Р338 , Р311 , Р312 , Р321 , Р330 , Р332+Р313 , Р337+Р313 , Р362 , Р403+Р233 , Р405 , Р501 | |
| Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 110 мг/кг (перорально: крыса) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Гептафторотанталат калия — неорганическое соединение с формулой K2 [ TaF7 ] . Это калиевая соль аниона гептафторотанталата [ TaF7 ] 2− . Это белое водорастворимое твердое вещество является промежуточным продуктом при очистке тантала из его руд и предшественником металла. [2]
Подготовка
Промышленный
Гептафторотанталат калия является промежуточным продуктом в промышленном производстве металлического тантала. Его производство включает выщелачивание танталовых руд, таких как колумбит и танталит , плавиковой кислотой и серной кислотой для получения водорастворимого гептафторотанталата водорода. [2]
- Ta 2 O 5 + 14 HF → 2 H 2 [TaF 7 ] + 5 H 2 O
Этот раствор подвергается ряду стадий экстракции жидкость-жидкость для удаления металлических примесей (в первую очередь ниобия ) перед обработкой фторидом калия для получения K2 [ TaF7 ] .
Лабораторные масштабы
Плавиковая кислота является как едкой, так и токсичной, что делает ее непривлекательной для работы; поэтому было разработано несколько альтернативных процессов для мелкомасштабного синтеза. Гептафторотанталат калия может быть получен как безводным, так и мокрым методом. Безводный метод включает реакцию оксида тантала с гидродифторидом калия или гидродифторидом аммония в соответствии со следующим уравнением: [1] [3]
- Ta 2 O 5 + 4 KHF 2 + 6 HF → 2 K 2 [TaF 7 ] + 5 H 2 O
Метод был первоначально описан Берцелиусом . [4]
K 2 [TaF 7 ] также может быть осажден из растворов в плавиковой кислоте при условии, что концентрация HF ниже примерно 42%. Растворы с более высокой концентрацией HF дают гексафторотанталат калия [KTaF 6 ]. Соль калия также может быть осаждена из раствора пентахлорида тантала в плавиковой кислоте :
- 5 HF + 2 KF + TaCl 5 → K 2 [TaF 7 ] + 5 HCl
Структура
Гептафторотанталат калия существует по крайней мере в двух полиморфах . α-K 2 [TaF 7 ] является наиболее распространенной формой и кристаллизуется в моноклинной пространственной группе P 2 1 /c . Структура состоит из звеньев [TaF 7 ] 2− , соединенных ионами калия. Полиэдры [TaF 7 ] 2− можно описать как моношапочные тригональные призмы с атомом шапки, расположенным на одной из прямоугольных граней. Атомы калия 9-координированы и могут рассматриваться как искаженные моношапочные квадратные призмы . С точки зрения координационной сферы тяжелого металла гептафторониобат калия похож на соль тантала. [5]
При температуре выше 230 °C он преобразуется в β-K 2 [TaF 7 ], который является орторомбическим (пространственная группа: P nma). Эта структура также состоит из ионов калия и комплексного аниона [TaF 7 ] 2− . Структура 7-координированных [TaF 7 ] 2− единиц по существу не меняется. Однако атомы калия теперь существуют в 2 окружениях, где они координируются либо с 11, либо с 8 атомами фтора. [6] [7]
Реакции
K 2 [TaF 7 ] в основном используется для получения металлического тантала путем восстановления натрием . Это происходит при температуре около 800 °C в расплавленной соли и протекает через ряд потенциальных путей. [8]
K 2 [TaF 7 ] подвержен гидролизу. Например, кипящий водный раствор K 2 [TaF 7 ] дает оксифторотанталат калия (K 2 Ta 2 O 3 F 6 ), известный как « соль Мариньяка ». Для предотвращения гидролиза и соосаждения оксифторотанталата калия к раствору добавляют небольшой избыток HF.
Ссылки
- ^ ab W. Kwasnik (1963). "Гептафторотанталат калия (V)". В G. Brauer (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 2 страницы=256. NY, NY: Academic Press.
- ^ ab Энтони Агулянски (2004). "Химия фтора в обработке тантала и ниобия". В Анатолий Агулянски (ред.). Химия соединений фторида тантала и ниобия (1-е изд.). Burlington: Elsevier. ISBN 9780080529028.
- ^ Агулянский, А. «Фторотанталат калия в твердом, растворенном и расплавленном состоянии» J. Fluorine Chemistry 2003, 155-161. doi :10.1016/S0022-1139(03)00190-8
- ^ Дж. Дж. Берцелиус Погг. Энн. 4, 6 (1825#.
- ^ Torardi, CC; Brixner, LH; Blasse, G. (1987). "Структура и люминесценция K 2 TaF 7 и K 2 NbF 7 ". Журнал химии твердого тела . 67 (1): 21–25. doi :10.1016/0022-459687)90333-1.
- ^ Лангер , В. Смрчок, Л. Боча, М. "Гептафторотанталат дикалия#V#, β-K2TaF7 , при 509К" Acta Crystallographica Section E 2006, E62, i91-i93. doi :10.1107/S1600536806009147
- ^ Смрчок, Любомир; Брунелли, Микела; Боча, Мирослав; Кучарик, Мариан (8 апреля 2008 г.). «Структура K 2 TaF 7 при 993 К: комбинированное использование данных синхротронного порошка и расчетов DFT для твердого тела». Журнал прикладной кристаллографии . 41 (3): 634–636. doi :10.1107/S0021889808005876.
- ^ Окабе, Тору Х.; Садовэй, Дональд Р. (1998). «Металлотермическое восстановление как реакция с электронным посредником». Журнал исследований материалов . 13 (12): 3372–3377. Bibcode : 1998JMatR..13.3372O. doi : 10.1557/JMR.1998.0459.
