Tantalum chloride ត្រូវបានគេហៅថាជាញឹកញាប់tantalum ក្លរ(TaCl₅) គឺជាសមាសធាតុអសរីរាង្គពណ៌ស គ្រីស្តាល់ ដែលដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងឧស្សាហកម្មគីមី និងអេឡិចត្រូនិកកម្រិតខ្ពស់។ នៅក្នុងទម្រង់ដ៏បរិសុទ្ធរបស់វា (រូបមន្ត TaCl₅) វាគឺជាម្សៅពណ៌ស និងបម្រើជាសម្ភារៈចាប់ផ្តើមសម្រាប់ជួរដ៏ធំទូលាយនៃសារធាតុគីមីដែលមានមូលដ្ឋានលើ tantalum ។ TaCl₅ មានប្រតិកម្មខ្ពស់ - វាងាយនឹងអ៊ីដ្រូលីសនៅក្នុងខ្យល់ដើម្បីបង្កើតជា tantalum oxychloride ហើយទីបំផុត tantalum pentoxide - ដូច្នេះវាត្រូវតែត្រូវបានដោះស្រាយជានិច្ចនៅក្រោមគ្មានជាតិទឹក។លក្ខខណ្ឌ (គ្មានទឹក) ។ ភាពប្រែប្រួលទៅនឹងសំណើមនេះមានន័យថា TaCl₅ ជាធម្មតាត្រូវបានរក្សាទុក និងដឹកជញ្ជូនក្នុងធុងបិទជិត និងស្ងួត។
នៅក្នុងអត្ថបទនេះយើងស្វែងយល់ប្រធានបទសំខាន់ពីរទីមួយ ការប្រើប្រាស់សំខាន់នៃក្លរួ tantalum នៅក្នុងឧស្សាហកម្ម និងការស្រាវជ្រាវ។ និងទីពីរ របៀបដែល TaCl₅ ត្រូវបានផលិត និងស្រង់ចេញពីវត្ថុធាតុដើម។ ការពិភាក្សានឹងអាចចូលប្រើបានសម្រាប់អ្នកដែលមិនមែនជាអ្នកជំនាញ ដោយមានការពន្យល់ច្បាស់លាស់ និងការផ្ដល់យោបល់អំពីកន្លែងដែលដ្យាក្រាម ឬតារាងអាចជួយឱ្យយល់បាន។ នៅពេលណាដែលអាចធ្វើទៅបាន យើងនឹងយោងប្រភពបច្ចេកទេស ដើម្បីធានាបាននូវភាពត្រឹមត្រូវ រួមទាំងព័ត៌មានពីអក្សរសិល្ប៍ផលិតផលឯកទេសផងដែរ។
ការប្រើប្រាស់សំខាន់ៗនៃសារធាតុ Tantalum Chloride
Tantalum pentachloride គឺជាសារធាតុគីមីចម្រុះកម្រិតមធ្យមនិងកាតាលីករ។ ព្រោះវារឹងមាំអាស៊ីត Lewis(ឧបករណ៍ទទួលគូអេឡិចត្រុង) TaCl₅ ត្រូវបានប្រើក្នុងប្រតិកម្មសំយោគ និងដំណើរការសម្ភារៈផ្សេងៗ។ កម្មវិធីសំខាន់ៗមួយចំនួនរួមមាន:
● កាតាលីករក្នុងការសំយោគសរីរាង្គ៖TaCl₅ដើរតួជាកាតាលីករអេឡិចត្រូហ្វីលីកដូចជាក្លរួអាលុយមីញ៉ូម (AlCl₃)។ វាត្រូវបានគេប្រើដើម្បីលើកកម្ពស់ប្រតិកម្មឯកទេសឧទាហរណ៍វត្ថុធាតុ polymerization ឬFriedel - សិប្បកម្មប្រភេទ acylations និង alkylations ។ វាត្រូវបានគេប្រើប្រាស់ជាកាតាលីករសម្រាប់ polycyclotrimerization នៃ alkynes ជាក់លាក់ (ប្រតិកម្មបង្កើតវត្ថុធាតុ polymer) និងក្នុងការរៀបចំសមាសធាតុ chloro-aryloxide ។
● មុនគេចំពោះអុកស៊ីដ tantalum និង oxychlorides៖ដោយសារតែ TaCl₅ hydrolyzes ទៅ tantalum oxychloride (TaOCl₃) ហើយបន្ទាប់មកទៅ tantalum pentoxide (Ta₂O₅) វាត្រូវបានគេប្រើជាទម្លាប់ដើម្បីបង្កើតសម្ភារៈទាំងនោះ។ តា₂O₅គឺជាអុកស៊ីដឌីអេឡិចត្រិចដ៏សំខាន់ដែលប្រើក្នុងឧបករណ៍បំប្លែងនិងថ្នាំកូតដែលមានតម្លៃខ្ពស់។ នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង TaCl₅ អាចត្រូវបានបំប្លែង (ដោយបន្ថែមទឹក ឬអាម៉ូញាក់) ទៅជាអុកស៊ីដ tantalum ដ៏បរិសុទ្ធ ឬចូលទៅក្នុង ammonium oxychloride ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានបំប្លែងទៅជាអុកស៊ីដ។ ផ្លូវនេះគឺជាហេតុផលមួយដែល TaCl₅ ជាចំណីសំខាន់សម្រាប់ឧស្សាហកម្ម tantalum ។
● ការទម្លាក់សម្ភារៈ Semiconductor៖នៅក្នុងឧស្សាហកម្មមីក្រូអេឡិចត្រូនិច TaCl₅ ត្រូវបានប្រើជាឧស្ម័នមុនគេសម្រាប់ការបញ្ចេញចំហាយគីមី (CVD)និងការទម្លាក់ស្រទាប់អាតូមិក (ALD)នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានផ្ទុក tantalum ។ ឧទាហរណ៍ ចំហាយ TaCl₅ អាចត្រូវបានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអាម៉ូញាក់ ឬប្លាស្មាអាសូត ដើម្បីដាក់ខ្សែភាពយន្តស្តើងនៃ tantalum nitride (TaN) ដែលជាសម្ភារៈប្រើប្រាស់ជារបាំងសាយភាយ ឬអេឡិចត្រូតនៅក្នុងសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា។ វាក៏ត្រូវបានគេប្រើដើម្បីដាក់ខ្សែភាពយន្ត tantalum pentoxide សម្រាប់ capacitors ។ ស្ថេរភាពរបស់វានៅក្នុងបរិស្ថានក្លរីនធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់ដំណើរការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ទាំងនេះ។
● គ្រឿងអេឡិចត្រូនិច និងយ៉ាន់ស្ព័រ៖នៅទីបំផុត ភាគច្រើននៃ TaCl₅ ដែលផលិតត្រូវបានបំប្លែងទៅជាដែក tantalumសម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិច។ Tantalum capacitors - ឧបករណ៍បំពងសំឡេងតូចៗដែលប្រើក្នុងទូរសព្ទដៃ កុំព្យូទ័រយួរដៃ និងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចផ្សេងៗ - ពឹងផ្អែកលើ Ta₂O₅ ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ (បានមកពី TaCl₅) ជា dielectric ។ TaCl₅ ខ្លួនវាគឺជាថ្មមួយជំហាន៖ វាអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ (ឧទាហរណ៍ដោយសូដ្យូម ឬអាលុយមីញ៉ូម) ដើម្បីផ្តល់ទិន្នផលម្សៅ tantalum ដ៏ល្អ ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានផលិតទៅជា capacitors និងយ៉ាន់ស្ព័រដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ និយាយឱ្យខ្លី TaCl₅ គឺសំខាន់ក្នុងការផលិតដែក tantalumដូច្នេះហើយចំពោះឧស្សាហកម្ម tantalum capacitor ទាំងមូល។ (តារាង ឬគំនូសតាងលំហូរដែលសង្ខេបការបំប្លែង TaCl₅ ទៅជាផលិតផលដែក អុកស៊ីដ និងនីត្រាត អាចជួយអ្នកអានមើលឃើញផ្លូវទាំងនេះ។ )
សរុបមក tantalum pentachloride ត្រូវបានគេប្រើនៅគ្រប់ទីកន្លែងដែលសមាសធាតុ tantalum សុទ្ធ ឬខ្សែភាពយន្តត្រូវការ។ វាបើកដំណើរការទាំងពីរដំណើរការគីមីសរីរាង្គ(ជាកាតាលីករ និងភ្នាក់ងារ chlorinating) និងដំណើរការសម្ភារៈ(ការធ្លាក់ចុះនៃខ្សែភាពយន្ត, ការសំយោគអុកស៊ីដ) ។ យោងតាមទិន្នន័យរបស់អ្នកផលិត TaCl₅ "ដើរតួជាសម្ភារៈចាប់ផ្តើមសម្រាប់សមាសធាតុចង្កោម octahedral M₆ ថ្មី" ហើយត្រូវបានចូលរួមនៅក្នុងការផលិត tantalum (V) oxychloride និង pentoxide ។ ធម្មជាតិអេឡិចត្រូហ្វីលីក (ស្រឡាញ់អេឡិចត្រូលីត្រ) របស់វា ស្រដៀងទៅនឹងកាតាលីករបុរាណដូចជា AlCl₃ គូសបញ្ជាក់តួនាទីរបស់វានៅក្នុងគីមីវិទ្យាកម្រិតខ្ពស់។
របៀបដែល Tantalum Chloride ត្រូវបានរៀបចំ
ការផលិត tantalum pentachloride ពាក់ព័ន្ធនឹង chlorinating tantalum ក្នុងទម្រង់មួយចំនួន។ មានផ្លូវសំខាន់ពីរ៖ ក្លរីននៃលោហធាតុ tantalum និង chlorination នៃសមាសធាតុ tantalum (ជាធម្មតាអុកស៊ីត)។ ក្នុងគ្រប់ករណីទាំងអស់ ប្រតិកម្មត្រូវធ្វើក្នុងបរិយាកាសស្ងួត គ្មានអុកស៊ីហ្សែន។ ដំណើរការជាមូលដ្ឋានគឺ៖
● chlorination ដោយផ្ទាល់នៃ tantalum លោហធាតុ:លោហៈ tantalum ដែលត្រូវបានបែងចែកយ៉ាងល្អិតល្អន់ (ជាញឹកញាប់ដាក់ឯកសារ ឬម្សៅ) ត្រូវបានកំដៅក្នុងស្ទ្រីមនៃឧស្ម័នក្លរីន។ នៅសីតុណ្ហភាពប្រហែល 170-250 °C ក្លរីនមានប្រតិកម្មជាមួយលោហៈដើម្បីបង្កើតជាចំហាយ TaCl₅:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2\,Ta+5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5។
ប្រតិកម្មខាងក្រៅនេះបំប្លែងលោហធាតុទៅជាក្លរួយ៉ាងរហ័ស។ នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង tantalum ត្រូវបានដាក់ក្នុងឡ ឬរ៉េអាក់ទ័រ ហើយឧស្ម័ន Cl₂ ត្រូវបានហូរពីលើវានៅសីតុណ្ហភាពគ្រប់គ្រង។ បន្ទាប់មក ចំហាយ TaCl₅ ត្រូវបានបង្រួបបង្រួមទៅជាអង្គធាតុរាវ ឬរឹង នៅពេលដែលវាត្រជាក់។ (វិធីសាស្ត្រដែលពាក់ព័ន្ធប្រើឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែនក្លរួ (HCl) ជំនួសឱ្យ Cl₂ ប៉ុន្តែនេះតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង - ប្រហែល 400 °C - ដើម្បីជំរុញឱ្យមានប្រតិកម្ម។ )
● ក្លរីនដោយប្រយោល (ពីអុកស៊ីដ)៖ជារឿយៗ លោហធាតុ tantalum ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ គឺមិនអាចរកបាន ឬមានតម្លៃថ្លៃពេកនោះទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ គេអាចចាប់ផ្តើមជាមួយ tantalum pentoxide (Ta₂O₅) ដែលមានច្រើនក្រៃលែងនៅក្នុងរ៉ែប្រមូលផ្តុំ។ Ta₂O₅អាចត្រូវបានបំប្លែងទៅជាTaCl₅ដោយប្រើភ្នាក់ងារក្លរីនដូចជាទីយ៉ូនីលក្លរ (SOCl₂). ប្រតិកម្មគឺ៖
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។
នៅក្នុងវិធីនេះ តា₂O₅ រឹងត្រូវបានលាយជាមួយនឹងរាវ SOCl₂ និងកំដៅ (ប្រហែល 240 ° C) ។ SOCl₂ បំប្លែងអុកស៊ីដទៅជាក្លរីតយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ដោយផលិតឧស្ម័នស្ពាន់ធ័រឌីអុកស៊ីតជាអនុផល។ ផ្លូវប្រយោលនេះមានប្រយោជន៍នៅពេលធ្វើការជាមួយម្សៅអុកស៊ីដ ហើយអាចផ្តល់ទិន្នផល TaCl₅ ដ៏បរិសុទ្ធ។
វិធីសាស្រ្តទាំងពីរខាងលើផលិតឧស្ម័ន TaCl₅ដែលបន្ទាប់មកត្រូវតែcondensed និងបន្សុត. នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង ឧស្ម័នដែលមានផ្ទុកក្លរីនត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់ ដើម្បីឱ្យTaCl₅ រាវ (ចំណុចរំពុះ ~239 °C) ។ ការចំហុយត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ដើម្បីបំបែក TaCl₅ ពីវត្ថុមិនបរិសុទ្ធ ឬវត្ថុដែលឆ្អិនទាប។ ជាឧទាហរណ៍ នៅពេលសំយោគនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ មនុស្សម្នាក់អាចបញ្ជូនឧស្ម័នតាមរយៈអន្ទាក់ត្រជាក់ ឬ condensers ជាបន្តបន្ទាប់។ បន្ទាប់ពី condensation ផលិតផលត្រូវបានស្ងួតហួតហែង (កំដៅដោយថ្នមៗនៅក្រោមកន្លែងទំនេរ) ដើម្បីលុបដាននៃសំណើម។ នេះជាលទ្ធផលមានសារធាតុរឹងពណ៌សដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។ (កតុការសង្ខេបវិធីសាស្រ្តសំយោគទាំងនេះ - ការចុះបញ្ជីប្រតិកម្ម លក្ខខណ្ឌ និងផលិតផល - អាចជួយប្រៀបធៀបផ្លូវដែលនៅជាប់គ្នា។ )
● ការទាញយករ៉ែពីឧស្សាហកម្ម៖នៅក្នុងទ្រង់ទ្រាយធំ tantalum ច្រើនតែទទួលបានពីសារធាតុរ៉ែដូចជា tantalite ឬ coltan ដែលមានទាំង tantalum និង niobium oxides ។ នៅក្នុងដំណើរការឧស្សាហកម្មមួយ កំហាប់រ៉ែត្រូវបានលាយជាមួយកាបូន (កូកាកូឡា) ហើយមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងឧស្ម័នក្លរីននៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ carbochlorination នេះបំប្លែងអុកស៊ីដទៅជាក្លរីតងាយនឹងបង្កជាហេតុ។ ដំបូង ល្បាយនៃ titanium, niobium និង tantalum chlorides បង្កើត និង condenses ទៅជាអង្គធាតុរាវហៅថា "titanium-niobium-tantalum oxichloride"។ អង្គធាតុរាវនេះត្រូវបានចម្រោះជាប្រភាគ៖ ទីតានីញ៉ូម tetrachloride ដំបូង (TiCl₄) ត្រូវបានយកចេញ (រំពុះ 136 °C) ដោយបន្សល់ទុកភាគច្រើនជា niobium និង tantalum chlorides ។ បន្ទាប់មក ល្បាយដែលនៅសេសសល់ត្រូវបានបន្ថែម chlorinated (ប្រសិនបើចាំបាច់) ដើម្បីបំប្លែង oxychlorides ទៅជា pentachlorides ។ ទីបំផុត niobium chloride (NbCl₅) និង tantalum chloride (TaCl₅) ត្រូវបានបំបែកដោយការចម្រាញ់ជាប្រភាគ ចាប់តាំងពី TaCl₅ ឆ្អិននៅ 239 °C និង NbCl₅ នៅ 248 °C។ លទ្ធផលចុងក្រោយគឺ TaCl₅ បន្សុត។ TaCl₅ នេះច្រើនតែត្រូវបានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអាម៉ូញាក់ក្នុងទឹក ដើម្បីជ្រាបចូលទៅក្នុងអាម៉ូញ៉ូម តង់តាលុមហ្វ្លុយអូរី ឬអុកស៊ីក្លរីត ដែលនៅលើកាស៊ីលីតផ្តល់ទិន្នផល Ta₂O₅ សុទ្ធបំផុត។ នៅក្នុងខ្លឹមសារ TaCl₅ ដើរតួជាកម្រិតមធ្យមក្នុងការចម្រាញ់ tantalum ពីរ៉ែរបស់វា។ កគំនូសតាងលំហូរការបង្ហាញពីជំហានទាំងនេះ - ពីរ៉ែឆៅទៅ TaCl₅ ទៅអុកស៊ីដ - នឹងមានប្រយោជន៍សម្រាប់អ្នកអានក្នុងការស្រមៃមើលដំណើរការឧស្សាហកម្ម។
សរុបមក tantalum chloride ត្រូវបានផលិតដោយ halogenation នៃលោហៈ tantalum ឬសមាសធាតុ។ chlorination ដោយផ្ទាល់នៃលោហៈ Ta ជាមួយ Cl₂ គឺជាផ្លូវមន្ទីរពិសោធន៍សាមញ្ញបំផុត ខណៈពេលដែលដំណើរការឧស្សាហកម្មជាញឹកញាប់ប្រើក្លរីនសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃ tantalum oxide ប្រមូលផ្តុំជាមួយកាបូន (carbochlorination) ឬជាមួយភ្នាក់ងារ chlorinating ផ្សេងទៀត។ បន្ទាប់មក ឧស្ម័ន TaCl₅ ត្រូវបានបង្រួបបង្រួម និងចម្រោះទៅជាភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។ គួរកត់សម្គាល់ថា កំណត់សម្គាល់បច្ចេកទេសរបស់អ្នកផលិតមួយសង្កត់ធ្ងន់ថា TaCl₅ ត្រូវបានប្រើនៅក្នុង "ក្លរីននៃសារធាតុសរីរាង្គ" និងជា "កម្រិតមធ្យមគីមី" ក្នុងការផលិតលោហៈធាតុសុទ្ធ ដោយគូសបញ្ជាក់តួនាទីរបស់វាជាសារធាតុប្រតិកម្ម និងកម្រិតមធ្យមសំខាន់។
សង្ខេប
Tantalum Chloride(TaCl₅) គឺជាសារធាតុអន្តរគីមីដ៏សំខាន់នៅក្នុងឧស្សាហកម្ម tantalum ។ វាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជា កសម្ភារៈចាប់ផ្តើមដើម្បីបង្កើតសមាសធាតុ tantalum ផ្សេងទៀត (អុកស៊ីដ nitrides លោហធាតុ) និងបម្រើជា កកាតាលីករអាស៊ីត Lewisនៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីពិសេស។ កម្មវិធីទូទៅមានចាប់ពីអេឡិចត្រូនិច (ឧបករណ៍បំប្លែង tantalum ខ្សែភាពយន្តស្តើង semiconductor) រហូតដល់ការសំយោគសរីរាង្គកម្រិតខ្ពស់។ ដោយសារ TaCl₅ ងាយនឹងសំណើម និងច្រេះ ការដោះស្រាយវាទាមទារលក្ខខណ្ឌស្ងួតតឹងរ៉ឹង។
ការផលិតTaCl₅ពាក់ព័ន្ធនឹងក្លរីនតាលុមក្នុងទម្រង់ខ្លះ។ នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ នេះមានន័យថា ប្រតិកម្មលោហៈតា ឬអុកស៊ីដជាមួយនឹងក្លរីន (ឬប្រភពក្លរីន)។ នៅក្នុងឧស្សាហកម្ម វាមានន័យថាការប្រើប្រាស់ chlorination សីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃការប្រមូលផ្តុំរ៉ែ ជាញឹកញាប់ជាមួយកាបូន បន្ទាប់មកដោយការចំហុយ។ ផ្លូវទាំងអស់តម្រូវឱ្យមានការបន្សុតដោយប្រុងប្រយ័ត្នដើម្បីញែក TaCl₅ សុទ្ធ និងដកផលិតផលចេញ។
ការយល់ដឹងទាំងពីរប្រើប្រាស់និងវិធីសាស្រ្តផលិតកម្មនៃ tantalum chloride គឺចាំបាច់សម្រាប់ការកោតសរសើរចំពោះតួនាទីរបស់វានៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាទំនើប។ ដោយការរួមបញ្ចូលព័ត៌មានលម្អិតនៃការសំយោគគីមីជាមួយនឹងកម្មវិធីជាក់ស្តែង (និងការផ្តល់ជំនួយដែលមើលឃើញដែលមានប្រយោជន៍) អ្នកអានអាចមើលឃើញពីរបៀបដែលសមាសធាតុដែលហាក់ដូចជាមិនច្បាស់លាស់នេះតាមពិតទៅ សារធាតុផ្សំដែលមានមូលដ្ឋានលើ tantalum នៅក្នុងអេឡិចត្រូនិច គីមីវិទ្យា និងលើសពីនេះ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ឧសភា-៣០-២០២៥