Хлорид тантала(V) , также известный как пентахлорид тантала , представляет собой неорганическое соединение с формулой TaCl 5 . Он имеет форму белого порошка и обычно используется в качестве исходного материала в химии тантала . Он легко гидролизуется с образованием оксихлорида тантала(V) (TaOCl 3 ) и, в конечном итоге, пентаоксида тантала (Ta 2 O 5 ); для этого необходимо, чтобы его синтезировали и манипулировали им в безводных условиях, используя безвоздушные методы .
TaCl 5 кристаллизуется в моноклинной пространственной группе C 2/ m . [2] Десять атомов хлора образуют пару октаэдров, имеющих общее ребро. Атомы тантала занимают центры октаэдров и соединены двумя хлормостиковыми лигандами . Димерная структура сохраняется в некомплексообразующих растворителях и в значительной степени в расплавленном состоянии. Однако в парообразном состоянии TaCl 5 является мономером . Этот мономер имеет тригонально-бипирамидальную структуру , как и у PCl 5 . [3]
Растворимость пентахлорида тантала несколько увеличивается для следующего ряда ароматических углеводородов :
Это выражается в углублении цвета растворов от бледно-желтого до оранжевого. Пентахлорид тантала менее растворим в циклогексане и четыреххлористом углероде, чем в ароматических углеводородах. Известно также, что такие растворы пентахлорида тантала являются плохими проводниками электричества, что указывает на низкую ионизацию. TaCl 5 очищают сублимацией , получая белые иглы.
Пентахлорид тантала можно получить путем взаимодействия порошкообразного металлического тантала с газообразным хлором при температуре от 170 до 250 °C. Эту реакцию также можно провести с использованием HCl при температуре 400 °C. [4]
Его также можно получить реакцией пентаоксида тантала и тионилхлорида при 240 ° C.
Tantalum pentachloride is commercially available, however samples can be contaminated with tantalum(V) oxychloride (TaOCl3), formed by hydrolysis.
TaCl5 is electrophilic and it behaves like a Friedel–Crafts catalyst, similar to AlCl3. It forms adducts with a variety of Lewis bases.[5]
TaCl5 forms stable complexes with ethers:
TaCl5 also reacts with phosphorus pentachloride and phosphorus oxychloride, the former as a chloride donor and the latter serves as a ligand, binding through the oxygen:
Tantalum pentachloride reacts with tertiary amines to give crystalline adducts.
Tantalum pentachloride reacts at room temperature with an excess of triphenylphosphine oxide to give oxychlorides:
The presumed initial formation of adducts between TaCl5 and hydroxyl compounds such as alcohols, phenols and carboxylic acids is followed immediately by the elimination of hydrogen chloride and the formation of Ta–O bonds:
In the presence of ammonia as a HCl acceptor, all five chloride ligands are displaced with formation of Ta(OEt)5. Similarly TaCl5 reacts with lithium methoxide in anhydrous methanol to form related methoxy derivatives:
Ammonia will displace most of the chloride ligands from TaCl5 to give a cluster. Chloride is displaced more slowly by primary or secondary amines but the replacement of all five chloride centers by amido groups has been achieved by the use of lithium dialkylamides, as illustrated by the synthesis of pentakis(dimethylamido)tantalum:
With alcohols, the pentachloride reacts to give alkoxides. As shown for the preparation of tantalum(V) ethoxide, such reactions are often conducted in the presence of base:
Tantalum pentachloride is reduced by nitrogen heterocycles such as pyridine.
Reduction of tantalum(V) chloride gives anionic and neutral clusters including [Ta6Cl18]4− and [Ta6Cl14](H2O)4.[6]
