Was ist Tantal(V)-oxid?
Tantal(V)-oxid ist eine anorganische Verbindung in Form eines weißen bis fast weißen Pulvers oder einer weißen Masse.
Die wichtigsten Informationen zur Zusammensetzung und zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Tantal(V)-oxid sind: chemische Formel Ta2O5, Molekulargewicht 441,89, CAS-Registrierungsnummer 1314-61-0 und Zersetzungstemperatur 1470 °C. Außerdem ist es fast unlöslich in Wasser.
Anwendungen von Tantal(V)-oxid
Tantal(V)-oxid wird aufgrund seines hohen Brechungsindex im Bereich des sichtbaren Lichts und seiner im Vergleich zu anderen Materialien mit hohem Brechungsindex überlegenen Filmstabilität bei der ionenunterstützten Abscheidung (IAD) als Ausgangsmaterial für optische Linsen verwendet. Tantal(V)-oxid ist auch ein Rohstoff für Antireflexionsbeschichtungen und Interferenzfilter, die in Computerbildschirmen und Autoscheiben verwendet werden.
Darüber hinaus ist Tantal(V)-oxid eine Tantal-Verbindung, die für ihre hohe Dielektrizitätskonstante bekannt ist.
Eigenschaften von Tantal(V)-oxid
Tantal(V)-oxid ist ein inertes Material mit einem hohen Brechungsindex und geringer Absorption. Es ist in allen Lösungsmitteln unlöslich, unterliegt aber der Korrosion durch starke Basen und Flusssäure.
Mit anderen Worten: Tantal(V)-oxid reagiert nicht so stark mit HCl und HBr. Es ist jedoch in Flusssäure löslich und reagiert mit Kaliumhydrofluorid und HF.
Struktur von Tantal(V)-oxid
Tantal(V)-oxid ist auch als Tantal-Pentoxid bekannt. Das Massenmaterial ist ungeordnet, amorph oder polykristallin.
Da Einkristalle schwer zu züchten sind, gibt es nur wenige strukturelle Informationen über die Kristallstruktur von Tantal(V)-oxid, die sich auf die Röntgenkristallographie, z. B. die Pulverdiffraktometrie, beschränken. Die Dichte von β-Ta2O5 liegt bei 8,18 g/cm³ und die von α-Ta2O5 bei 8,37 g/cm³.
Weitere Informationen über Tantal(V)-oxid
1. Vorkommen von Tantal(V)-oxid
Tantal kommt in Form von Kolumbit und Tantalit vor, Mineralien, die in magmatischen Pegmatiten vorkommen. Das Gemisch dieser Gesteine wird als Kolumbit bezeichnet. Tantalit wird in Schweden und Finnland gefunden.
Mikrosteine enthalten etwa 70 % Tantal und Pyrochlor 10 % Tantal. Reines Tantal(V)-oxid in der Natur, bekannt als Mineral Tantalit, ist sehr selten.
2. Reinigung von Tantal(V)-oxid
Tantal(V)-oxid wird in folgenden Schritten gereinigt:
Laugungsphase
Tantalerze enthalten oft große Mengen an Niob, das ebenfalls ein wertvolles Metall ist. Es wird daher extrahiert und beide Metalle werden verkauft.
Der gesamte Prozess ist ein Nassschmelzverfahren. Er beginnt mit einer Auslaugungsphase, in der das Erz mit Flusssäure und Schwefelsäure behandelt wird. Dabei entsteht wasserlöslicher Fluorwasserstoff, z. B. Heptafluorotantalat, der es ermöglicht, das Metall von den verschiedenen nichtmetallischen Verunreinigungen im Gestein zu trennen.
Phase der Gewinnung
Tantal- und Niobiumhydrogenfluorid wird durch Flüssig-Flüssig-Extraktion mit organischen Lösungsmitteln wie Methylisobutylketon oder Cyclohexan aus wässrigen Lösungen entfernt. In diesem Stadium können metallische Verunreinigungen wie Eisen und Mangan, die als Fluorid in der wässrigen Phase verbleiben, leicht entfernt werden.
Tantal und Niob können dann durch pH-Einstellung getrennt werden. Bei hohem Säuregehalt bleibt Niob in der organischen Phase gelöst, so dass Tantal selektiv durch Extraktion in weniger saures Wasser entfernt werden kann.
Feuerungsphase
Hydratisiertes Tantal(V)-oxid kann durch Neutralisierung einer reinen Tantal-Fluorid-Lösung mit Ammoniakwasser hergestellt werden. Das hydratisierte Tantal(V)-oxid wird zu Tantal(V)-oxid kalziniert.
3. Synthese von Tantal(V)-oxid
Tantal(V)-oxid wird häufig in der Elektronik verwendet, oft in Form von dünnen Schichten. Für diese Anwendungen kann es durch metallorganische Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder verwandte Techniken, die die Hydrolyse von flüchtigen Halogeniden und Alkoxiden beinhalten, synthetisiert werden.