五氯化钽简介

五氯化钽是一种无机化合物，化学式 TaCl5。它是一种白色粉末，是研究钽化合物的开端。它会水解成三氯氧化钽（TaOCl3）甚至是五氧化二钽（Ta2O5）；这就要求使用空气隔绝技术在无水条件下进行合成和操作。

结构

TaCl5 是一种单斜晶体，空间群 C2/m。十个氯原子处在两个八面体顶点的位置。两个钽原子在八面体的中间，由两个桥接配体氯连接而成。二聚体结构保留在非络合溶剂中，并在很大程度上保持熔融状态。但是，气态的 TaCl5 是单体。这个单体的形状是三角双锥，就和PCl5一样。

物理性质

五氯化钽在芳香烃的溶解度是按照以下趋势升高的:

苯 < 甲苯 < 间二甲苯 < 均三甲苯

这反映在于溶液的颜色从浅黄色到橙色的加深。相较于芳香烃，五氯化钽的溶解度在环己烷和四氯化碳中较少。还已知五氯化钽的这种溶液是不良的电导体，表明几乎没有电离。通过升华纯化TaCl5，可得到白色针状固体。

制备

五氯化钽可以由钽和氯气在 170 至 250 °C之间直接化合而成。这个反应也可以用HCl，不过要在400 °C下反应。

2 Ta + 5 Cl2 → 2 TaCl5

2 Ta + 10 HCl → 2 TaCl5 + 5 H2

在240 °C，五氧化二钽和氯化亚砜反应也可以得到五氯化钽。

Ta2O5 + 5 SOCl2 → 2 TaCl5 + 5 SO2

五氯化钽是可以购买的，不过样本里会有少量的氯氧化钽 (TaOCl3)。这是五氯化钽水解而成的。

反应

TaCl5 是亲电体，类似AlCl3。它会和路易斯碱反应，形成加合物。

加合物

TaCl5 可以和醚形成稳定的加合物:

TaCl5 + R2O → TaCl5(OR2) (R = Me, Et)

TaCl5 也可以和五氯化磷和氯氧化磷反应。后者是一个加合物，连接氧原子:

TaCl5 + PCl5 → [PCl+4][TaCl−6]

TaCl5 + OPCl3 → [TaCl5(OPCl3)]

五氯化钽会和叔胺反应，生成加合物晶体。

TaCl5 + 2 R3N → [TaCl5(NR3)]

取代反应

五氯化钽会和三苯基氧化膦反应，生成氯氧化物:

TaCl5 + 3 OPPh3 → [TaOCl3(OPPh3)]x ...

TaCl5 和有氢氧基的化合物如：醇、苯酚和羧酸反应，形成氯化氢和有 Ta–O 键的化合物:

TaCl5 + 3 HOEt → TaCl2(OEt)3 + 3 HCl

用氨来吸收HCl，五个氯原子都会被替换，形成 Ta(OEt)5。同样的， TaCl5 会和甲醇锂在甲醇中反应，形成甲氧基化合物:

TaCl5 + 4 LiOMe → Ta(OMe)4Cl + 4 LiCl

氢还原五氯化钽制取钽

在高于600℃的温度下，氢可以还原钽的五氯化物为相应的金属。其还原方法有多种，如在加热的基体载板上从气相中沉积钽以制取致密金属，或在沸腾床层中用氢还原钽的氯化物制取球型钽粉。更有前途的方法是将TaCI5用氢的等离子体进行还原，以制取高纯钽的粉末或镀层。用氢还原TaCl5生产的超细金属粉末可用于生产高比容电解电容器。

如图《氢气还原五氯化钽装置》所示为在1200~1400℃下用氢还原TaCl5蒸气使钽沉积在钽带上的一种装置。将TaCl5蒸气与H2的混合物一起通入反应器，反应器中心置一钽带，直接通电将钮金属带加热到1200～1500℃。在加热的钽金属带表面上进行下述反应：

2TaCl5+5H2=2Ta+10HCl

钽在钽金属带上的沉积条件为：钽带温度1200~1300℃，TaCI5在气体混和物中的浓度为约0.2%（体积）。钽的沉积速度为2.5~3.6g/cm2·h。沉积所得到的钽条可直接轧制成板材，也可在电子束炉中重新熔炼，或者通过氢化、破碎、脱氢等工序制得高纯。金属钽粉。在这样的条件下，氯化物的还原率为20~30%，未反应的TaCl5蒸气经冷凝后还可重新使用。

在氢等离子焰中进行五氯化钽氢还原，反应温度可高达2000~5000K，可得到粒度为1~10μm的金属钽粉。钽粉粒形呈蛀虫状，表面光滑，纯度很高，电性能良好，不易良燃，回收率超过90%，是一种很有前途的生产钽粉的方法。