Гептафторотанталат калия — неорганическое соединение с формулой K2 [ TaF7 ] . Это калиевая соль аниона гептафторотанталата [ TaF7 ] 2− . Это белое водорастворимое твердое вещество является промежуточным продуктом при очистке тантала из его руд и предшественником металла. [2]
Гептафторотанталат калия является промежуточным продуктом в промышленном производстве металлического тантала. Его производство включает выщелачивание танталовых руд, таких как колумбит и танталит , плавиковой кислотой и серной кислотой для получения водорастворимого гептафторотанталата водорода. [2]
Этот раствор подвергается ряду стадий экстракции жидкость-жидкость для удаления металлических примесей (в первую очередь ниобия ) перед обработкой фторидом калия для получения K2 [ TaF7 ] .
Плавиковая кислота является как едкой, так и токсичной, что делает ее непривлекательной для работы; поэтому было разработано несколько альтернативных процессов для мелкомасштабного синтеза. Гептафторотанталат калия может быть получен как безводным, так и мокрым методом. Безводный метод включает реакцию оксида тантала с гидродифторидом калия или гидродифторидом аммония в соответствии со следующим уравнением: [1] [3]
Метод был первоначально описан Берцелиусом . [4]
K 2 [TaF 7 ] также может быть осажден из растворов в плавиковой кислоте при условии, что концентрация HF ниже примерно 42%. Растворы с более высокой концентрацией HF дают гексафторотанталат калия [KTaF 6 ]. Соль калия также может быть осаждена из раствора пентахлорида тантала в плавиковой кислоте :
Гептафторотанталат калия существует по крайней мере в двух полиморфах . α-K 2 [TaF 7 ] является наиболее распространенной формой и кристаллизуется в моноклинной пространственной группе P 2 1 /c . Структура состоит из звеньев [TaF 7 ] 2− , соединенных ионами калия. Полиэдры [TaF 7 ] 2− можно описать как моношапочные тригональные призмы с атомом шапки, расположенным на одной из прямоугольных граней. Атомы калия 9-координированы и могут рассматриваться как искаженные моношапочные квадратные призмы . С точки зрения координационной сферы тяжелого металла гептафторониобат калия похож на соль тантала. [5]
При температуре выше 230 °C он преобразуется в β-K 2 [TaF 7 ], который является орторомбическим (пространственная группа: P nma). Эта структура также состоит из ионов калия и комплексного аниона [TaF 7 ] 2− . Структура 7-координированных [TaF 7 ] 2− единиц по существу не меняется. Однако атомы калия теперь существуют в 2 окружениях, где они координируются либо с 11, либо с 8 атомами фтора. [6] [7]
K 2 [TaF 7 ] в основном используется для получения металлического тантала путем восстановления натрием . Это происходит при температуре около 800 °C в расплавленной соли и протекает через ряд потенциальных путей. [8]
K 2 [TaF 7 ] подвержен гидролизу. Например, кипящий водный раствор K 2 [TaF 7 ] дает оксифторотанталат калия (K 2 Ta 2 O 3 F 6 ), известный как « соль Мариньяка ». Для предотвращения гидролиза и соосаждения оксифторотанталата калия к раствору добавляют небольшой избыток HF.