Оксид тантала(V)

Оксид тантала​(V)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид тантала​(V)​
Традиционные названия	Окись тантала, пентаоксид тантала
Хим. формула	Ta2O5
Физические свойства
Состояние	белые кристаллы
Молярная масса	441,87 г/моль
Плотность	8,235 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1787; 1887; 1890 °C
Мол. теплоёмк.	134,9 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-2047,2 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	1314-61-0
PubChem	518172
SMILES	O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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

Получение

• Сжигание тантала в кислороде:

[math]\displaystyle{ \mathsf{4Ta + 5O_2 \ \xrightarrow{600^oC}\ 2Ta_2O_5 } }[/math]

• Гидролиз фторида тантала(V) или хлорида тантала(V):

[math]\displaystyle{ \mathsf{2TaF_5 + 5H_2O \ \xrightarrow{}\ Ta_2O_5\downarrow + 10HF } }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{2TaCl_5 + 5H_2O \ \xrightarrow{}\ Ta_2O_5\downarrow + 10HCl } }[/math]

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 является более реакционноспособным. После прокаливания (выше 600°С) становится химически пассивным.

Химические свойства

• Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 + 14HF \ \xrightarrow{}\ 2H_2[TaF_7] + 5H_2O } }[/math]

• С фторидом калия в разбавленной плавиковой кислотой:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 + 4KF + 10HF \ \xrightarrow{}\ 2K_2[TaF_7]\downarrow + 5H_2O } }[/math]

• Реагирует с растворами щелочей:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 \ \xrightarrow{NaOH}\ Na_8[Ta_6O_{19}] } }[/math]

• Реагирует при сплавлении с гидроксидами щелочных металлов:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 + 2NaOH \ \xrightarrow{500^oC}\ 2(NaTa)O_3 + H_2O } }[/math]

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 + 10Cl_2 + 5C \ \xrightarrow{300-350^oC}\ 2TaCl_5 + 5CCl_2O } }[/math]

• При сильном нагревании реагирует с хлором:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2Ta_2O_5 + 10Cl_2 \ \xrightarrow{1000^oC}\ 4TaCl_5 + 5O_2 } }[/math]

• При сильном нагревании реагирует с хлористым водородом:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Ta_2O_5 + 10HCl \ \xrightarrow{1000^oC}\ 2TaCl_5 + 5H_2O } }[/math]

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.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.