Chlorid tantaličný

Chlorid tantaličný
Krystalová struktura chloridu tantaličného
Obecné
Systematický názevChlorid tantaličný
Anglický názevTantalum(V) chloride
Německý názevTantal(V)-chlorid
Sumární vzorecTaCl5
Vzhlednažloutlá pevná látka
Identifikace
Registrační číslo CAS7721-01-9
PubChem24394
SMILESCl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI1S/5ClH.Ta/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5
Vlastnosti
Molární hmotnost358,213 g/mol
Teplota tání216 °C
Teplota varu239,4 °C (rozklad)
Hustota3,68 g.cm−3
Rozpustnost ve voděhydrolyzuje
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Některá data mohou pocházet z datové položky.

Chlorid tantaličný, TaCl5, je nažloutlá pevná látka.[1] Je to výhodná výchozí látka pro přípravu jiných sloučenin tantalu.[2] V přítomnosti vody hydrolyzuje za vzniku TaOCl3 nebo až oxidu tantaličného (Ta2O5).[2] Proto je nutné s ním manipulovat v ochranné atmosféře.

Struktura

Krystaluje v monoklinické prostorové grupě C2/m.[3] Základní jednotkou je dvojice oktaedrů TaCl6 sdílejících hranu, atomy tantalu jsou propojeny chloridovými můstky.[2] Dimerní strukturu si zachovává i v roztoku s nekomplexujícími rozpouštědly a z velké části i v tavenině. V plynném skupenství je tvořen monomerem, ten má tvar trigonální bipyramidy.[1][2]

Fyzikální vlastnosti

Rozpustnost chloridu tantaličného mírně roste v sérii aromatických uhlovodíků:

benzen < toluen < m-xylen < mesitylen

Míra rozpustnosti se odráží v intenzitě zabarvení vzniklých roztoků. Méně rozpustný než v arenech je v cyklohexanu a tetrachlormethanu. Roztoky chloridu tantaličného mají nízkou vodivost, což je důkazem nízké míry disociace.

Chlorid tantaličný je možné čistit sublimací.

Příprava

Chlorid tantaličný lze připravit reakcí práškového tantalu s plynným chlorem při teplotách mezi 170 a 250 °C nebo s chlorovodíkem při teplotě 400 °C:[4]

2 Ta + 5 Cl2 → 2 TaCl5
2 Ta + 10 HCl → 2 TaCl5 + 5 H2

Další možností je reakce oxidu tantaličného s chloridem thionylu při teplotě 240 °C:[2][5]

Ta2O5 + 5 SOCl2 → 2 TaCl5 + 5 SO2

Chlorid tantaličný je dostupný i komerčně, ale často je kontaminován TaOCl3, který vzniká hydrolýzou.

Reakce

Chlorid tantaličný je elektrofilní a dokáže katalyzovat Friedelovy-Craftsovy alkylace a acylace. S Lewisovými bazemi vytváří adukty.

Tvorba aduktů

Vytváří stabilní komplexy s ethery:

TaCl5 + R2O → TaCl5(OR2) (R = Me, Et)

Reakcí s chloridem fosforečným a chloridem fosforylu vzniká iontový komplex, chlorid fosforečný vystupuje jako donor chloridu, zatímco se chlorid fosforylu koordinuje k tantalu kyslíkovým atomem:

TaCl5 + PCl5 → [PCl +
4
 ][TaCl -
6
 ]
TaCl5 + POCl3 → [TaCl5(OPCl3)]

S terciárními aminy poskytuje krystalické adukty:

TaCl5 + 2 R3N → [TaCl5(NR3)]

Záměna chloridů

Reakce s nadbytkem trifenylfosfinoxidu poskytuje za laboratorní teploty oxid-chlorid:

TaCl5 + 3 OPPh3 → [TaOCl3(OPPh3)]x ...

Reakcí se sloučeninami s OH skupinou vznikají chloridy-alkoxidy tantaličné:

TaCl5 + 3 HOEt → TaCl2(OEt)3 + 3 HCl

V přítomnosti amoniaku, který vystupuje jako akceptor chlorovodíku vzniká až Ta(OEt)5.

Podobně reaguje s roztokem methoxidu lithného v bezvodém methanolu:

TaCl5 + 4 LiOMe → Ta(OMe)4Cl + 4 LiCl

Redukce

Struktura oktaedrického klastru [Ta6Cl18]4−

Redukcí chloridu tantaličného pomocí Ga[GaCl4] získáme iontové nebo neutrální klastry [Ta6Cl18]4− a [Ta6Cl14](H2O)4.[6]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Tantalum(V) chloride na anglické Wikipedii.

  1. a b GREENWOOD, Norman Neill. Chemie prvků. Sv. 1.. 1. vyd. vyd. Praha: Informatorium 793 s., 1 příl s. ISBN 80-85427-38-9, ISBN 978-80-85427-38-7. S. 1221–1226. 
  2. a b c d e HOUSECROFT, Catherine; SHARPE, Alan. Anorganická chemie. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2014. 1119 s. ISBN 978-0273-74275-3. S. 773. 
  3. RABE, Susanne; MÜLLER, Ulrich. Crystal structure of tantalum pentachloride, (TaCl5)2. Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures. 2000-01-01, roč. 215, čís. 1, s. 1–2. Dostupné online [cit. 2023-05-16]. ISSN 2197-4578. DOI 10.1515/ncrs-2000-0102. 
  4. YOUNG, Ralph C.; BRUBAKER, Carl H. Reaction of Tantalum with Hydrogen Chloride, Hydrogen Bromide and Tantalum Pentachloride; Action of Hydrogen on Tantalum Pentachloride. Journal of the American Chemical Society. 1952-10, roč. 74, čís. 19, s. 4967–4967. Dostupné online [cit. 2023-05-17]. ISSN 0002-7863. DOI 10.1021/ja01139a524. (anglicky) 
  5. THERON, Thomas Arnoldus. Quantification of tantalum in series of tantalum-containing compounds [online]. [cit. 2023-05-17]. S. 27. Dostupné v archivu pořízeném dne 2023-05-17. 
  6. DURAISAMY, Thirumalai; HAY, Daniel N. T.; MESSERLE, Louis. Octahedral Hexatantalum Halide Clusters. Příprava vydání Gregory S. Girolami, Alfred P. Sattelberger. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. Dostupné online. ISBN 978-1-118-74499-4, ISBN 978-1-118-74487-1. DOI 10.1002/9781118744994.ch1. S. 1–8. DOI: 10.1002/9781118744994.ch1. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

TaCl5structure.jpg
(c) Materialscientist at en.wikipedia, CC BY-SA 3.0
TaCl5. Green atoms are chlorine
Journal = ZKNSFT, Year = 2000, Volume = 215, Page = 1–2, Authors = Rabe S., Müller U.
EntryWithCollCode26094.png
Autor: Smokefoot, Licence: CC BY-SA 4.0
Ta6Cl18]2- from The Crystal Structure of H2 (Ta6 Cl18) (H2 O)6 Thaxton, C.B.; Jacobson, R.A. Inorganic Chemistry (1971) 10, (*) p1460-p1463