Хлорид тантала(V)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Имена ИЮПАК Хлорид тантала(V) Пентахлорид тантала | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.028.869 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| TaCl5 | |
| Молярная масса | 358,213 г/моль |
| Появление | белые моноклинные кристаллы [1] |
| Плотность | 3,68 г/см 3 |
| Температура плавления | 216 °C (421 °F; 489 К) |
| Точка кипения | 239,4 °C (462,9 °F; 512,5 K) (разлагается) |
| реагирует | |
| Растворимость | хлороформ , CCl4 |
| +140,0 × 10−6 см 3 / моль | |
| Структура | |
| Моноклинный , mS72 | |
| С2/м, № 12 | |
| Термохимия | |
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 221,75 Дж К −1 моль −1 |
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | -858,98 кДж/моль |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
  | |
| Опасность | |
| Н302 , Н314 | |
| П280 , П305+П351+П338 , П310 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 1900 мг/кг (перорально, крыса) |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Фторид тантала(V) Бромид тантала(V) Йодид тантала(V) |
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). | |
Хлорид тантала(V) , также известный как пентахлорид тантала , представляет собой неорганическое соединение с формулой TaCl5 . Он имеет форму белого порошка и обычно используется в качестве исходного материала в химии тантала. Он легко гидролизуется с образованием оксихлорида тантала(V) (TaOCl3 ) и в конечном итоге пентаоксида тантала ( Ta2O5 ); для этого его необходимо синтезировать и обрабатывать в безводных условиях с использованием безвоздушных технологий .
Структура
TaCl 5 кристаллизуется в моноклинной пространственной группе C 2/ m . [2] Десять атомов хлора определяют пару октаэдров, которые имеют общее ребро. Атомы тантала занимают центры октаэдров и соединены двумя мостиковыми лигандами хлора . Димерная структура сохраняется в некомплексообразующих растворителях и в значительной степени в расплавленном состоянии. Однако в парообразном состоянии TaCl 5 является мономерным . Этот мономер принимает тригональную бипирамидальную структуру , как и у PCl 5 . [3]
Физические свойства
Растворимость пентахлорида тантала несколько увеличивается для следующего ряда ароматических углеводородов :
Это отражается в углублении цвета растворов от бледно-желтого до оранжевого. Пентахлорид тантала менее растворим в циклогексане и четыреххлористом углероде, чем в ароматических углеводородах. Такие растворы пентахлорида тантала также известны как плохие проводники электричества, что указывает на слабую ионизацию. TaCl 5 очищается путем сублимации с получением белых игл.
Синтез
Пентахлорид тантала может быть получен путем реакции порошкообразного металлического тантала с газообразным хлором при температуре от 170 до 250 °C. Эту реакцию можно также провести с использованием HCl при 400 °C. [4]
- 2 Ta + 5 Cl 2 → 2 TaCl 5
- 2 Та + 10 HCl → 2 TaCl 5 + 5 H 2
Его также можно получить путем реакции между пентаоксидом тантала и тионилхлоридом при температуре 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) (TaOCl3 ) , образующимся в результате гидролиза.
Реакции
TaCl 5 является электрофильным и ведет себя как катализатор Фриделя-Крафтса , подобно AlCl 3 . Он образует аддукты с различными основаниями Льюиса . [5]
Простые аддукты
TaCl 5 образует устойчивые комплексы с эфирами :
- TaCl 5 + R 2 O → TaCl 5 (OR 2 ) (R = Me, Et)
TaCl 5 также реагирует с пентахлоридом фосфора и оксихлоридом фосфора , первый из которых выступает в качестве донора хлорида, а второй служит лигандом, связываясь через кислород:
- TaCl 5 + PCl 5 → [ PCl+
4][ TaCl−
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, немедленно сопровождается элиминированием 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 соответствующих метоксипроизводных:
- TaCl 5 + 4 LiOMe → Ta(OMe) 4 Cl + 4 LiCl
Аммонолиз и алкоголиз и родственные реакции
Аммиак вытеснит большую часть хлоридных лигандов из TaCl 5 , образуя кластер. Хлорид вытесняется медленнее первичными или вторичными аминами , но замена всех пяти хлоридных центров амидными группами была достигнута с использованием 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, включая [Ta 6 Cl 18 ] 4− и [Ta 6 Cl 14 ](H 2 O) 4 . [6]
Ссылки
- ^ Lide, David R., ред. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
- ^ Рабе, Сюзанна; Мюллер, Ульрих (2000). «Кристаллическая структура пентахлорида тантала, (TaCl5)2». Z. Kristallogr. - New Cryst. Struct. 215 (1): 1–2. doi : 10.1515/ncrs-2000-0102 .
- ^ Ф. Фейрбразер (1967). Химия ниобия и тантала . Elsevier.
- ^ 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.
- ^ FA Cotton , G. Wilkinson , Advanced Inorganic Chemistry (4-е изд.), Wiley, Нью-Йорк, 1980 .
- ^ Дурайсами, Тирумалай; Хей, Дэниел NT; Мессерле, Луис (2014). «Октаэдрические кластеры галогенидов гексатантала». Неорганические синтезы: том 36. Том 36. стр. 1–8. doi :10.1002/9781118744994.ch1. ISBN 9781118744994.
- ^ Thaxton, CB; Jacobson, RA (1971). "Кристаллическая структура H 2 (Ta 6 Cl 18 )(H 2 O) 6 ". Неорганическая химия . 10 : 1460–1463. doi :10.1021/ic50101a029.
Дальнейшее чтение
- Озин, GA; Уолтон, RA (1970). «Колебательные спектры и структуры 1:1 комплексов ниобия и тантала, пентахлоридов и пентабромида тантала с ацето-, пердейтероацето- и пропионитрилами в твердом и растворенном состояниях и колебательный анализ видов MX 5 , NC·CY 3 (Y = H или D)». J. Chem. Soc. A : 2236–2239. doi :10.1039/j19700002236.
- Буллок, Дж.И.; Парретт, Ф.В.; Тейлор, Н.Дж. (1973). «Некоторые комплексы галогенидов металлов–галогенидов фосфора–алкилгалогенидов. Часть II. Реакции с пентахлоридами ниобия и тантала и гексахлоридом вольфрама». J. Chem. Soc., Dalton Trans. (5): 522–524. doi :10.1039/DT9730000522.
- Джорджевич, 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». J. Chem. Soc. A : 3382–3386. doi :10.1039/j19700003382.
- Cowley, A.; Fairbrother, F.; Scott, N. (1958). «Галогениды ниобия (колумбия) и тантала. Часть V. Диэтилэфирные комплексы пентахлоридов и пентабромидов; растворимость пентаиодида тантала в эфире». J. Chem. Soc. : 3133–3137. doi :10.1039/JR9580003133.
Внешние ссылки
- База данных справочных стандартов NIST
