El cloruro de tantalio (V) , también conocido como pentacloruro de tantalio , es un compuesto inorgánico con la fórmula TaCl 5 . Toma la forma de un polvo blanco y se usa comúnmente como material de partida en la química del tantalio . Se hidroliza fácilmente para formar oxicloruro de tantalio (V) (TaOCl 3 ) y finalmente pentóxido de tantalio (Ta 2 O 5 ); esto requiere que sea sintetizado y manipulado en condiciones anhidras , utilizando técnicas sin aire .
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Nombres | |
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Nombres IUPAC Cloruro de tantalio (V) Pentacloruro de tantalio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.028.869 ![]() |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
TaCl 5 | |
Masa molar | 358,213 g / mol |
Apariencia | cristales monoclínicos blancos [1] |
Densidad | 3,68 g / cm 3 |
Punto de fusion | 216 ° C (421 ° F; 489 K) |
Punto de ebullición | 239,4 ° C (462,9 ° F; 512,5 K) (se descompone) |
reacciona | |
Solubilidad | cloroformo , CCl 4 |
+140,0 × 10 −6 cm 3 / mol | |
Estructura | |
Monoclínico , MS72 | |
C2 / m, No. 12 | |
Termoquímica | |
Entropía molar estándar ( S | 221,75 J K −1 mol −1 |
-858,98 kJ / mol | |
Peligros | |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 1900 mg / kg (oral, rata) |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Fluoruro de tantalio (V) Bromuro de tantalio (V) Yoduro de tantalio (V) |
Otros cationes | Cloruro de vanadio (IV) Cloruro de niobio (V) |
Compuestos relacionados | Cloruro de tantalio (III) , Cloruro de tantalio (IV) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
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Referencias de Infobox | |
Estructura
TaCl 5 cristaliza en el grupo espacial monoclínico C 2 / m . [2] Los diez átomos de cloro definen un par de octaedros que comparten un borde común. Los átomos de tantalio ocupan los centros de los octaedros y están unidos por dos ligandos puente de cloro . La estructura dimérica se retiene en disolventes no complejantes y, en gran medida, en estado fundido. En el estado de vapor, sin embargo, TACL 5 es monomérica . Este monómero adopta una estructura bipiramidal trigonal , como la del PCl 5 . [3]
Propiedades físicas
La solubilidad del pentacloruro de tantalio aumenta ligeramente para la siguiente serie de hidrocarburos aromáticos :
- benceno < tolueno < m -xileno < mesitileno
Esto se refleja en la profundización del color de las soluciones de amarillo pálido a naranja. El pentacloruro de tantalio es menos soluble en ciclohexano y tetracloruro de carbono que en los hidrocarburos aromáticos. También se sabe que tales soluciones de pentacloruro de tantalio son malos conductores de electricidad, lo que indica poca ionización. El TaCl 5 se purifica por sublimación para dar agujas blancas.
Síntesis
El pentacloruro de tantalio se puede preparar haciendo reaccionar tantalio metálico en polvo con cloro gaseoso entre 170 y 250 ° C. Esta reacción también se puede realizar usando HCl a 400 ° C. [4]
- 2 Ta + 5 Cl 2 → 2 TaCl 5
- 2 Ta + 10 HCl → 2 TaCl 5 + 5 H 2
También se puede preparar mediante una reacción entre pentóxido de tantalio y cloruro de tionilo a 240 ° C.
- Ta 2 O 5 + 5 SOCl 2 → 2 TaCl 5 + 5 SO 2
El pentacloruro de tantalio está disponible comercialmente, sin embargo, las muestras pueden estar contaminadas con oxicloruro de tantalio (V) (TaOCl 3 ), formado por hidrólisis.
Reacciones
El TaCl 5 es electrofílico y se comporta como un catalizador de Friedel-Crafts , similar al AlCl 3 . Forma aductos con una variedad de bases de Lewis . [5]
Aductos simples
TaCl 5 forma complejos estables con éteres :
- TaCl 5 + R 2 O → TaCl 5 (O 2 ) (R = Me, Et)
El TaCl 5 también reacciona con el pentacloruro de fósforo y el oxicloruro de fósforo , el primero como donante de cloruro y el segundo como ligando, uniéndose a través del oxígeno:
- TaCl 5 + PCl 5 → [ PCl+
4] [ TaCl-
6] - TACL 5 + OPCl 3 → [TACL 5 (OPCl 3 )]
El pentacloruro de tantalio reacciona con aminas terciarias para dar aductos cristalinos.
- TaCl 5 + 2 R 3 N → [TaCl 5 (NR 3 )]
Reacciones de desplazamiento de cloruro
El pentacloruro de tantalio reacciona a temperatura ambiente con un exceso de óxido de trifenilfosfina para dar oxicloruros:
- TaCl 5 + 3 OPPh 3 → [TaOCl 3 (OPPh 3 )] x ...
La presunta formación inicial de aductos entre TaCl 5 y compuestos hidroxílicos como alcoholes , fenoles y ácidos carboxílicos es seguida inmediatamente por la eliminación del cloruro de hidrógeno y la formación de enlaces Ta – O:
- TaCl 5 + 3 HOEt → TaCl 2 (OEt) 3 + 3 HCl
En presencia de amoníaco como aceptor de HCl , los cinco ligandos de cloruro se desplazan con la formación de Ta (OEt) 5 . De manera similar, TaCl 5 reacciona con metóxido de litio en metanol anhidro para formar derivados metoxi relacionados:
- TaCl 5 + 4 LiOMe → Ta (OMe) 4 Cl + 4 LiCl
El amoníaco desplazará la mayoría de los ligandos de cloruro de TaCl 5 para formar un grupo. El cloruro se desplaza más lentamente por las aminas primarias o secundarias, pero el reemplazo de los cinco centros de cloruro por grupos amido se ha logrado mediante el uso de dialquilamidas de litio, como lo ilustra la síntesis de pentakis (dimetilamido) tantalio :
- TaCl 5 + 5 LiNMe 2 → Ta (NMe 2 ) 5
Con los alcoholes, el pentacloruro reacciona para dar alcóxidos . Como se muestra para la preparación de etóxido de tantalio (V) , tales reacciones a menudo se llevan a cabo en presencia de una base:
- 10 EtOH + Ta 2 Cl 10 + 10 NH 3 → Ta 2 (OEt) 10 + 10 NH 4 Cl
El pentacloruro de tantalio se reduce mediante heterociclos de nitrógeno como la piridina .
Reducción
La reducción del cloruro de tantalio (V) da como resultado grupos aniónicos y neutros que incluyen [Ta 6 Cl 18 ] 4− y [Ta 6 Cl 14 ] (H 2 O) 4 . [6]
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Referencias
- ^ Lide, David R., ed. (2006). Manual CRC de Química y Física (87ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
- ^ Rabe, Susanne; Müller, Ulrich (2000). "Estructura cristalina del pentacloruro de tantalio, (TaCl 5 ) 2 " . Z. Kristallogr. - Nuevo Cryst. Struct. 215 (1): 1–2. doi : 10.1515 / ncrs-2000-0102 .
- ^ F. Fairbrother (1967). La química del niobio y el tantalio . Elsevier.
- ^ Young, Ralph C .; Brubaker, Carl H. (1952). "Reacción del tantalio con cloruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno y pentacloruro de tantalio; Acción del hidrógeno sobre pentacloruro de tantalio". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 74 (19): 4967. doi : 10.1021 / ja01139a524 .
- ^ FA Cotton , G. Wilkinson , Química inorgánica avanzada (4a ed.), Wiley, Nueva York, 1980 .
- ^ Duraisamy, Thirumalai; Hay, Daniel NT; Messerle, Louis (2014). "Racimos octaédricos de haluro de hexatantalio". Síntesis inorgánicos: Volumen 36 . Síntesis inorgánica. 36 . págs. 1–8. doi : 10.1002 / 9781118744994.ch1 . ISBN 9781118744994.
- ^ Thaxton, CB; Jacobson, RA (1971). "La estructura cristalina de H 2 (Ta 6 Cl 18 ) (H 2 O) 6 ". Química inorgánica . 10 : 1460-1463. doi : 10.1021 / ic50101a029 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
Otras lecturas
- Ozin, GA; Walton, RA (1970). "Espectros y estructuras vibratorias de los complejos 1: 1 de niobio y tantalio, pentacloruros y pentabromuro de tantalio con aceto-, perdeuterioaceto- y propionitrilos en los estados sólido y solución y un análisis vibracional de las especies MX 5 , NC · CY 3 ( Y = H o D) ". J. Chem. Soc. A : 2236–2239. doi : 10.1039 / j19700002236 .
- Bullock, JI; Parrett, FW; Taylor, Nueva Jersey (1973). "Algunos complejos de haluro metálico-haluro de fósforo-haluro de alquilo. Parte II. Reacciones con pentacloruros de niobio y tantalio y hexacloruro de tungsteno". J. Chem. Soc., Dalton Trans. (5): 522–524. doi : 10.1039 / DT9730000522 .
- Đorđević, C .; Katović, V. (1970). "Complejos de coordinación de niobio y tantalio. Parte VIII. Complejos de niobio (IV), niobio (V) y tántalo (V) con ligandos mixtos de oxo, halógeno, alcoxi y 2,2'-bipiridilo". J. Chem. Soc. A : 3382–3386. doi : 10.1039 / j19700003382 .
- Cowley, A .; Fairbrother, F .; Scott, N. (1958). "Los haluros de niobio (columbio) y tantalio. Parte V. Complejos de éter dietílico de los pentacloruros y pentabromuros; la solubilidad del pentayoduro de tantalio en éter". J. Chem. Soc. : 3133–3137. doi : 10.1039 / JR9580003133 .
enlaces externos
- Base de datos de referencia estándar del NIST