டான்டலம் குளோரைடு: பயன்கள் மற்றும் உற்பத்தி

டான்டலம் குளோரைடு எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது

டான்டலம் பென்டாக்ளோரைடை உற்பத்தி செய்வது டான்டலத்தை ஏதோ ஒரு வடிவத்தில் குளோரினேற்றம் செய்வதை உள்ளடக்கியது. இரண்டு முக்கிய வழிகள் உள்ளன: டான்டலம் உலோகத்தின் குளோரினேஷன் மற்றும் டான்டலம் சேர்மங்களின் (பொதுவாக ஆக்சைடுகள்) குளோரினேஷன். எல்லா சந்தர்ப்பங்களிலும், எதிர்வினை வறண்ட, ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழலில் செய்யப்பட வேண்டும். அடிப்படை செயல்முறைகள்:

● உலோக டான்டலத்தின் நேரடி குளோரினேஷன்:நன்றாகப் பிரிக்கப்பட்ட டான்டலம் உலோகம் (பெரும்பாலும் உறைகள் அல்லது தூள்) குளோரின் வாயுவின் நீரோட்டத்தில் சூடேற்றப்படுகிறது. சுமார் 170–250 °C வெப்பநிலையில், குளோரின் உலோகத்துடன் வினைபுரிந்து TaCl₅ ஆவியை உருவாக்குகிறது:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2\,Ta + 5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5.
இந்த வெப்ப உலை வினையானது உலோகத்தை விரைவாக குளோரைடாக மாற்றுகிறது. நடைமுறையில், டான்டலம் ஒரு உலை அல்லது உலையில் வைக்கப்பட்டு, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலையில் அதன் மீது Cl₂ வாயு செலுத்தப்படுகிறது. இதன் விளைவாக வரும் TaCl₅ நீராவி பின்னர் குளிர்ச்சியடையும் போது ஒரு திரவமாகவோ அல்லது திடப்பொருளாகவோ ஒடுக்கப்படுகிறது. (தொடர்புடைய ஒரு முறை Cl₂ க்கு பதிலாக ஹைட்ரஜன் குளோரைடு வாயுவை (HCl) பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் இதற்கு எதிர்வினையை இயக்க அதிக வெப்பநிலை - சுமார் 400 °C - தேவைப்படுகிறது.)

● மறைமுக குளோரினேஷன் (ஆக்சைடுகளிலிருந்து):பெரும்பாலும், அதிக தூய்மை கொண்ட டான்டலம் உலோகம் உடனடியாகக் கிடைக்காது அல்லது மிகவும் விலை உயர்ந்தது. அதற்கு பதிலாக, தாது செறிவுகளில் ஏராளமாகக் காணப்படும் டான்டலம் பென்டாக்சைடு (Ta₂O₅) உடன் தொடங்கலாம். குளோரினேட்டிங் முகவரைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் Ta₂O₅ ஐ TaCl₅ ஆக மாற்றலாம், எடுத்துக்காட்டாகதயோனைல் குளோரைடு (SOCl₂). வினை:
Ta2O5+5 SOCl2→240∘C2 TaCl5+5 SO2.\text{Ta}_2\text{O}_5 + 5\,SOCl_2 \xrightarrow{240^\circ\text{C}} 2\,TaCl_5 + 5\,SO_2.
இந்த முறையில், திடமான Ta₂O₅ திரவ SOCl₂ உடன் கலந்து (சுமார் 240 °C) சூடாக்கப்படுகிறது. SOCl₂ ஆக்சைடை திறம்பட குளோரைடாக மாற்றி, சல்பர் டை ஆக்சைடு வாயுவை துணைப் பொருளாக உருவாக்குகிறது. ஆக்சைடு பொடிகளுடன் பணிபுரியும் போது இந்த மறைமுக வழி பயனுள்ளதாக இருக்கும், மேலும் மிகவும் தூய்மையான TaCl₅ ஐ உருவாக்க முடியும்.

மேலே உள்ள இரண்டு முறைகளும்TaCl₅ வாயு, அப்படியானால் அது இருக்க வேண்டும்சுருக்கப்பட்டு சுத்திகரிக்கப்பட்டது. நடைமுறையில், குளோரின் கொண்ட வாயு குளிர்விக்கப்படுகிறது, இதனால் TaCl₅ திரவமாக்கப்படுகிறது (கொதிநிலை ~239 °C). எந்தவொரு அசுத்தங்கள் அல்லது குறைந்த கொதிநிலை பொருட்களிலிருந்தும் TaCl₅ ஐ பிரிக்க வடிகட்டுதல் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு ஆய்வகத்தில் ஒருங்கிணைக்கும்போது, ​​ஒருவர் வாயுவை ஒரு குளிர் பொறி அல்லது தொடர்ச்சியான மின்தேக்கிகள் வழியாக அனுப்பலாம். ஒடுக்கத்திற்குப் பிறகு, ஈரப்பதத்தின் தடயங்களை அகற்ற தயாரிப்பு உலர்த்தப்படுகிறது (வெற்றிடத்தின் கீழ் மெதுவாக சூடாக்கப்படுகிறது). இதன் விளைவாக அதிக தூய்மையான வெள்ளை திடப்பொருள் கிடைக்கிறது. (Aமேசை(இந்த தொகுப்பு முறைகளைச் சுருக்கமாகக் கூறுவது - வினைபடுபொருட்கள், நிலைமைகள் மற்றும் தயாரிப்புகளைப் பட்டியலிடுவது - பாதைகளை அருகருகே ஒப்பிட்டுப் பார்க்க உதவும்.)

● தாதுவிலிருந்து தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல்:பெரிய அளவில், டான்டலம் பெரும்பாலும் டான்டலைட் அல்லது கோல்டன் போன்ற கனிமங்களிலிருந்து பெறப்படுகிறது, இதில் டான்டலம் மற்றும் நியோபியம் ஆக்சைடுகள் இரண்டும் உள்ளன. ஒரு தொழில்துறை செயல்பாட்டில், தாது செறிவு கார்பனுடன் (கோக்) கலக்கப்பட்டு அதிக வெப்பநிலையில் குளோரின் வாயுவுடன் வினைபுரிகிறது. இந்த கார்போகுளோரினேஷன் ஆக்சைடுகளை ஆவியாகும் குளோரைடுகளாக மாற்றுகிறது. ஆரம்பத்தில், டைட்டானியம், நியோபியம் மற்றும் டான்டலம் குளோரைடுகளின் கலவை உருவாகி "டைட்டானியம்-நியோபியம்-டான்டலம் ஆக்ஸிகுளோரைடு" எனப்படும் திரவமாக ஒடுக்கப்படுகிறது. இந்த திரவம் பகுதியளவு வடிகட்டப்படுகிறது: முதலில் டைட்டானியம் டெட்ராகுளோரைடு (TiCl₄) அகற்றப்படுகிறது (136 °C கொதிக்கும் போது), பெரும்பாலும் நயோபியம் மற்றும் டான்டலம் குளோரைடுகள் இருக்கும். மீதமுள்ள கலவை பின்னர் (தேவைப்பட்டால்) மேலும் குளோரினேட் செய்யப்பட்டு, எந்த ஆக்ஸிகுளோரைடுகளையும் பென்டாகுளோரைடுகளாக மாற்றுகிறது. இறுதியாக, TaCl₅ 239 °C இல் கொதிக்கும் போதும், NbCl₅ 248 °C இல் கொதிக்கும் போதும், நியோபியம் குளோரைடு (NbCl₅) மற்றும் டான்டலம் குளோரைடு (TaCl₅) ஆகியவை பகுதியளவு வடிகட்டுதல் மூலம் பிரிக்கப்படுகின்றன. இறுதி முடிவு சுத்திகரிக்கப்பட்ட TaCl₅ ஆகும். இந்த TaCl₅ பெரும்பாலும் நீர்நிலை அம்மோனியாவுடன் வினைபுரிந்து அம்மோனியம் டான்டலம் ஃப்ளூரைடு அல்லது ஆக்ஸிகுளோரைடை வீழ்படிவாக்குகிறது, இது கால்சினேஷனில் மிகவும் தூய Ta₂O₅ ஐ அளிக்கிறது. சாராம்சத்தில், TaCl₅ அதன் தாதுக்களிலிருந்து டான்டலத்தை சுத்திகரிப்பதில் ஒரு இடைநிலையாக செயல்படுகிறது. Aபாய்வு விளக்கப்படம்மூல தாதுவிலிருந்து TaCl₅ முதல் ஆக்சைடு வரை - இந்தப் படிகளை விளக்குவது, வாசகர்களுக்கு தொழில்துறை செயல்முறையைக் காட்சிப்படுத்த பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

சுருக்கமாக, டான்டலம் குளோரைடு டான்டலம் உலோகம் அல்லது சேர்மங்களின் ஹாலஜனேற்றம் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. Cl₂ உடன் Ta உலோகத்தை நேரடியாக குளோரினேஷன் செய்வது எளிமையான ஆய்வக வழியாகும், அதே நேரத்தில் தொழில்துறை செயல்முறைகள் பெரும்பாலும் கார்பன் (கார்போகுளோரினேஷன்) அல்லது பிற குளோரினேட்டிங் முகவர்களுடன் டான்டலம் ஆக்சைடு செறிவுகளின் உயர்-வெப்பநிலை குளோரினேஷன் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வாயு TaCl₅ பின்னர் ஒடுக்கப்பட்டு அதிக தூய்மைக்கு வடிகட்டப்படுகிறது. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், ஒரு உற்பத்தியாளரின் தொழில்நுட்ப குறிப்பு, TaCl₅ "கரிமப் பொருட்களின் குளோரினேஷன்" மற்றும் தூய டான்டலம் உலோகத்தை உற்பத்தி செய்வதில் "வேதியியல் இடைநிலை" ஆகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை வலியுறுத்துகிறது, இது ஒரு வினைப்பொருள் மற்றும் ஒரு முக்கிய இடைநிலை இரண்டாகவும் அதன் பங்கை அடிக்கோடிட்டுக் காட்டுகிறது.