Cloruro di tantalio(V)

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Cloruro di tantalio(V)
Struttura cristallina del cloruro di tantalio(V)
Nomi alternativi
pentacloruro di tantalio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare TaCl5
Massa molecolare (u) 358,21
Aspetto solido cristallino bianco
Numero CAS [7721-01-9]
Numero EINECS 231-755-6
PubChem 24394
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 3,68
Solubilità in acqua idrolizza
Temperatura di fusione 216 °C (489 K)
Temperatura di ebollizione 242 °C (515 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −858.98
S0m(J·K−1mol−1) 221.75
Proprietà tossicologiche
LD50 (mg/kg) 1900 orale, ratto
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
corrosivo irritante
Frasi H 302, 314
Consigli P 303+361+353, 305+351+338, 301+330+331, 405, 501

Il cloruro di tantalio(V) o pentacloruro di tantalio è il composto inorganico di formula TaCl5. In condizioni normali è un solido cristallino bianco, che idrolizza rapidamente a contatto con l'acqua rilasciando acido cloridrico. In questo composto il tantalio è nello stato di ossidazione +5. Viene usato come precursore per la sintesi di altri composti di tantalio.

Struttura[modifica | modifica sorgente]

TaCl5 cristallizza nel sistema monoclino con classe C2/m.[1] Allo stato solido sono presenti dimeri Ta2Cl10; i dieci atomi di cloro sono ai vertici di due ottaedri con un lato in comune. Al centro dei due ottaedri ci sono i due atomi di tantalio, legati da due atomi di cloro a ponte. La struttura dimera viene mantenuta in solventi non complessanti, e in larga misura anche allo stato fuso. Allo stato vapore sono invece presenti monomeri TaCl5, con struttura di bipiramide trigonale simile a quella di PCl5.[2]

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

TaCl5 viene in genere preparato per sintesi diretta trattando il metallo riscaldato con cloro:[3]

2Ta + 5Cl2 → 2TaCl5

Alternativamente si può trattare l'ossido di tantalio(V) con cloruro di tionile

Ta2O5 + 5SOCl2 → 2TaCl5 + 5SO2

o con tetraclorometano:[4]

Ta2O5 + 5CCl4 → 2TaCl5 + 5COCl2

TaCl5 si purifica per sublimazione.

Reattività[modifica | modifica sorgente]

TaCl5 è elettrofilo e può catalizzare reazioni di Friedel-Crafts, in modo simile a AlCl3. Come acido di Lewis può formare addotti con molte basi di Lewis.[5] Ad esempio, TaCl5 forma complessi stabili con gli eteri:

TaCl5 + R2O → TaCl5(OR2) (R = Me, Et)

Reagisce anche con il pentacloruro di fosforo e l'ossicloruro di fosforo; il primo reagisce come donatore di cloruro e il secondo forma l'addotto legandosi con l'ossigeno:

TaCl5 + PCl5 → [PCl4+][TaCl6]
TaCl5 + OPCl3 → [TaCl5(OPCl3)]

Con ammine terziarie forma addotti cristallini:

TaCl5 + 2 R3N → [TaCl5(NMe3)]

Forma addotti anche con anioni

TaCl5 + NaCl → Na+TaCl6

Si può avere anche sostituzione del cloro coordinato al tantalio. Con alcoli, fenoli e acidi carbossilici si ha eliminazione di HCl:

TaCl5 + 3HOEt → TaCl2(OEt)3 + 3HCl

In presenza di ammoniaca come accettore di HCl si sostituiscono tutti e cinque i leganti cloro e si forma Ta(OEt)5. In modo analogo, TaCl5 reagisce con metossido di litio in metanolo anidro per formare metossiderivati:

TaCl5 + 4LiOMe → Ta(OMe)4Cl + 4LiCl

In presenza di ammine aromatiche si ha spesso riduzione del metallo a Ta(IV). Ad esempio con bpy si forma Ta(bpy)Cl4.

Indicazioni di sicurezza[modifica | modifica sorgente]

TaCl5 è disponibile in commercio. Il composto è nocivo se ingerito. Per contatto provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni agli occhi. Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene. Viene considerato poco pericoloso per le acque e l'ambiente.[6]

Note[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • G. Brauer (a cura di), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, vol. 2, New York, Academic Press, 1965.
  • F. Fairbrother, The Chemistry of Niobium and Tantalum, Elsevier, 1967.
  • N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  • L. G. Hubert-Pfalzgraf, Niobium & Tantalum: Inorganic & Coordination Chemistry in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia153, ISBN 9780470862100.
  • S. Rabe, U. Müller, Crystal structure of tantalum pentachloride, (TaCl5)2 in Z. Kristallogr. – New Cryst. Struct., vol. 215, nº 1, 2000, pp. 1-2. URL consultato il 20 marzo 2012.

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