Гептафторотанталат калия K(TaF): свойства и применение
Гептафторотанталат калия K(TaF) — комплексная соль тантала, образующаяся при взаимодействии фторида тантала(V) с фторидом калия в расплаве или водном растворе HF. Соединение относится к классу гептакоординационных фторометаллатов и существует в виде безводной формы и кристаллогидрата K(TaF)HO. Мольная масса безводной соли — 434,13 г/моль, содержание тантала — 41,7 %. Температура плавления безводной формы — около 730 C, гидрат теряет кристаллизационную воду при 110–150 C. Растворимость в воде умеренная, резко возрастает в присутствии HF; в безводном HF соль растворяется с образованием ионных комплексов [TaF].
Физико-химические характеристики
| Параметр | Значение | Условия | Метод | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Мольная масса | 434,13 г/моль | безводная соль | расчёт | Ta — 41,7 % |
| Температура плавления | 730 C | инертная атмосфера | ДТА | разложение выше 800 C |
| Растворимость в воде | 18–22 г/100 мл | 20 C | гравиметрия | растёт при добавлении HF |
| Плотность | 3,4–3,6 г/см | 25 C | пикнометрия | моноклинная сингония |
Синтез и технологические условия
Получение K(TaF) реализуют двумя основными маршрутами. Первый — сплавление TaO с KHF в соотношении 1:6 при 700–750 C в никелевом или платиновом тигле; выход целевой соли достигает 92–95 %. Второй — растворение танталового скрапа в смеси HF и HNO с последующей нейтрализацией KOH и кристаллизацией при охлаждении до 5–10 C. Кристаллы отфильтровывают на фторопластовых фильтрах, сушат в вакууме при 80 C. Остаточное содержание влаги не должно превышать 0,1 % для применения в расплавных электролитах.
Области применения
- Электролиты для осаждения танталовых покрытий на медные и никелевые подложки в гальванических линиях.
- Промежуточный продукт в металлургии тантала: восстановление натрием или магнием при 800–900 C.
- Компонент фторидных расплавов для получения нанопорошков TaC и TaN в реакторах CVD.
- Катализатор фторирования в органическом синтезе фторпроизводных ароматических соединений.
Требования к хранению и обращению
Соль гигроскопична, при контакте с влажным воздухом гидролизуется с выделением HF. Хранят в герметичной таре из фторопласта-4 или полиэтилена высокой плотности при относительной влажности не выше 40 %. Работы проводят в вытяжных шкафах с приточно-вытяжной вентиляцией, средства индивидуальной защиты — кислотостойкие перчатки, респиратор с фильтром класса E, защитные очки. Температура хранения — от –20 до +30 C.
Вопросы и ответы
Какая температура разложения K(TaF)?
Безводная соль устойчива до 800 C, выше начинается диссоциация с выделением TaF и KF. В инертной атмосфере аргона потери массы при 850 C составляют 3–5 %.
Растворяется ли гептафторотанталат калия в органических растворителях?
Практически нерастворим в этаноле, ацетоне и хлорированных углеводородах. Ограниченно растворяется в безводном HF и расплавах эвтектики LiF–NaF–KF.
Какой класс опасности присвоен соединению?
Вещество относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007. При гидролизе выделяет фтороводород, ПДК рабочей зоны HF — 0,5 мг/м.
Применяется ли K(TaF) в электронной промышленности?
Да, используется как прекурсор для осаждения танталовых барьерных слоёв в установках ALD и MOCVD при 300–450 C.
