Оксид тантала(V)

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

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
Рег. номер EINECS	215-238-2
SMILES	O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O
InChI	InChI=1S/5O.2Ta/q5*-2;2*+5 BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	55987
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Получение

• Сжигание тантала в кислороде:

${\mathsf {4Ta+5O_{2}\ {\xrightarrow {600^{o}C}}\ 2Ta_{2}O_{5}}}$

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

${\mathsf {2TaF_{5}+5H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ Ta_{2}O_{5}\downarrow +10HF}}$

${\mathsf {2TaCl_{5}+5H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ Ta_{2}O_{5}\downarrow +10HCl}}$

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:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}+14HF\ {\xrightarrow {}}\ 2H_{2}[TaF_{7}]+5H_{2}O}}$

• С фторидом калия в разбавленной плавиковой кислотой:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}+4KF+10HF\ {\xrightarrow {}}\ 2K_{2}[TaF_{7}]\downarrow +5H_{2}O}}$

• Реагирует с растворами щелочей:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}\ {\xrightarrow {NaOH}}\ Na_{8}[Ta_{6}O_{19}]}}$

• Реагирует при сплавлении с гидроксидами щелочных металлов:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}+2NaOH\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ 2(NaTa)O_{3}+H_{2}O}}$

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}+10Cl_{2}+5C\ {\xrightarrow {300-350^{o}C}}\ 2TaCl_{5}+5CCl_{2}O}}$

• При сильном нагревании реагирует с хлором:

${\mathsf {2Ta_{2}O_{5}+10Cl_{2}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 4TaCl_{5}+5O_{2}}}$

• При сильном нагревании реагирует с хлористым водородом:

${\mathsf {Ta_{2}O_{5}+10HCl\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2TaCl_{5}+5H_{2}O}}$

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.