ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್: ಉಪಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನೆ

ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ

ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಪೆಂಟಾಕ್ಲೋರೈಡ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಅನ್ನು ಯಾವುದೋ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕ್ಲೋರಿನೇಟ್ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ: ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಲೋಹದ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣ ಮತ್ತು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು) ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣ. ಎಲ್ಲಾ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಶುಷ್ಕ, ಆಮ್ಲಜನಕ-ಮುಕ್ತ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ನಡೆಯಬೇಕು. ಮೂಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು:

● ● ದಶಾ ಲೋಹೀಯ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್‌ನ ನೇರ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣ:ನುಣ್ಣಗೆ ವಿಂಗಡಿಸಲಾದ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಲೋಹವನ್ನು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಫೈಲಿಂಗ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಪುಡಿ) ಕ್ಲೋರಿನ್ ಅನಿಲದ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸುಮಾರು 170–250 °C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕ್ಲೋರಿನ್ ಲೋಹದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ TaCl₅ ಆವಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2\,Ta + 5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5.
ಈ ಉಷ್ಣ ವಿಕೇಂದ್ರಿತ ಕ್ರಿಯೆಯು ಲೋಹವನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಅನ್ನು ಕುಲುಮೆ ಅಥವಾ ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು Cl₂ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿತ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೇಲೆ ಹರಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ TaCl₅ ಆವಿಯು ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ದ್ರವ ಅಥವಾ ಘನವಾಗಿ ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. (ಸಂಬಂಧಿತ ವಿಧಾನವು Cl₂ ಬದಲಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಅನಿಲ (HCl) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇದಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ - ಸುಮಾರು 400 °C - ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.)

● ● ದಶಾ ಪರೋಕ್ಷ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣ (ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಿಂದ):ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಲೋಹವು ಸುಲಭವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ತುಂಬಾ ದುಬಾರಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬದಲಾಗಿ, ಅದಿರಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾಗಿರುವ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಪೆಂಟಾಕ್ಸೈಡ್ (Ta₂O₅) ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಬಹುದು. ಕ್ಲೋರಿನೇಟಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್ ಬಳಸಿ Ta₂O₅ ಅನ್ನು TaCl₅ ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆಥಿಯೋನೈಲ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (SOCl₂)ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಹೀಗಿದೆ:
Ta2O5+5 SOCl2→240∘C2 TaCl5+5 SO2.\text{Ta}_2\text{O}_5 + 5\,SOCl_2 \xrightarrow{240^\circ\text{C}} 2\,TaCl_5 + 5\,SO_2.
ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಘನ Ta₂O₅ ಅನ್ನು ದ್ರವ SOCl₂ ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ (ಸುಮಾರು 240 °C). SOCl₂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಆಗಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ, ಸಲ್ಫರ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನಿಲವನ್ನು ಉಪಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪುಡಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ ಈ ಪರೋಕ್ಷ ಮಾರ್ಗವು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಶುದ್ಧ TaCl₅ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ಮೇಲಿನ ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆTaCl₅ ಅನಿಲ, ಅದು ಆಗಿರಬೇಕುಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಿದ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಕ್ಲೋರಿನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಅನಿಲವನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಇದರಿಂದ TaCl₅ ದ್ರವೀಕರಿಸುತ್ತದೆ (ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು ~239 °C). ಯಾವುದೇ ಕಲ್ಮಶಗಳಿಂದ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಕುದಿಯುವ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ TaCl₅ ಅನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸುವಾಗ, ಅನಿಲವನ್ನು ಕೋಲ್ಡ್ ಟ್ರಾಪ್ ಅಥವಾ ಕಂಡೆನ್ಸರ್‌ಗಳ ಸರಣಿಯ ಮೂಲಕ ರವಾನಿಸಬಹುದು. ಸಾಂದ್ರೀಕರಣದ ನಂತರ, ತೇವಾಂಶದ ಕುರುಹುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ನಿರ್ವಾತದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ). ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಬಿಳಿ ಘನವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. (Aಟೇಬಲ್(ಈ ಸಂಶ್ಲೇಷಣಾ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸುವುದು - ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು, ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡುವುದು - ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಅಕ್ಕಪಕ್ಕದಲ್ಲಿ ಹೋಲಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.)

● ● ದಶಾ ಅದಿರಿನಿಂದ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ:ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ, ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಟ್ಯಾಂಟಲೈಟ್ ಅಥವಾ ಕೋಲ್ಟನ್‌ನಂತಹ ಖನಿಜಗಳಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಮತ್ತು ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಅದಿರಿನ ಸಾರವನ್ನು ಕಾರ್ಬನ್ (ಕೋಕ್) ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕ್ಲೋರಿನ್ ಅನಿಲದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರ್ಬೋಕ್ಲೋರಿನೇಷನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಟೈಟಾನಿಯಂ, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಮತ್ತು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳ ಮಿಶ್ರಣವು "ಟೈಟಾನಿಯಂ-ನಿಯೋಬಿಯಂ-ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಆಕ್ಸಿಕ್ಲೋರೈಡ್" ಎಂಬ ದ್ರವಕ್ಕೆ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ದ್ರವವನ್ನು ಭಾಗಶಃ ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ: ಮೊದಲು ಟೈಟಾನಿಯಂ ಟೆಟ್ರಾಕ್ಲೋರೈಡ್ (TiCl₄) ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ (136 °C ಕುದಿಯುತ್ತದೆ), ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ನಿಯೋಬಿಯಂ ಮತ್ತು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಉಳಿದ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ನಂತರ (ಅಗತ್ಯವಿದ್ದರೆ) ಮತ್ತಷ್ಟು ಕ್ಲೋರಿನೇಟ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಆಕ್ಸಿಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಪೆಂಟಾಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (NbCl₅) ಮತ್ತು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (TaCl₅) ಗಳನ್ನು ಭಾಗಶಃ ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ TaCl₅ 239 °C ಮತ್ತು NbCl₅ 248 °C ನಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುತ್ತವೆ. ಅಂತಿಮ ಫಲಿತಾಂಶವೆಂದರೆ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದ TaCl₅. ಈ TaCl₅ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಜಲೀಯ ಅಮೋನಿಯದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಅಮೋನಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಫ್ಲೋರೈಡ್ ಅಥವಾ ಆಕ್ಸಿಕ್ಲೋರೈಡ್ ಅನ್ನು ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿನೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಪ್ಯೂರ್ Ta₂O₅ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, TaCl₅ ತನ್ನ ಅದಿರುಗಳಿಂದ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಅನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವಲ್ಲಿ ಮಧ್ಯಂತರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. Aಫ್ಲೋಚಾರ್ಟ್ಕಚ್ಚಾ ಅದಿರಿನಿಂದ TaCl₅ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ವರೆಗೆ ಈ ಹಂತಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವುದು ಓದುಗರಿಗೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಲು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಅನ್ನು ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಲೋಹ ಅಥವಾ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಹ್ಯಾಲೊಜೆನೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. Cl₂ ನೊಂದಿಗೆ Ta ಲೋಹದ ನೇರ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣವು ಸರಳವಾದ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಕಾರ್ಬನ್ (ಕಾರ್ಬೋಕ್ಲೋರಿನೇಷನ್) ಅಥವಾ ಇತರ ಕ್ಲೋರಿನೇಟಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಅನಿಲರೂಪದ TaCl₅ ಅನ್ನು ನಂತರ ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಗೆ ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಒಬ್ಬ ತಯಾರಕರ ತಾಂತ್ರಿಕ ಟಿಪ್ಪಣಿಯು TaCl₅ ಅನ್ನು "ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳ ಕ್ಲೋರಿನೀಕರಣ" ದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧ ಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಲೋಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವಲ್ಲಿ "ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಧ್ಯಂತರ" ವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಒತ್ತಿಹೇಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಾರಕ ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ಮಧ್ಯಂತರ ಎರಡರ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಒತ್ತಿಹೇಳುತ್ತದೆ.