Qu’est-ce que l’oxyde de tantale ?
L’oxyde de tantale est un composé inorganique sous forme d’une poudre blanche ou presque blanche.
Les principales informations sur la composition et les propriétés physiques et chimiques de l’oxyde de tantale sont les suivantes : formule chimique Ta2O5, poids moléculaire de 441,89, numéro d’enregistrement CAS 1314-61-0 et température de décomposition 1 470 °C. Il est également presque insoluble dans l’eau.
Utilisations de l’oxyde de tantale
L’oxyde de tantale est utilisé comme matière première pour les lentilles optiques en raison de son indice de réfraction élevé dans le domaine de la lumière visible et de sa stabilité de film supérieure à celle d’autres matériaux à indice de réfraction élevé dans le cadre de la déposition assistée par ions (IAD). L’oxyde de tantale est également une matière première pour les revêtements antireflets et les filtres d’interférence utilisés dans les écrans d’ordinateur et les pare-brise de voiture.
De plus, en tant que composé de tantale connu pour sa constante diélectrique élevée, l’oxyde de tantale est largement utilisé comme diélectrique dans les condensateurs électrolytiques et dans le domaine des “céramiques électroniques”, domaine dont le Japon est reconnu mondialement.
Propriétés de l’oxyde de tantale
L’oxyde de tantale est un matériau inerte doté d’un indice de réfraction élevé et d’une faible absorption. Il est insoluble dans tous les solvants, mais est sujet à la corrosion par les bases fortes et l’acide fluorhydrique.
En d’autres termes, l’oxyde de tantale ne réagit pas autant avec le HCl et le HBr. En revanche, il est soluble dans l’acide fluorhydrique et réagit avec l’hydrofluorure de potassium et le HF.
Structure de l’oxyde de tantale
L’oxyde de tantale est également connu sous le nom d’oxyde de tantale (V) ou de pentoxyde de tantale. Le matériau en vrac est désordonné, amorphe ou polycristallin.
Les monocristaux étant difficiles à produire, la structure cristalline de l’oxyde de tantale ne fournit que peu d’informations structurelles, qui se limitent à la cristallographie aux rayons X, par exemple la diffraction des poudres. La masse volumique du β-Ta2O5 est de 8,18 g/cm3 et celle de l’α-Ta2O5 de 8,37 g/cm3.
Autres informations sur l’oxyde de tantale
1. Présence de l’oxyde de tantale
Le tantale se présente sous forme de colombite et de tantalite, minéraux présents dans les pegmatites ignées. Le mélange de ces pierres est connu sous le nom de colombite. La tantalite se trouve en Suède et en Finlande.
Les micro-pierres contiennent environ 70 % de tantale et le pyrochlore 10 % de tantale. L’oxyde de tantale pur dans la nature, connu sous le nom de tantalite minérale, est très rare.
2. Purification de l’oxyde de tantale
L’oxyde de tantale est raffiné selon les étapes suivantes :
Étape de lixiviation
Les minerais de tantale contiennent souvent de grandes quantités de niobium, qui est également un métal précieux. Il est donc extrait et les deux métaux sont vendus.
Il s’agit d’un processus de fusion par voie humide. Il commence par une étape de lixiviation, au cours de laquelle le minerai est traité avec de l’acide fluorhydrique et de l’acide sulfurique. Il en résulte un fluorure d’hydrogène soluble dans l’eau, tel que l’heptafluorotantalate, qui permet de séparer le métal des différentes impuretés non métalliques présentes dans la roche.
Étape de l’extraction
Le fluorure d’hydrogène de tantale et de niobium est extrait des solutions aqueuses par extraction liquide-liquide à l’aide de solvants organiques tels que la méthylisobutylcétone ou le cyclohexane. À ce stade, les impuretés métalliques telles que le fer et le manganèse, qui restent sous forme de fluorure dans la phase aqueuse, peuvent être facilement éliminées.
Le tantale et le niobium peuvent ensuite être séparés par ajustement du pH. À des niveaux d’acidité élevés, le niobium reste dissous dans la phase organique, de sorte que le tantale peut être sélectivement éliminé par extraction dans une eau moins acide.
Étape de cuisson
L’oxyde de tantale hydraté peut être produit en neutralisant une solution de fluorure de tantale pur avec de l’eau ammoniaquée. L’oxyde de tantale hydraté est calciné en oxyde de tantale.
3. Synthèse de l’oxyde de tantale
L’oxyde de tantale est fréquemment utilisé en électronique, souvent sous forme de couches minces. Pour ces applications, il peut être synthétisé par dépôt en phase vapeur métallo-organique (MOCVD) ou par des techniques apparentées impliquant l’hydrolyse d’halogénures et d’alcoxydes volatils.