Cloruro di tantalio(V)

Il cloruro di tantalio(V) o pentacloruro di tantalio è un composto inorganico del cloro e del tantalio con formula TaCl₅. In condizioni normali è un solido cristallino bianco, che si 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 del tantalio.

Struttura

Il cloruro di tantalio(V) cristallizza nel sistema monoclino con gruppo spaziale C2/m (gruppo n°12) e simbolo di Pearson mS72. 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 del pentacloruro di fosforo (PCl₅).

Sintesi

Il cloruro di tantalio(V) viene in genere preparato per sintesi diretta trattando il metallo riscaldato con cloro:

$2\mathrm{T}\mathrm{a}+5\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5$

Alternativamente si può trattare l'ossido di tantalio(V) (Ta₂=₅) con cloruro di tionile (SOCl₂):

$\mathrm{T}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+5\mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+5\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

o con tetraclorometano:

$\mathrm{T}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+5\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4⟶2\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+5\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$

Il cloruro di tantalio(V) si purifica per sublimazione.

Reattività

Il cloruro di tantalio(V) è elettrofilo e può catalizzare reazioni di Friedel-Crafts, in modo simile al cloruro d'alluminio (AlCl₃). Come acido di Lewis può formare addotti con molte basi di Lewis. Ad esempio, il cloruro di tantalio(V) forma complessi stabili con gli eteri:

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+\mathrm{R}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5(\mathrm{O}\mathrm{R}{\phantom{A}}_2)$ con$\mathrm{R}\mathrm{=}\mathrm{M}\mathrm{e},\mathrm{E}\mathrm{t}$

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:

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+\mathrm{P}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5⟶[\mathrm{P}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}][\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{-}]$

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+\mathrm{O}\mathrm{P}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3⟶[\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5(\mathrm{O}\mathrm{P}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3)]$

Con ammine terziarie forma addotti cristallini:

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+2\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{N}⟶[\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5(\mathrm{N}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3)]$

Forma addotti anche con anioni:

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_6{\phantom{A}}^{-}$

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

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+3\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{E}\mathrm{t}⟶\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2(\mathrm{O}\mathrm{E}\mathrm{t}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

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

$\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_5+4\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{M}\mathrm{e}⟶\mathrm{T}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{M}\mathrm{e}){\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}+4\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}$

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

Il cloruro di tantalio(V) 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.

Bibliografia

• Template:Cita libro
• Template:Cita libro
• Template:Cita libro
• Template:Cita libro
• Template:Cita pubblicazione