Tantalum kiloraidi, ti a npe ni nigbagbogbotantalum kiloraidi(TaCl₅), jẹ funfun, agbo inorganic crystalline ti o ṣe ipa pataki ninu awọn ile-iṣẹ kemikali to ti ni ilọsiwaju ati awọn ile-iṣẹ itanna. Ninu fọọmu mimọ rẹ (formula TaCl₅) o jẹ lulú funfun ati ṣiṣẹ bi ohun elo ibẹrẹ fun ọpọlọpọ awọn kemikali ti o da lori tantalum. TaCl₅ jẹ ifaseyin gaan - o ni imurasilẹ hydrolyzes ni afẹfẹ lati ṣe agbekalẹ tantalum oxychloride ati nikẹhin tantalum pentoxide - nitorinaa o gbọdọ mu nigbagbogbo labẹanhydrous(omi-free) awọn ipo. Ifamọ si ọrinrin tumọ si pe TaCl₅ ti wa ni ipamọ nigbagbogbo ati firanṣẹ sinu edidi, awọn apoti gbigbẹ.
Ninu nkan yii, a ṣawarimeji akọkọ awọn akori: akọkọ, awọn lilo akọkọ ti tantalum kiloraidi ni ile-iṣẹ ati iwadi; ati keji, bawo ni a ṣe ṣe TaCl₅ ati jade lati awọn ohun elo aise. Ifọrọwanilẹnuwo naa yoo wa si awọn alamọja ti kii ṣe alamọja, pẹlu awọn alaye ti o han gedegbe ati awọn aba ti ibi ti aworan atọka tabi tabili le ṣe iranlọwọ oye. Nibikibi ti o ba ṣeeṣe, a yoo tọka awọn orisun imọ-ẹrọ lati rii daju pe o peye, pẹlu alaye lati awọn iwe ọja pataki.
Awọn lilo pataki ti Tantalum kiloraidi
Tantalum pentachloride jẹ kemikali ti o wapọagbedemejiati ayase. Nitoripe o lagbaraLewis acid(olugba elekitironi-bata), TaCl₅ ti lo ni ọpọlọpọ awọn aati sintetiki ati awọn ilana ohun elo. Diẹ ninu awọn ohun elo bọtini pẹlu:
● Ayase ni iṣelọpọ Organic:TaCl₅ n ṣiṣẹ bi ayase elekitirofiki pupọ bii kiloraidi aluminiomu (AlCl₃). O ti wa ni lilo lati se igbelaruge specialized aati, fun apẹẹrẹ polymerizations tabiFriedel – Awọn iṣẹ-ọnàIru acylations ati alkylations. O ti wa ni iṣẹ bi ayase fun polycyclotrimerization ti awọn alkynes kan (awọn aati-polymer) ati ni ngbaradi awọn agbo ogun chloro-aryloxide.
● Precurors to tantalum oxides ati oxychlorides:Nitoripe TaCl₅ hydrolyzes si tantalum oxychloride (TaOCl₃) ati lẹhinna si tantalum pentoxide (Ta₂O₅), a maa n lo nigbagbogbo lati ṣe awọn ohun elo naa. Ta₂O₅ jẹ ohun elo afẹfẹ dielectric bọtini ti a lo ninu awọn agbara iye-giga ati awọn aṣọ. Ni iṣe, TaCl₅ le ṣe iyipada (nipa fifi omi kun tabi amonia) sinu awọn oxides tantalum mimọ pupọ tabi sinu ammonium oxychloride eyiti o jẹ ki a sọ di oxides. Ọna yii jẹ idi kan TaCl₅ jẹ ifunni ifunni to ṣe pataki fun ile-iṣẹ tantalum.
● Ifilọlẹ awọn ohun elo semikondokito:Ninu ile-iṣẹ microelectronics, TaCl₅ ni a lo bi gaasi iṣaaju funIṣalaye oru kẹmika (CVD)atiIsọdi Layer atomiki (ALD)ti tantalum-ti o ni awọn tinrin fiimu. Fún àpẹrẹ, TaCl₅ vapor ni a le ṣe pẹlu amonia tabi awọn pilasima nitrogen lati fi awọn fiimu tinrin ti tantalum nitride (TaN), ohun elo ti a lo bi idena itankale tabi elekiturodu ni awọn iyika ti a ṣepọ. O tun lo lati fi awọn fiimu tantalum pentoxide silẹ fun awọn agbara agbara. Iduroṣinṣin rẹ ni awọn agbegbe chlorine jẹ ki o jẹ apẹrẹ fun awọn ilana iwọn otutu giga wọnyi.
● Awọn ẹrọ itanna ati awọn alloys:Ni ipari, pupọ ti TaCl₅ ti a ṣe ni iyipada sitantalum irinfun lilo ninu itanna irinše. Tantalum capacitors – awọn capacitors kekere ti a lo ninu awọn foonu alagbeka, kọǹpútà alágbèéká, ati awọn ẹrọ itanna miiran - gbarale Ta₂O₅ mimọ-giga (ti o jade lati TaCl₅) bi dielectric. TaCl₅ funrararẹ jẹ okuta igbesẹ: o le dinku (fun apẹẹrẹ nipasẹ iṣuu soda tabi aluminiomu) lati mu erupẹ tantalum ti o dara, eyiti a ṣe sinu awọn agbara ati awọn alloy iwọn otutu giga. Ni kukuru, TaCl₅ jẹlominu ni lati ṣe tantalum irinati bayi si gbogbo tantalum kapasito ile ise. (Tabili tabi iwe sisan ti n ṣe akopọ iyipada ti TaCl₅ sinu irin, oxide, ati awọn ọja nitride le ṣe iranlọwọ fun awọn oluka lati wo oju-ọna wọnyi.)
Ni akojọpọ, tantalum pentachloride ni a lo nibikibi ti o nilo awọn agbo ogun tantalum mimọ tabi awọn fiimu. O jeki mejeejiOrganic kemistri lakọkọ(bi ayase ati chlorinating oluranlowo) atiawọn ilana ohun elo(iṣiro ti awọn fiimu, iṣelọpọ ti oxides). Gẹgẹbi data olupese, TaCl₅ “ṣe bi ohun elo ibẹrẹ fun awọn agbo ogun iṣupọ octahedral M₆ eti tuntun” ati pe o ni ipa ninu ṣiṣe tantalum (V) oxychloride ati pentoxide. Iseda elekitirofiliki (ife elekitironi), ti o jọra si ti awọn ayase ayebaye bii AlCl₃, ṣe afihan ipa rẹ ninu kemistri to ti ni ilọsiwaju.
Bawo ni Tantalum Chloride ti pese sile
Ṣiṣejade tantalum pentachloride jẹ pẹlu chlorinating tantalum ni diẹ ninu awọn fọọmu. Awọn ipa ọna akọkọ meji wa: chlorination ti tantalum irin, ati chlorination ti awọn agbo ogun tantalum (nigbagbogbo awọn oxides). Ni gbogbo awọn ọran, iṣesi gbọdọ ṣee ṣe ni agbegbe gbigbẹ, agbegbe ti ko ni atẹgun. Awọn ilana ipilẹ ni:
● chlorination taara ti irin tantalum:Irin tantalum ti o pin daradara (nigbagbogbo awọn ifasilẹ tabi lulú) jẹ kikan ni ṣiṣan ti gaasi chlorine. Ni awọn iwọn otutu ni ayika 170-250 °C, chlorine fesi pẹlu irin lati dagba TaCl₅ oru:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2 \,Ta + 5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5.
Idahun exothermic yii yarayara iyipada irin si kiloraidi. Ni iṣe, a gbe tantalum sinu ileru tabi riakito ati pe gaasi Cl₂ ti n ṣan lori rẹ ni iwọn otutu iṣakoso. Abajade TaCl₅ oru jẹ ki o di di olomi tabi ri to bi o ti n tutu. (Ọna ti o jọmọ nlo gaasi kiloraidi hydrogen (HCl) dipo Cl₂, ṣugbọn eyi nilo iwọn otutu ti o ga julọ - ni ayika 400 °C - lati wakọ iṣesi naa.)
● chlorination aiṣe-taara (lati awọn oxides):Nigbagbogbo, irin tantalum mimọ-giga ko wa ni imurasilẹ tabi jẹ gbowolori pupọ. Dipo, eniyan le bẹrẹ pẹlu tantalum pentoxide (Ta₂O₅), eyiti o pọ ni awọn ifọkansi irin. Ta₂O₅ le ṣe iyipada si TaCl₅ nipa lilo aṣoju chlorinating gẹgẹbithionyl kiloraidi (SOCl₂). Idahun ni:
Ta2O5+5 SOCl2→240∘C2 TaCl5+5 SO2.\text{Ta}_2\text{O}_5 + 5\,SOCl_2 \xrightarrow{240^\circ\text{C}} 2\,TaCl_5 + 5\,SO_2.
Ni ọna yii, Ta₂O₅ to lagbara ti wa ni idapọ pẹlu omi SOCl₂ ati ki o gbona (ni ayika 240 °C). SOCl₂ ni imunadoko ni iyipada ohun afẹfẹ si kiloraidi, ti n ṣejade gaasi imi-ọjọ imi-ọjọ bi iṣelọpọ kan. Ọna aiṣe-taara yii wulo nigbati o n ṣiṣẹ pẹlu awọn lulú oxide ati pe o le mu TaCl₅ mimọ pupọ.
Mejeeji awọn ọna loke gbe awọnTaCl₅ gaasi, eyiti lẹhinna gbọdọ jẹdi ati wẹ. Ni iṣe, gaasi ti o ni chlorine ti wa ni tutu ki TaCl₅ liquefies (ojuami farabale ~ 239 °C). Distillation ni igbagbogbo lo lati ya TaCl₅ kuro ninu eyikeyi aimọ tabi awọn ohun elo sisun kekere. Fun apẹẹrẹ, nigbati o ba n ṣepọ ninu laabu kan, eniyan le kọja gaasi nipasẹ pakute tutu tabi ọpọlọpọ awọn condensers. Lẹhin isọdọkan, ọja naa ti gbẹ (o gbona rọra labẹ igbale) lati yọ awọn itọpa ọrinrin kuro. Eleyi a mu abajade ti o ga-mimọ funfun ri to. (Atabiliakopọ awọn ọna iṣelọpọ wọnyi - awọn ifasilẹ atokọ, awọn ipo, ati awọn ọja - le ṣe iranlọwọ lati ṣe afiwe awọn ipa-ọna ni ẹgbẹ-ẹgbẹ.)
● Iyọkuro ile-iṣẹ lati irin:Ni iwọn nla, tantalum nigbagbogbo gba lati awọn ohun alumọni bi tantalite tabi coltan, eyiti o ni awọn tantalum mejeeji ati awọn oxides niobium. Ninu ilana ile-iṣẹ kan, ifọkansi irin ti wa ni idapọmọra pẹlu erogba (coke) a si fesi pẹlu gaasi chlorine ni iwọn otutu giga. Carbochlorination yii ṣe iyipada awọn oxides sinu awọn kiloraidi iyipada. Lákọ̀ọ́kọ́, àdàpọ̀ titanium, niobium, àti tantalum chlorides ń hù, ó sì ń pò mọ́ omi kan tí wọ́n ń pè ní “titanium-niobium-tantalum oxichloride.” Omi yii jẹ distilled ni apakan: titanium tetrachloride akọkọ (TiCl₄) ti yọkuro (farabalẹ 136 °C), nlọ pupọ julọ niobium ati tantalum chlorides. Apapọ ti o ku lẹhinna jẹ chlorinated siwaju sii (ti o ba nilo) lati yi eyikeyi oxychlorides pada si awọn pentachlorides. Nikẹhin, niobium kiloraidi (NbCl₅) ati tantalum kiloraidi (TaCl₅) ni a yapa nipasẹ distillation ida, niwon TaCl₅ õwo ni 239 °C ati NbCl₅ ni 248 °C. Abajade ipari jẹ mimọ TaCl₅. TaCl₅ yii nigbagbogbo ni idahun pẹlu amonia olomi lati ṣafẹri ammonium tantalum fluoride tabi oxychloride, eyiti o jẹ lori calcination ti o nmu Ta₂O₅ ultra-pure. Ni pataki, TaCl₅ ṣiṣẹ bi agbedemeji ni isọdọtun tantalum lati awọn irin rẹ. Aiwe sisanṣe apejuwe awọn igbesẹ wọnyi - lati erupẹ aise si TaCl₅ si oxide - yoo jẹ iwulo fun awọn oluka lati wo ilana ilana ile-iṣẹ naa.
Ni akojọpọ, tantalum kiloraidi jẹ iṣelọpọ nipasẹ halogenation ti tantalum irin tabi awọn agbo ogun. Klorination taara ti irin Ta pẹlu Cl₂ jẹ ọna lab ti o rọrun julọ, lakoko ti awọn ilana ile-iṣẹ nigbagbogbo lo chlorination otutu otutu ti awọn ifọkansi tantalum oxide pẹlu erogba (carbochlorination) tabi pẹlu awọn aṣoju chlorinating miiran. Gaseous TaCl₅ jẹ ki o di distilled ati distilled si mimọ giga. Ni pataki, akọsilẹ imọ-ẹrọ olupese kan tẹnu mọ pe TaCl₅ ni a lo ni “chlorination ti awọn nkan Organic” ati bi “agbedemeji kemikali” ni iṣelọpọ irin tantalum mimọ, ti n tẹnumọ ipa rẹ bi mejeeji reagent ati agbedemeji bọtini kan.
Lakotan
Tantalum kiloraidi(TaCl₅) jẹ agbedemeji kemikali bọtini ni ile-iṣẹ tantalum. O ti wa ni lilo lọpọlọpọ bi aohun elo ti o berelati ṣe awọn agbo ogun tantalum miiran (oxides, nitrides, awọn irin) ati ṣiṣẹ bi aLewis acid ayaseni specialized kemikali aati. Awọn ohun elo ti o wọpọ wa lati ẹrọ itanna (awọn capacitors tantalum, awọn fiimu tinrin semikondokito) si iṣelọpọ Organic to ti ni ilọsiwaju. Nitoripe TaCl₅ jẹ ọrinrin-kókó ati ibajẹ, mimu mu nilo awọn ipo gbigbẹ ti o muna.
Isejade ti TaCl₅ kan pẹlu chlorinating tantalum ni ọna kan. Ninu laabu, eyi tumọ si fesi Ta irin tabi oxide pẹlu chlorine (tabi awọn orisun chlorine). Ni ile-iṣẹ, o tumọ si lilo chlorination otutu otutu ti awọn ifọkansi irin, nigbagbogbo pẹlu erogba, atẹle nipa distillation. Gbogbo awọn ipa-ọna nilo isọsọ ṣọra lati ya sọtọ TaCl₅ mimọ ati yọkuro awọn ọja nipasẹ.
Oye mejeji awọnnloatigbóògì awọn ọnati tantalum kiloraidi jẹ pataki fun riri ipa rẹ ninu imọ-ẹrọ ode oni. Nipa sisọpọ awọn alaye iṣelọpọ kemikali pẹlu awọn ohun elo ti o wulo (ati pese awọn iranlọwọ wiwo nibiti o ṣe iranlọwọ), awọn oluka le rii bii eyi ti o dabi ẹnipe aibikita ni otitọ linchpin ti awọn ohun elo ti o da lori tantalum ni ẹrọ itanna, kemistri, ati kọja.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Karun-30-2025