Оксид тантала V

Оксид тантала V — неорганическое соединение, оксид металла тантала с формулой Ta₂O₅, белые тугоплавкие кристаллы, термически устойчивые, не растворимые в воде.

Содержание

• 1 Получение
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
• 4 Применение

Получение

• Сжигание тантала в кислороде:

 4 Ta + 5 O₂  →^600oC  2 Ta₂O₅

• Гидролиз фторида тантала V или хлорида тантала V:

 2 TaF₅ + 5 H₂O  →  Ta₂O₅ ↓ + 10 HF

 2 TaCl₅ + 5 H₂O  →  Ta₂O₅ ↓ + 10 HCl

Физические свойства

Оксид тантала V образует белые кристаллы нескольких кристаллических модификаций:

• α-Ta₂O₅ — тетрагональная сингония, пространственная группа I 4₁/amd, параметры ячейки a = 0,381 нм, c = 3,609 нм, d = 8,37 г/см³, температура плавления 1887°С, устойчива выше 1360°С;
• β-Ta₂O₅ — ромбическая сингония, параметры ячейки a = 0,6198 нм, b = 4,029 нм, c = 0,3888 нм, Z = 11, d = 8,18 г/см³, температура плавления 1787°С, устойчива до 1360°С;
• δ-Ta₂O₅ — гексагональная сингония, параметры ячейки a = 0,3874 нм, c = 0,362 нм, метастабильная, образуется при закалке;
• триклинная сингония, параметры ячейки a = 0,3801 нм, b = 0,3785 нм, c = 3,574 нм, α = 90,91°, β = 90,19°, γ = 90°, метастабильная, образуется при закалке;

При нормальных условиях стабильна форма β-Ta₂O₅.

Из раствора осаждается в виде гидрата Ta₂O₅•n H₂O, который более реакционноспособный. После прокаливания (выше 600°С) становится химически пассивным.

Химические свойства

• Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:

 Ta₂O₅ + 14 HF  →  2 H₂[TaF₇] + 5 H₂O

• С фторидом калия в разбавленной плавиковой кислотой:

 Ta₂O₅ + 4 KF + 10 HF  →  2 K₂[TaF₇] ↓ + 5 H₂O

• Реагирует с растворами щелочей:

 Ta₂O₅   →^NaOH   Na₈[Ta₆O₁₉]

• Реагирует при сплавлении с гидроксидами щелочных металлов:

 Ta₂O₅ + 2 NaOH  →^500oC  2 (NaTa)O₃ + H₂O

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

 Ta₂O₅ + 10 Cl₂ + 5 C  →^300−350oC  2 TaCl₅ + 5 CCl₂O

• При сильном нагревании реагирует с хлором:

 2 Ta₂O₅ + 10 Cl₂  →^1000oC  4 TaCl₅ + 5 O₂

• При сильном нагревании реагирует с хлористым водородом:

 Ta₂O₅ + 10 HCl  →^1000oC  2 TaCl₅ + 5 H₂O

Применение

• Промежуточный продукт при получении металлического тантала.
• Благодаря высокой диэлектрической проницаемости и электрической прочности применяется в виде плёнок на поверхности тантала в электролитических конденсаторах и в качестве изолятора при производстве микросхем.
• Обладает высоким показателем преломления и применяется в оптике, в частности, в интерференционных светофильтрах.