टैंटलम पेंटोक्साइड: Difference between revisions

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{{chembox
'''[[टैंटलम]] पेंटोक्साइड''', जिसे टैंटलम (वी) ऑक्साइड के रूप में भी जाना जाता है, [[रासायनिक सूत्र]] {{chem|Ta|2|O|5}} के साथ [[अकार्बनिक यौगिक]] है यह सफेद ठोस है जो सभी विलायक में अघुलनशील है लेकिन मजबूत आधारों और हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल द्वारा आक्षेप किया जाता है। {{chem|Ta|2|O|5}} उच्च [[अपवर्तक सूचकांक|अपवर्तनांक]] और कम अवशोषण (अर्थात रंगहीन) के साथ अक्रिय पदार्थ है, जो इसे आलेप के लिए उपयोगी बनाती है।<ref name=book>{{cite book |title= The Chemistry of Niobium and Tantalum|url= https://archive.org/details/chemistryofniobi0000fair|url-access= registration|last= Fairbrother|first= Frederick|year= 1967|publisher= Elsevier Publishing Company|location= New York|isbn= 978-0-444-40205-9|pages= [https://archive.org/details/chemistryofniobi0000fair/page/n14 1]–28}}</ref> इसकी उच्च परावैद्युतांक के कारण, [[टैंटलम संधारित्र|संधारित्र]] के उत्पादन में भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
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| Name = Tantalum pentoxide<!-- please replace if not identical with the pagename -->
| ImageFile2 = Tantalum(V) oxide sample.jpg
| ImageFile = Kristallstruktur Triuranoctoxid.png<!-- crystal structure is similar -->
| ImageCaption = {{Color box|#ffffff|border=silver}} [[Tantalum|Ta]] {{Color box|#ee2010|border=silver}} [[Oxygen|O]]
| IUPACName = Tantalum(V) oxide
| SystematicName = Ditantalum pentaoxide
| OtherNames =
|Section1={{Chembox Identifiers
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo = 1314-61-0
| UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}
| UNII = OEZ64Z53M4
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| InChI = 1S/5O.2Ta
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}}
|Section2={{Chembox Properties
| Formula = Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
| MolarMass = 441.893 g/mol
| Solubility = negligible
| SolubleOther = insoluble in organic solvents and  most [[mineral acid]]s, reacts with HF
| Density = β-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> = 8.18 g/cm<sup>3</sup><ref name=properties>{{cite journal|last=Reisman|first=Arnold|author2=Holtzberg, Frederic |author3=Berkenblit, Melvin |author4= Berry, Margaret |title=Reactions of the Group VB Pentoxides with Alkali Oxides and Carbonates. III. Thermal and X-Ray Phase Diagrams of the System K<sub>2</sub>O or K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> with Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Journal of the American Chemical Society|date=20 September 1956|volume=78|issue=18|pages=4514–4520|doi=10.1021/ja01599a003}}</ref> <BR> α-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> = 8.37 g/cm<sup>3</sup>
| MeltingPtC = 1872
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<!--| DielectricConstant = ~ 25 no such parameter-->
| RefractIndex = 2.275
| MagSus = {{val|-32.0e-6|u=cm<sup>3</sup>/mol}}
}}
}}
[[टैंटलम]] पेंटोक्साइड, जिसे टैंटलम (वी) ऑक्साइड भी कहा जाता है, [[रासायनिक सूत्र]] के साथ [[अकार्बनिक यौगिक]] है {{chem|Ta|2|O|5}}. यह एक सफेद ठोस है जो सभी सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है लेकिन मजबूत आधारों और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड द्वारा हमला किया जाता है। {{chem|Ta|2|O|5}} उच्च [[अपवर्तक सूचकांक]] और कम अवशोषण (यानी रंगहीन) के साथ एक निष्क्रिय सामग्री है, जो इसे कोटिंग्स के लिए उपयोगी बनाती है<!--one cannot really coat in a spectral region . in the near-[[ultraviolet|UV]] to [[infrared|IR]] spectra regions-->.<ref name=book>{{cite book |title= The Chemistry of Niobium and Tantalum|url= https://archive.org/details/chemistryofniobi0000fair|url-access= registration|last= Fairbrother|first= Frederick|year= 1967|publisher= Elsevier Publishing Company|location= New York|isbn= 978-0-444-40205-9|pages= [https://archive.org/details/chemistryofniobi0000fair/page/n14 1]–28}}</ref> इसकी उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक के कारण [[टैंटलम संधारित्र]] के उत्पादन में भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।


== तैयारी ==
== तैयारी ==


=== घटना ===
=== घटना ===
टैंटलम खनिजों में [[टैंटेलाइट]] और [[कोलंबाइट]] (कोलंबियम नाइओबियम के लिए एक पुरातन नाम है) में होता है, जो [[पेगमाटाइट]]्स में होता है, एक आग्नेय चट्टान का निर्माण होता है। कोलम्बाइट और टैंटालाइट के मिश्रण को [[कोल्टन]] कहा जाता है। टैंटालाइट की खोज [[एंडर्स गुस्ताफ एकेबर्ग]] ने की थी{{when|date=October 2022}} [[येटरबी]], स्वीडन और किमोटो, फिनलैंड में। [[microlite]] और [[pyrochlor]] खनिजों में क्रमशः लगभग 70% और 10% टा होता है।
टैंटलम खनिजों में [[टैंटेलाइट]] और [[कोलंबाइट]] (कोलंबियम नाइओबियम के लिए पुरातन नाम है) में होता है, जो [[पेगमाटाइट]] में, आग्नेय चट्टान का निर्माण होता है। कोलम्बाइट और टैंटालाइट के मिश्रण को [[कोल्टन]] कहा जाता है। टैंटालाइट की खोज [[एंडर्स गुस्ताफ एकेबर्ग]] ने [[येटरबी]], स्वीडन और किमोटो, फिनलैंड में की थी। [[microlite|माइक्रोलाइट]] और [[pyrochlor|पायरोक्लोर]] खनिजों में क्रमशः लगभग 70% और 10% Ta होता है।


=== शोधन ===
=== शोधन ===
टैंटलम अयस्कों में अक्सर महत्वपूर्ण मात्रा में [[नाइओबियम]] होता है, जो स्वयं एक मूल्यवान धातु है। जैसे, दोनों धातुओं को निकाला जाता है ताकि उन्हें बेचा जा सके। समग्र प्रक्रिया [[hydrometallurgy]] में से एक है और एक [[लीचिंग (धातु विज्ञान)]] कदम से शुरू होती है; जिसमें अयस्क को [[हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल]] और [[सल्फ्यूरिक एसिड]] के साथ पानी में घुलनशील [[हाइड्रोजिन फ्लोराइड]] जैसे [[पोटेशियम हेप्टाफ्लोरोटेंटेलेट]] के उत्पादन के लिए उपचारित किया जाता है। यह धातुओं को चट्टान में विभिन्न गैर-धात्विक अशुद्धियों से अलग करने की अनुमति देता है।
टैंटलम अयस्कों में अधिकांशतः महत्वपूर्ण मात्रा में [[नाइओबियम]] होता है, जो स्वयं एक मूल्यवान धातु है। जैसे, दोनों धातुओं को निकाला जाता है जिससे कि उन्हें बेचा जा सके। समग्र प्रक्रिया [[hydrometallurgy|द्रवधातुकर्मिकी]] में से एक है और एक [[लीचिंग (धातु विज्ञान)|धावित द्रव्य (धातु विज्ञान)]] कदम से प्रारम्भ होती है; जिसमें अयस्क को[[हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल]] और [[सल्फ्यूरिक एसिड|सल्फ्यूरिक अम्ल]] के साथ पानी में घुलनशील [[हाइड्रोजिन फ्लोराइड]] जैसे [[पोटेशियम हेप्टाफ्लोरोटेंटेलेट]] के उत्पादन के लिए उपचारित किया जाता है। यह धातुओं को चट्टान में विभिन्न गैर-धात्विक अशुद्धियों से अलग करने की अनुमति देता है।


:(FeMn)(एनबीटीए)<sub>2</sub>O<sub>6</sub> + 16 हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड → एच<sub>2</sub>[बंद<sub>7</sub>] + एच<sub>2</sub>[एनबीओएफ<sub>5</sub>] + आयरन (II) फ्लोराइड|FeF<sub>2</sub>+ मैंगनीज (द्वितीय) फ्लोराइड | एमएनएफ<sub>2</sub>+ 6 एच<sub>2</sub>हे
:(FeMn)(NbTa)<sub>2</sub>O<sub>6</sub> + 16 HF → H<sub>2</sub>[TaF<sub>7</sub>] + H<sub>2</sub>[NbOF<sub>5</sub>] + FeF<sub>2</sub> + MnF<sub>2</sub> + 6 H<sub>2</sub>O


तब टैंटलम और नाइओबियम हाइड्रोजन[[फ्लोराइड]]्स को तरल-तरल निष्कर्षण द्वारा [[जलीय]] घोल से हटा दिया जाता है| [[cyclohexanone]] या [[मिथाइल आइसोबुटिल कीटोन]] जैसे [[ऑर्गेनिक सॉल्वेंट]] का उपयोग करके तरल-तरल निष्कर्षण। यह कदम विभिन्न धातु अशुद्धियों (जैसे लोहा और मैंगनीज) को आसानी से हटाने की अनुमति देता है जो फ्लोराइड्स के रूप में जलीय चरण में रहते हैं। तब टैंटलम और नाइओबियम का पृथक्करण [[पीएच]] समायोजन द्वारा प्राप्त किया जाता है। नाइओबियम को कार्बनिक चरण में घुलनशील रहने के लिए उच्च स्तर की अम्लता की आवश्यकता होती है और इसलिए इसे कम अम्लीय पानी में निष्कर्षण द्वारा चुनिंदा रूप से हटाया जा सकता है।
टैंटलम और नाइओबियम हाइड्रोजन[[फ्लोराइड]] को कार्बनिक विलायक, जैसे कि [[cyclohexanone|साइक्लोहेक्सानोन]] या [[मिथाइल आइसोबुटिल कीटोन]] का उपयोग करके तरल-तरल निष्कर्षण द्वारा जलीय विलयन से हटा दिया जाता है। यह कदम विभिन्न धातु अशुद्धियों (जैसे लोहा और मैंगनीज) को आसानी से हटाने की अनुमति देता है जो फ्लोराइड्स के रूप में जलीय चरण में रहते हैं। तब टैंटलम और नाइओबियम का पृथक्करण [[पीएच]] समायोजन द्वारा प्राप्त किया जाता है। नाइओबियम को कार्बनिक चरण में घुलनशील रहने के लिए उच्च स्तर की अम्लता की आवश्यकता होती है और इसलिए इसे कम अम्लीय पानी में निष्कर्षण द्वारा चुनिंदा रूप से हटाया जा सकता है। शुद्ध टैंटलम हाइड्रोजन फ्लोराइड घोल को हाइड्रेटेड टैंटलम ऑक्साइड (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>x</sub>) देने के लिए जलीय [[अमोनिया]] के साथ उदासीनीकृत किया जाता है, जिसे इन आदर्श समीकरणों में वर्णित टैंटलम पेंटॉक्साइड (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) में निस्तारित किया जाता है:<ref>{{cite book|author=Anthony Agulyanski|editor=Anatoly Agulyanski|chapter=Fluorine chemistry in the processing of tantalum and niobium|title=Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds|year=2004|publisher=Elsevier|location=Burlington|isbn=9780080529028|edition=1st}}</ref>
शुद्ध टैंटलम हाइड्रोजन फ्लोराइड घोल को जलीय [[अमोनिया]] के साथ उदासीन करके हाइड्रेशन टैंटलम ऑक्साइड (टा) का पानी दिया जाता है।<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(एच<sub>2</sub>ओ)<sub>x</sub>), जो टैंटलम पेंटोक्साइड (ता<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) जैसा कि इन आदर्श समीकरणों में वर्णित है:<ref>{{cite book|author=Anthony Agulyanski|editor=Anatoly Agulyanski|chapter=Fluorine chemistry in the processing of tantalum and niobium|title=Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds|year=2004|publisher=Elsevier|location=Burlington|isbn=9780080529028|edition=1st}}</ref>
:: H<sub>2</sub>[TaF<sub>7</sub>] + 5 H<sub>2</sub>O + 7 NH<sub>3</sub> → 1/2 Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub> + 7 NH<sub>4</sub>F
: एच<sub>2</sub>[बंद<sub>7</sub>] + 5 एच<sub>2</sub>हे + 7 अमोनिया|एनएच<sub>3</sub>→ {{sfrac|1|2}} का सामना करना पड़<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(एच<sub>2</sub>ओ)<sub>5</sub> + 7 अमोनियम फ्लोराइड|NH<sub>4</sub>एफ
:: Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub> → Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 5 H<sub>2</sub>O
: का<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(एच<sub>2</sub>ओ)<sub>5</sub> → वह<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 5 एच<sub>2</sub>हे


प्राकृतिक शुद्ध टैंटलम ऑक्साइड को खनिज [[चाची]] के रूप में जाना जाता है, हालांकि यह अत्यंत दुर्लभ है।<ref>{{cite web|url=http://www.mindat.org/min-3884.html |title=Tantite: Tantite mineral information and data |website=Mindat.org |access-date=2016-03-03}}</ref>
प्राकृतिक शुद्ध टैंटलम ऑक्साइड को खनिज [[चाची|टेंटाइट]] के रूप में जाना जाता है, चूंकि यह अत्यंत दुर्लभ है।<ref>{{cite web|url=http://www.mindat.org/min-3884.html |title=Tantite: Tantite mineral information and data |website=Mindat.org |access-date=2016-03-03}}</ref>
=== अल्कोक्साइड्स से ===
टैंटलम ऑक्साइड अधिकांशतः इलेक्ट्रॉनिक्स में अधिकांशतः [[पतली फिल्म|तनुफिल्म]] के रूप में प्रयोग किया जाता है। इन अनुप्रयोगों के लिए इसे धातु-जैविक वाष्प-चरण एपिटॉक्सी ([[MOCVD|एमओसीवीडी)]] (या संबंधित तकनीकों) द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, जिसमें इसके वाष्पशील [[halide|हलाइड्स]] या [[एल्कोक्साइड]] का [[हाइड्रोलिसिस|जलीय विश्लेषण]] सम्मिलित है:
 
:: Ta<sub>2</sub>(OEt)<sub>10</sub> + 5 H<sub>2</sub>O → Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 10 EtOH
:: 2 TaCl<sub>5</sub> + 5 H<sub>2</sub>O → Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 10 HCl


== संरचना और गुण ==
टैंटलम पेंटोक्साइड की क्रिस्टल संरचना कुछ बहस का विषय रही है। थोक पदार्थ [[अव्यवस्थित चरण]] है,<ref name=temp>{{cite journal|last=Askeljung|first=Charlotta|author2=Marinder, Bengt-Olov |author3=Sundberg, Margareta |title=Effect of heat treatment on the structure of L-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Journal of Solid State Chemistry|date=1 November 2003|volume=176|issue=1|pages=250–258|doi=10.1016/j.jssc.2003.07.003|bibcode = 2003JSSCh.176..250A }}</ref> या तो अनाकार या [[polycrystalline|पॉलीक्रिस्टलाइन]] है; [[एकल क्रिस्टल]] के बढ़ने में कठिनाई होती है। जैसे [[एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी]] काफी हद तक [[पाउडर विवर्तन]] तक ही सीमित है, जो कम संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है।


=== अल्कोक्साइड्स से ===
कम से कम 2 बहुरूपता के अस्तित्व के बारे में जाना जाता है। एक निम्न तापमान रूप, जिसे L- या β-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> के रूप में जाना जाता है, और उच्च तापमान रूप को H- या α-β-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> के रूप में जाना जाता है। इन दो रूपों के बीच संक्रमण धीमा और उत्क्रमणीय है; मध्यवर्ती तापमान पर सम्मिलित संरचनाओं के मिश्रण के साथ 1000 और 1360 डिग्री सेल्सियस के बीच हो रहा है।<ref name=temp />दोनों बहुरूपों की संरचनाओं में ऑक्टाहेड्रल TaO<sub>6</sub> और पेंटागोनल बाइपिरामाइडल TaO<sub>7</sub> पॉलीहेड्रा से निर्मित श्रृंखलाएं होती हैं जो विपरीत सिरों को साझा करती हैं; जो एज-शेयरिंग द्वारा और जुड़ जाते हैं।<ref>{{cite journal|last=Stephenson|first=N. C.|author2=Roth, R. S. |title=Structural systematics in the binary system Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>–WO<sub>3</sub>. V. The structure of the low-temperature form of tantalum oxide L-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Acta Crystallographica Section B|date=1971|volume=27|issue=5|pages=1037–1044|doi=10.1107/S056774087100342X|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite book |title= Structural Inorganic Chemistry|last= Wells|first= A.F.|year= 1947|publisher= Clarendon Press|location= Oxford}}</ref> एकल क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन द्वारा β-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> के[[अंतरिक्ष समूह]] को ''Pna2'' के रूप में पहचाने जाने के साथ समग्र क्रिस्टल प्रणाली दोनों स्थितियों में [[orthorhombic|विषमलंबाक्ष]] है।<ref>{{cite journal|last=Wolten|first=G. M.|author2=Chase, A. B. |title=Single-crystal data for β Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> and A KPO<sub>3</sub>|journal=Zeitschrift für Kristallographie|date=1 August 1969|volume=129|issue=5–6|pages=365–368|doi=10.1524/zkri.1969.129.5-6.365|bibcode = 1969ZK....129..365W }}</ref> उच्च दाब रूप (''Z''-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) भी सूचित किया गया है, जिसमें Ta परमाणु 7 निर्देशांक ज्यामिति को अपनाते हुए [[monoclinic|एकनताक्ष]] संरचना (अंतरिक्ष समूह C2) देते हैं।<ref>{{cite journal|last=Zibrov|first=I. P.|author2=Filonenko, V. P. |author3=Sundberg, M. |author4= Werner, P.-E. |title=Structures and phase transitions of B-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> and Z-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>: two high-pressure forms of Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Acta Crystallographica Section B|date=1 August 2000|volume=56|issue=4|pages=659–665|doi=10.1107/S0108768100005462|doi-access=free}}</ref>
टैंटलम ऑक्साइड अक्सर इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयोग किया जाता है, अक्सर [[पतली फिल्म]]ों के रूप में। इन अनुप्रयोगों के लिए इसे [[MOCVD]] (या संबंधित तकनीकों) द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, जिसमें इसके वाष्पशील [[halide]] या [[एल्कोक्साइड]]्स का [[हाइड्रोलिसिस]] शामिल है:


: टैंटलम (वी) एथोक्साइड | ता<sub>2</sub>(ओईटी)<sub>10</sub>+ 5 एच<sub>2</sub>ओ → ता<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 10 EtOH
विशुद्ध रूप से अक्रिस्टलीय टैंटलम पेंटॉक्साइड में क्रिस्टलीय पॉलीमॉर्फ के समान स्थानीय संरचना होती है, जिसे TaO<sub>6</sub> और TaO<sub>7</sub> पॉलीहेड्रा से निर्मित किया जाता है, जबकि पिघले हुए तरल चरण में निम्न समन्वय पॉलीहेड्रा, मुख्य रूप से TaO<sub>5</sub> और TaO<sub>6</sub> पर आधारित अलग संरचना होती है।<ref>{{cite journal |last1=Alderman|first1=O. L. G.|last2=Benmore|first2=C.J.|last3=Neuefeind|first3=J.|last4=Coillet|first4=E.|last5=Mermet|first5=A.|last6=Martinez|first6=V.|last7=Tamalonis|first7=A.|last8=Weber|first8=R.|title=Amorphous tantala and its relationship with the molten state |journal=Physical Review Materials |date=2018 |volume=2 |issue=4 |page=043602 |doi=10.1103/PhysRevMaterials.2.043602 |doi-access=free }}</ref>
: 2 टैंटलम क्लोराइड|TaCl<sub>5</sub>+ 5 एच<sub>2</sub>ओ → ता<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 10 एचसीएल


== संरचना और गुण ==
एक समान संरचना के साथ पदार्थ बनाने में कठिनाई के कारण इसकी विवरणी की गई गुण में भिन्नता आई है। कई धातु आक्साइड की तरह Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> अवरोधक है और इसके [[ऊर्जा अंतराल|बैण्ड अन्तराल]] को निर्माण की विधि के आधार पर 3.8 और 5.3 इलेक्ट्रॉनवोल्ट के बीच होने की सूचना दी गई है।<ref>{{cite journal|last=Kukli|first=Kaupo|author2=Aarik, Jaan |author3=Aidla, Aleks |author4=Kohan, Oksana |author5=Uustare, Teet |author6= Sammelselg, Väino |title=Properties of tantalum oxide thin films grown by atomic layer deposition|journal=Thin Solid Films|year=1995|volume=260|issue=2|pages=135–142|doi=10.1016/0040-6090(94)06388-5|bibcode = 1995TSF...260..135K }}</ref><ref>{{cite journal|last1=Fleming|first1=R. M.|last2=Lang|first2=D. V.|last3=Jones|first3=C. D. W.|last4=Steigerwald|first4=M. L.|last5=Murphy|first5=D. W.|last6=Alers|first6=G. B.|last7=Wong|first7=Y.-H.|last8=van Dover|first8=R. B.|last9=Kwo|first9=J. R.|last10=Sergent|first10=A. M.|title=Defect dominated charge transport in amorphous Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> thin films|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 2000|volume=88|issue=2|pages=850|doi=10.1063/1.373747|bibcode = 2000JAP....88..850F }}</ref><ref>{{cite journal|last=Murawala|first=Prakash A.|author2=Sawai, Mikio |author3=Tatsuta, Toshiaki |author4=Tsuji, Osamu |author5=Fujita, Shizuo |author6= Fujita, Shigeo |title=Structural and Electrical Properties of Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Grown by the Plasma-Enhanced Liquid Source CVD Using Penta Ethoxy Tantalum Source|journal=Japanese Journal of Applied Physics|year=1993|volume=32|issue=Part 1, No. 1B|pages=368–375|doi=10.1143/JJAP.32.368|bibcode = 1993JaJAP..32..368M }}</ref> सामान्यतः पदार्थ जितनी अधिक अनाकार होती है, उसका बैण्ड अन्तराल उतना ही अधिक होता है। [[कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान|अभिकलनात्मक रसायन]] (2.3 - 3.8 इलेक्ट्रॉनवोल्ट) द्वारा अनुमानित मूल्यों की तुलना में ये देखे गए मूल्य काफी अधिक हैं।<ref>{{cite journal|last=Ramprasad|first=R.|title=First principles study of oxygen vacancy defects in tantalum pentoxide|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 2003|volume=94|issue=9|pages=5609–5612|doi=10.1063/1.1615700|bibcode = 2003JAP....94.5609R }}</ref><ref>{{cite journal|last=Sawada|first=H.|author2=Kawakami, K. |title=Electronic structure of oxygen vacancy in Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 1999|volume=86|issue=2|pages=956|doi=10.1063/1.370831|bibcode = 1999JAP....86..956S }}</ref><ref>{{cite journal|last=Nashed|first=Ramy|author2=Hassan, Walid M. I. |author3=Ismail, Yehea |author4= Allam, Nageh K. |title=Unravelling the interplay of crystal structure and electronic band structure of tantalum oxide (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)|journal=Physical Chemistry Chemical Physics|volume=15|issue=5|pages=1352–7|year=2013|doi=10.1039/C2CP43492J|pmid=23243661|bibcode=2013PCCP...15.1352N}}</ref>
टैंटलम पेंटोक्साइड की क्रिस्टल संरचना कुछ बहस का विषय रही है। थोक सामग्री [[अव्यवस्थित चरण]] है,<ref name=temp>{{cite journal|last=Askeljung|first=Charlotta|author2=Marinder, Bengt-Olov |author3=Sundberg, Margareta |title=Effect of heat treatment on the structure of L-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Journal of Solid State Chemistry|date=1 November 2003|volume=176|issue=1|pages=250–258|doi=10.1016/j.jssc.2003.07.003|bibcode = 2003JSSCh.176..250A }}</ref> या तो अनाकार या [[polycrystalline]] होना; [[एकल क्रिस्टल]] के बढ़ने में कठिनाई होती है। जैसे ए[[एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी]] काफी हद तक [[पाउडर विवर्तन]] तक ही सीमित है, जो कम संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है।


कम से कम 2 बहुरूपता (पदार्थ विज्ञान) के अस्तित्व के बारे में जाना जाता है। एक निम्न तापमान रूप, जिसे L- या β-Ta के रूप में जाना जाता है<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, और उच्च तापमान रूप जिसे H- या α-Ta के रूप में जाना जाता है<sub>2</sub>O<sub>5</sub>. इन दो रूपों के बीच संक्रमण धीमा और उत्क्रमणीय है; मध्यवर्ती तापमान पर मौजूद संरचनाओं के मिश्रण के साथ 1000 और 1360 डिग्री सेल्सियस के बीच हो रहा है।<ref name=temp />दोनों बहुरूपियों की संरचना में अष्टफलकीय ताओ से निर्मित श्रृंखलाएँ होती हैं<sub>6</sub> और पंचकोणीय द्विपिरामिडल ताओ<sub>7</sub> पॉलीहेड्रा विपरीत कोने साझा करना; जो कि एज-शेयरिंग द्वारा और जुड़ जाते हैं।<ref>{{cite journal|last=Stephenson|first=N. C.|author2=Roth, R. S. |title=Structural systematics in the binary system Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>–WO<sub>3</sub>. V. The structure of the low-temperature form of tantalum oxide L-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Acta Crystallographica Section B|date=1971|volume=27|issue=5|pages=1037–1044|doi=10.1107/S056774087100342X|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite book |title= Structural Inorganic Chemistry|last= Wells|first= A.F.|year= 1947|publisher= Clarendon Press|location= Oxford}}</ref> β-Ta के [[अंतरिक्ष समूह]] के साथ, समग्र क्रिस्टल प्रणाली दोनों मामलों में [[orthorhombic]] है<sub>2</sub>O<sub>5</sub> एकल क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन द्वारा Pna2 के रूप में पहचाना जा रहा है।<ref>{{cite journal|last=Wolten|first=G. M.|author2=Chase, A. B. |title=Single-crystal data for β Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> and A KPO<sub>3</sub>|journal=Zeitschrift für Kristallographie|date=1 August 1969|volume=129|issue=5–6|pages=365–368|doi=10.1524/zkri.1969.129.5-6.365|bibcode = 1969ZK....129..365W }}</ref>
इसका परावैद्युतांक सामान्यतः लगभग 25<ref>{{cite journal|last=Macagno|first=V.|author2=Schultze, J.W. |title=The growth and properties of thin oxide layers on tantalum electrodes|journal=Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry|date=1 December 1984|volume=180|issue=1–2|pages=157–170|doi=10.1016/0368-1874(84)83577-7}}</ref> होता है, चूंकि 50 से अधिक के मूल्यों की सूचना दी गई है।<ref>{{cite journal|last=Hiratani|first=M.|author2=Kimura, S. |author3=Hamada, T. |author4=Iijima, S. |author5= Nakanishi, N. |title=Hexagonal polymorph of tantalum–pentoxide with enhanced dielectric constant|journal=Applied Physics Letters|date=1 January 2002|volume=81|issue=13|pages=2433|doi=10.1063/1.1509861|bibcode = 2002ApPhL..81.2433H }}</ref> सामान्यतः टैंटलम पेंटोक्साइड को एक [[उच्च-के ढांकता हुआ|उच्च-के]] परावैद्युत पदार्थ माना जाता है।
एक उच्च दबाव प्रपत्र (Z-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) भी बताया गया है, जिसमें टा परमाणु एक [[monoclinic]] संरचना (अंतरिक्ष समूह C2) देने के लिए 7 समन्वय ज्यामिति को अपनाते हैं।<ref>{{cite journal|last=Zibrov|first=I. P.|author2=Filonenko, V. P. |author3=Sundberg, M. |author4= Werner, P.-E. |title=Structures and phase transitions of B-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> and Z-Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>: two high-pressure forms of Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Acta Crystallographica Section B|date=1 August 2000|volume=56|issue=4|pages=659–665|doi=10.1107/S0108768100005462|doi-access=free}}</ref>
विशुद्ध रूप से अक्रिस्टलीय टैंटलम पेंटॉक्साइड की एक समान स्थानीय संरचना होती है जो ताओ से निर्मित क्रिस्टलीय बहुरूपताओं के समान होती है।<sub>6</sub> और ताओ<sub>7</sub> पॉलीहेड्रा, जबकि पिघले हुए तरल चरण में एक अलग संरचना होती है जो निचले समन्वय पॉलीहेड्रा पर आधारित होती है, मुख्य रूप से ताओ<sub>5</sub> और ताओ<sub>6</sub>.<ref>{{cite journal |last1=Alderman|first1=O. L. G.|last2=Benmore|first2=C.J.|last3=Neuefeind|first3=J.|last4=Coillet|first4=E.|last5=Mermet|first5=A.|last6=Martinez|first6=V.|last7=Tamalonis|first7=A.|last8=Weber|first8=R.|title=Amorphous tantala and its relationship with the molten state |journal=Physical Review Materials |date=2018 |volume=2 |issue=4 |page=043602 |doi=10.1103/PhysRevMaterials.2.043602 |doi-access=free }}</ref>
एक समान संरचना के साथ सामग्री बनाने में कठिनाई के कारण इसकी रिपोर्ट की गई संपत्तियों में भिन्नता आई है। कई धातु आक्साइड की तरह टा<sub>2</sub>O<sub>5</sub> एक इंसुलेटर (बिजली) है और इसके [[ऊर्जा अंतराल]] को निर्माण की विधि के आधार पर 3.8 और 5.3 eV के बीच बताया गया है।<ref>{{cite journal|last=Kukli|first=Kaupo|author2=Aarik, Jaan |author3=Aidla, Aleks |author4=Kohan, Oksana |author5=Uustare, Teet |author6= Sammelselg, Väino |title=Properties of tantalum oxide thin films grown by atomic layer deposition|journal=Thin Solid Films|year=1995|volume=260|issue=2|pages=135–142|doi=10.1016/0040-6090(94)06388-5|bibcode = 1995TSF...260..135K }}</ref><ref>{{cite journal|last1=Fleming|first1=R. M.|last2=Lang|first2=D. V.|last3=Jones|first3=C. D. W.|last4=Steigerwald|first4=M. L.|last5=Murphy|first5=D. W.|last6=Alers|first6=G. B.|last7=Wong|first7=Y.-H.|last8=van Dover|first8=R. B.|last9=Kwo|first9=J. R.|last10=Sergent|first10=A. M.|title=Defect dominated charge transport in amorphous Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> thin films|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 2000|volume=88|issue=2|pages=850|doi=10.1063/1.373747|bibcode = 2000JAP....88..850F }}</ref><ref>{{cite journal|last=Murawala|first=Prakash A.|author2=Sawai, Mikio |author3=Tatsuta, Toshiaki |author4=Tsuji, Osamu |author5=Fujita, Shizuo |author6= Fujita, Shigeo |title=Structural and Electrical Properties of Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Grown by the Plasma-Enhanced Liquid Source CVD Using Penta Ethoxy Tantalum Source|journal=Japanese Journal of Applied Physics|year=1993|volume=32|issue=Part 1, No. 1B|pages=368–375|doi=10.1143/JJAP.32.368|bibcode = 1993JaJAP..32..368M }}</ref> सामान्य तौर पर सामग्री जितनी अधिक अनाकार होती है, उसका बैंड गैप उतना ही अधिक होता है।
ये देखे गए मान [[कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान]] (2.3 - 3.8 eV) द्वारा अनुमानित की तुलना में काफी अधिक हैं।<ref>{{cite journal|last=Ramprasad|first=R.|title=First principles study of oxygen vacancy defects in tantalum pentoxide|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 2003|volume=94|issue=9|pages=5609–5612|doi=10.1063/1.1615700|bibcode = 2003JAP....94.5609R }}</ref><ref>{{cite journal|last=Sawada|first=H.|author2=Kawakami, K. |title=Electronic structure of oxygen vacancy in Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>|journal=Journal of Applied Physics|date=1 January 1999|volume=86|issue=2|pages=956|doi=10.1063/1.370831|bibcode = 1999JAP....86..956S }}</ref><ref>{{cite journal|last=Nashed|first=Ramy|author2=Hassan, Walid M. I. |author3=Ismail, Yehea |author4= Allam, Nageh K. |title=Unravelling the interplay of crystal structure and electronic band structure of tantalum oxide (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)|journal=Physical Chemistry Chemical Physics|volume=15|issue=5|pages=1352–7|year=2013|doi=10.1039/C2CP43492J|pmid=23243661|bibcode=2013PCCP...15.1352N}}</ref>
इसका ढांकता हुआ स्थिरांक आमतौर पर लगभग 25 होता है<ref>{{cite journal|last=Macagno|first=V.|author2=Schultze, J.W. |title=The growth and properties of thin oxide layers on tantalum electrodes|journal=Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry|date=1 December 1984|volume=180|issue=1–2|pages=157–170|doi=10.1016/0368-1874(84)83577-7}}</ref> हालांकि 50 से अधिक के मूल्यों की सूचना दी गई है।<ref>{{cite journal|last=Hiratani|first=M.|author2=Kimura, S. |author3=Hamada, T. |author4=Iijima, S. |author5= Nakanishi, N. |title=Hexagonal polymorph of tantalum–pentoxide with enhanced dielectric constant|journal=Applied Physics Letters|date=1 January 2002|volume=81|issue=13|pages=2433|doi=10.1063/1.1509861|bibcode = 2002ApPhL..81.2433H }}</ref> सामान्य तौर पर टैंटलम पेंटोक्साइड को एक [[उच्च-के ढांकता हुआ]] पदार्थ माना जाता है।


== प्रतिक्रियाएं ==
== प्रतिक्रियाएं ==
टा<sub>2</sub>O<sub>5</sub> एचसीएल या एचबीआर के साथ पर्याप्त रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है, हालांकि यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में भंग हो जाएगा, और निम्नलिखित समीकरण के अनुसार [[पोटेशियम बाइफ्लोराइड]] और एचएफ के साथ प्रतिक्रिया करता है:<ref>{{cite journal | last1 = Agulyansky | first1 = A | year = 2003| title = Potassium fluorotantalate in solid, dissolved and molten conditions | journal = J. Fluorine Chemistry | volume = 123| pages = 155–161 | doi = 10.1016/S0022-1139(03)00190-8 }}</ref><ref>{{cite book|last=Brauer|first=Georg|title=Handbook of preparative inorganic chemistry|year=1965|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-395591-3|pages=256}}</ref>
Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> HCl या HBr के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करता है, चूंकि यह हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल में घुल जाएगा, और निम्नलिखित समीकरण के अनुसार [[पोटेशियम बाइफ्लोराइड]] और HF के साथ प्रतिक्रिया करता है:<ref>{{cite journal | last1 = Agulyansky | first1 = A | year = 2003| title = Potassium fluorotantalate in solid, dissolved and molten conditions | journal = J. Fluorine Chemistry | volume = 123| pages = 155–161 | doi = 10.1016/S0022-1139(03)00190-8 }}</ref><ref>{{cite book|last=Brauer|first=Georg|title=Handbook of preparative inorganic chemistry|year=1965|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-395591-3|pages=256}}</ref>
: सामना करना<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 4 केएचएफ<sub>2</sub> + 6 एचएफ → 2 पोटेशियम हेप्टाफ्लोरोटेंटलेट | के<sub>2</sub>[बंद<sub>7</sub>] + 5 एच<sub>2</sub>
: Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 4 KHF<sub>2</sub> + 6 HF → 2 K<sub>2</sub>[TaF<sub>7</sub>] + 5 H<sub>2</sub>O


<sub>2</sub>O<sub>5</sub> कैल्शियम और एल्यूमीनियम जैसे धात्विक रिडक्टेंट्स के उपयोग के माध्यम से धात्विक टा को कम किया जा सकता है।
कैल्शियम और एल्यूमीनियम जैसे धात्विक अपचायक के उपयोग के माध्यम से Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> को धात्विक Ta में कम किया जा सकता है।


:ता<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 5 सीए → 2 टा + 5 [[कैल्शियम ऑक्साइड]]
:Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 5 Ca → 2 Ta + 5 [[कैल्शियम ऑक्साइड|CaO]]


[[Image:Tantalum capacitors.jpg|thumb|right|अनेक {{nowrap|10 μF × 30 V}} डीसी रेटेड टैंटलम कैपेसिटर, सॉलिड-बॉडीड एपॉक्सी-डिप्ड टाइप। ध्रुवीयता स्पष्ट रूप से चिह्नित है।]]
[[Image:Tantalum capacitors.jpg|thumb|right|अनेक {{nowrap|10 μF × 30 V}} डीसी रेटेड टैंटलम संधारित्र, सॉलिड-बॉडीड एपॉक्सी-डिप्ड टाइप। ध्रुवीयता स्पष्ट रूप से चिह्नित है।]]


== उपयोग ==
== उपयोग ==


=== इलेक्ट्रॉनिक्स में ===
=== इलेक्ट्रॉनिक्स में ===
अपने उच्च बैंड अंतराल और ढांकता हुआ स्थिरांक के कारण, टैंटलम पेंटोक्साइड ने इलेक्ट्रॉनिक्स में विशेष रूप से टैंटलम कैपेसिटर में विभिन्न प्रकार के उपयोग पाए हैं। इनका उपयोग [[ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स]], सेल फोन और पेजर्स, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्री में किया जाता है; पतली-फिल्म घटक; और उच्च गति वाले उपकरण। 1990 के दशक में, डीआरएएम कैपेसिटर अनुप्रयोगों के लिए उच्च-के डाइइलेक्ट्रिक के रूप में टैंटलम ऑक्साइड के उपयोग में रुचि बढ़ी।<ref>
अपने उच्च बैंड अंतराल और परावैद्युतांक के कारण, टैंटलम पेंटोक्साइड ने इलेक्ट्रॉनिक्स में विशेष रूप से टैंटलम संधारित्र में विभिन्न प्रकार के उपयोग पाए हैं। इनका उपयोग [[ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स|स्वचालित इलेक्ट्रॉनिक्स]], सेल फोन और पेजर्स, इलेक्ट्रॉनिक परिपथिकी में किया जाता है; तनुफिल्म घटक; और उच्च गति वाले उपकरण है। 1990 के दशक में, डीआरएएम संधारित्र अनुप्रयोगों के लिए उच्च-के डाइइलेक्ट्रिक के रूप में टैंटलम ऑक्साइड के उपयोग में रुचि बढ़ी है।<ref>
{{cite journal |author1=Ezhilvalavan, S. |author2=Tseng, T. Y. |year=1999  
{{cite journal |author1=Ezhilvalavan, S. |author2=Tseng, T. Y. |year=1999  
| title = Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review  
| title = Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review  
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| journal = Materials Science and Engineering: R  
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इसका उपयोग उच्च आवृत्ति [[सीएमओएस]] एकीकृत सर्किट के लिए ऑन-चिप मेटल-इन्सुलेटर-मेटल कैपेसिटर में किया जाता है। टैंटलम ऑक्साइड में गैर-वाष्पशील मेमोरी | गैर-वाष्पशील यादों के लिए चार्ज ट्रैपिंग परत के रूप में अनुप्रयोग हो सकते हैं।<ref>
 
इसका उपयोग उच्च आवृत्ति [[सीएमओएस]] एकीकृत परिपथ के लिए ऑन-चिप मेटल-अवरोधक-मेटल संधारित्र में किया जाता है। टैंटलम ऑक्साइड में अहासी स्मृति के लिए चार्ज संपाशन परत के रूप में अनुप्रयोग हो सकते हैं।<ref>
{{cite journal |author=Wang, X|year=2004
{{cite journal |author=Wang, X|year=2004
| title = A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-''κ'' Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed  
| title = A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-''κ'' Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed  
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=== अन्य उपयोग ===
=== अन्य उपयोग ===
अपने उच्च अपवर्तक सूचकांक के कारण, Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> [[फोटोग्राफिक लेंस]] के [[काँच]] के निर्माण में उपयोग किया गया है।<ref name=book /><ref>{{cite book|title = Optical Materials: An Introduction to Selection and Application|chapter = Optical Glas Composition|first = Solomon|last = Musikant|publisher = CRC Press|year = 1985|page = 28|isbn = 978-0-8247-7309-0|chapter-url = https://books.google.com/books?id=iJEXMF3JBtQC&pg=PA28}}</ref> इसे एक [[ऑप्टिकल कोटिंग]] के रूप में भी जमा किया जा सकता है, जिसमें विशिष्ट अनुप्रयोग एंटीरफ्लेक्शन और बहुपरत फिल्टर कोटिंग्स निकट [[पराबैंगनी]] से निकट [[अवरक्त]] में होते हैं।
अपने उच्च अपवर्तनांक के कारण, Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> का उपयोग [[फोटोग्राफिक लेंस]] के [[काँच|ग्लास]] के निर्माण में उपयोग किया गया है।<ref name=book /><ref>{{cite book|title = Optical Materials: An Introduction to Selection and Application|chapter = Optical Glas Composition|first = Solomon|last = Musikant|publisher = CRC Press|year = 1985|page = 28|isbn = 978-0-8247-7309-0|chapter-url = https://books.google.com/books?id=iJEXMF3JBtQC&pg=PA28}}</ref> इसे [[ऑप्टिकल कोटिंग|प्रकाशी विलेपन]] के रूप में भी निक्षेपित किया जा सकता है, जिसमें विशिष्ट अनुप्रयोग प्रतिपरावर्तन और बहुपरत फिल्टर आलेप निकट [[पराबैंगनी]] से निकट [[अवरक्त]] में होते हैं।<ref name="Materion">{{cite web |url=https://materion.com/resource-center/product-data-and-related-literature/inorganic-chemicals/oxides/tantalum-oxide-ta205-for-optical-coating |title= TANTALUM OXIDE FOR OPTICAL COATING Applications|author=<!--Not stated-->  |website=Materion |publisher= |access-date= April 1, 2021}}</ref>
<ref name="Materion">{{cite web |url=https://materion.com/resource-center/product-data-and-related-literature/inorganic-chemicals/oxides/tantalum-oxide-ta205-for-optical-coating |title= TANTALUM OXIDE FOR OPTICAL COATING Applications|author=<!--Not stated-->  |website=Materion |publisher= |access-date= April 1, 2021}}</ref>
 
 
==संदर्भ==
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Latest revision as of 11:12, 28 August 2023

टैंटलम पेंटोक्साइड, जिसे टैंटलम (वी) ऑक्साइड के रूप में भी जाना जाता है, रासायनिक सूत्र Ta
2O
5 के साथ अकार्बनिक यौगिक है यह सफेद ठोस है जो सभी विलायक में अघुलनशील है लेकिन मजबूत आधारों और हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल द्वारा आक्षेप किया जाता है। Ta
2O
5 उच्च अपवर्तनांक और कम अवशोषण (अर्थात रंगहीन) के साथ अक्रिय पदार्थ है, जो इसे आलेप के लिए उपयोगी बनाती है।[1] इसकी उच्च परावैद्युतांक के कारण, संधारित्र के उत्पादन में भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

तैयारी

घटना

टैंटलम खनिजों में टैंटेलाइट और कोलंबाइट (कोलंबियम नाइओबियम के लिए पुरातन नाम है) में होता है, जो पेगमाटाइट में, आग्नेय चट्टान का निर्माण होता है। कोलम्बाइट और टैंटालाइट के मिश्रण को कोल्टन कहा जाता है। टैंटालाइट की खोज एंडर्स गुस्ताफ एकेबर्ग ने येटरबी, स्वीडन और किमोटो, फिनलैंड में की थी। माइक्रोलाइट और पायरोक्लोर खनिजों में क्रमशः लगभग 70% और 10% Ta होता है।

शोधन

टैंटलम अयस्कों में अधिकांशतः महत्वपूर्ण मात्रा में नाइओबियम होता है, जो स्वयं एक मूल्यवान धातु है। जैसे, दोनों धातुओं को निकाला जाता है जिससे कि उन्हें बेचा जा सके। समग्र प्रक्रिया द्रवधातुकर्मिकी में से एक है और एक धावित द्रव्य (धातु विज्ञान) कदम से प्रारम्भ होती है; जिसमें अयस्क कोहाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल और सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ पानी में घुलनशील हाइड्रोजिन फ्लोराइड जैसे पोटेशियम हेप्टाफ्लोरोटेंटेलेट के उत्पादन के लिए उपचारित किया जाता है। यह धातुओं को चट्टान में विभिन्न गैर-धात्विक अशुद्धियों से अलग करने की अनुमति देता है।

(FeMn)(NbTa)2O6 + 16 HF → H2[TaF7] + H2[NbOF5] + FeF2 + MnF2 + 6 H2O

टैंटलम और नाइओबियम हाइड्रोजनफ्लोराइड को कार्बनिक विलायक, जैसे कि साइक्लोहेक्सानोन या मिथाइल आइसोबुटिल कीटोन का उपयोग करके तरल-तरल निष्कर्षण द्वारा जलीय विलयन से हटा दिया जाता है। यह कदम विभिन्न धातु अशुद्धियों (जैसे लोहा और मैंगनीज) को आसानी से हटाने की अनुमति देता है जो फ्लोराइड्स के रूप में जलीय चरण में रहते हैं। तब टैंटलम और नाइओबियम का पृथक्करण पीएच समायोजन द्वारा प्राप्त किया जाता है। नाइओबियम को कार्बनिक चरण में घुलनशील रहने के लिए उच्च स्तर की अम्लता की आवश्यकता होती है और इसलिए इसे कम अम्लीय पानी में निष्कर्षण द्वारा चुनिंदा रूप से हटाया जा सकता है। शुद्ध टैंटलम हाइड्रोजन फ्लोराइड घोल को हाइड्रेटेड टैंटलम ऑक्साइड (Ta2O5(H2O)x) देने के लिए जलीय अमोनिया के साथ उदासीनीकृत किया जाता है, जिसे इन आदर्श समीकरणों में वर्णित टैंटलम पेंटॉक्साइड (Ta2O5) में निस्तारित किया जाता है:[2]

H2[TaF7] + 5 H2O + 7 NH3 → 1/2 Ta2O5(H2O)5 + 7 NH4F
Ta2O5(H2O)5 → Ta2O5 + 5 H2O

प्राकृतिक शुद्ध टैंटलम ऑक्साइड को खनिज टेंटाइट के रूप में जाना जाता है, चूंकि यह अत्यंत दुर्लभ है।[3]

अल्कोक्साइड्स से

टैंटलम ऑक्साइड अधिकांशतः इलेक्ट्रॉनिक्स में अधिकांशतः तनुफिल्म के रूप में प्रयोग किया जाता है। इन अनुप्रयोगों के लिए इसे धातु-जैविक वाष्प-चरण एपिटॉक्सी (एमओसीवीडी) (या संबंधित तकनीकों) द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, जिसमें इसके वाष्पशील हलाइड्स या एल्कोक्साइड का जलीय विश्लेषण सम्मिलित है:

Ta2(OEt)10 + 5 H2O → Ta2O5 + 10 EtOH
2 TaCl5 + 5 H2O → Ta2O5 + 10 HCl

संरचना और गुण

टैंटलम पेंटोक्साइड की क्रिस्टल संरचना कुछ बहस का विषय रही है। थोक पदार्थ अव्यवस्थित चरण है,[4] या तो अनाकार या पॉलीक्रिस्टलाइन है; एकल क्रिस्टल के बढ़ने में कठिनाई होती है। जैसे एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी काफी हद तक पाउडर विवर्तन तक ही सीमित है, जो कम संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है।

कम से कम 2 बहुरूपता के अस्तित्व के बारे में जाना जाता है। एक निम्न तापमान रूप, जिसे L- या β-Ta2O5 के रूप में जाना जाता है, और उच्च तापमान रूप को H- या α-β-Ta2O5 के रूप में जाना जाता है। इन दो रूपों के बीच संक्रमण धीमा और उत्क्रमणीय है; मध्यवर्ती तापमान पर सम्मिलित संरचनाओं के मिश्रण के साथ 1000 और 1360 डिग्री सेल्सियस के बीच हो रहा है।[4]दोनों बहुरूपों की संरचनाओं में ऑक्टाहेड्रल TaO6 और पेंटागोनल बाइपिरामाइडल TaO7 पॉलीहेड्रा से निर्मित श्रृंखलाएं होती हैं जो विपरीत सिरों को साझा करती हैं; जो एज-शेयरिंग द्वारा और जुड़ जाते हैं।[5][6] एकल क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन द्वारा β-Ta2O5 केअंतरिक्ष समूह को Pna2 के रूप में पहचाने जाने के साथ समग्र क्रिस्टल प्रणाली दोनों स्थितियों में विषमलंबाक्ष है।[7] उच्च दाब रूप (Z-Ta2O5) भी सूचित किया गया है, जिसमें Ta परमाणु 7 निर्देशांक ज्यामिति को अपनाते हुए एकनताक्ष संरचना (अंतरिक्ष समूह C2) देते हैं।[8]

विशुद्ध रूप से अक्रिस्टलीय टैंटलम पेंटॉक्साइड में क्रिस्टलीय पॉलीमॉर्फ के समान स्थानीय संरचना होती है, जिसे TaO6 और TaO7 पॉलीहेड्रा से निर्मित किया जाता है, जबकि पिघले हुए तरल चरण में निम्न समन्वय पॉलीहेड्रा, मुख्य रूप से TaO5 और TaO6 पर आधारित अलग संरचना होती है।[9]

एक समान संरचना के साथ पदार्थ बनाने में कठिनाई के कारण इसकी विवरणी की गई गुण में भिन्नता आई है। कई धातु आक्साइड की तरह Ta2O5 अवरोधक है और इसके बैण्ड अन्तराल को निर्माण की विधि के आधार पर 3.8 और 5.3 इलेक्ट्रॉनवोल्ट के बीच होने की सूचना दी गई है।[10][11][12] सामान्यतः पदार्थ जितनी अधिक अनाकार होती है, उसका बैण्ड अन्तराल उतना ही अधिक होता है। अभिकलनात्मक रसायन (2.3 - 3.8 इलेक्ट्रॉनवोल्ट) द्वारा अनुमानित मूल्यों की तुलना में ये देखे गए मूल्य काफी अधिक हैं।[13][14][15]

इसका परावैद्युतांक सामान्यतः लगभग 25[16] होता है, चूंकि 50 से अधिक के मूल्यों की सूचना दी गई है।[17] सामान्यतः टैंटलम पेंटोक्साइड को एक उच्च-के परावैद्युत पदार्थ माना जाता है।

प्रतिक्रियाएं

Ta2O5 HCl या HBr के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करता है, चूंकि यह हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल में घुल जाएगा, और निम्नलिखित समीकरण के अनुसार पोटेशियम बाइफ्लोराइड और HF के साथ प्रतिक्रिया करता है:[18][19]

Ta2O5 + 4 KHF2 + 6 HF → 2 K2[TaF7] + 5 H2O

कैल्शियम और एल्यूमीनियम जैसे धात्विक अपचायक के उपयोग के माध्यम से Ta2O5 को धात्विक Ta में कम किया जा सकता है।

Ta2O5 + 5 Ca → 2 Ta + 5 CaO
अनेक 10 μF × 30 V डीसी रेटेड टैंटलम संधारित्र, सॉलिड-बॉडीड एपॉक्सी-डिप्ड टाइप। ध्रुवीयता स्पष्ट रूप से चिह्नित है।

उपयोग

इलेक्ट्रॉनिक्स में

अपने उच्च बैंड अंतराल और परावैद्युतांक के कारण, टैंटलम पेंटोक्साइड ने इलेक्ट्रॉनिक्स में विशेष रूप से टैंटलम संधारित्र में विभिन्न प्रकार के उपयोग पाए हैं। इनका उपयोग स्वचालित इलेक्ट्रॉनिक्स, सेल फोन और पेजर्स, इलेक्ट्रॉनिक परिपथिकी में किया जाता है; तनुफिल्म घटक; और उच्च गति वाले उपकरण है। 1990 के दशक में, डीआरएएम संधारित्र अनुप्रयोगों के लिए उच्च-के डाइइलेक्ट्रिक के रूप में टैंटलम ऑक्साइड के उपयोग में रुचि बढ़ी है।[20][21]

इसका उपयोग उच्च आवृत्ति सीएमओएस एकीकृत परिपथ के लिए ऑन-चिप मेटल-अवरोधक-मेटल संधारित्र में किया जाता है। टैंटलम ऑक्साइड में अहासी स्मृति के लिए चार्ज संपाशन परत के रूप में अनुप्रयोग हो सकते हैं।[22][23] प्रतिरोधक रैंडम-एक्सेस मेमोरी में टैंटलम ऑक्साइड के अनुप्रयोग हैं।[24]

अन्य उपयोग

अपने उच्च अपवर्तनांक के कारण, Ta2O5 का उपयोग फोटोग्राफिक लेंस के ग्लास के निर्माण में उपयोग किया गया है।[1][25] इसे प्रकाशी विलेपन के रूप में भी निक्षेपित किया जा सकता है, जिसमें विशिष्ट अनुप्रयोग प्रतिपरावर्तन और बहुपरत फिल्टर आलेप निकट पराबैंगनी से निकट अवरक्त में होते हैं।[26]

संदर्भ

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