Chlorure de tantale(V)

Modèle:Infobox Chimie Le chlorure de tantale(V), ou pentachlorure de tantale, est un composé chimique de formule Modèle:Fchim. Il se présente sous la forme d'un solide jaune cristallisé à l'odeur piquante ou d'une poudre blanche. Il est purifié par sublimation pour donner des aiguilles blanches. Il est couramment utilisé comme précurseur pour la chimie du tantale. Il s'hydrolyse facilement pour donner de l'oxychlorure de tantale(V) Modèle:Fchim puis de l'oxyde de tantale(V) Modèle:Fchim ce qui implique de le manipuler constamment sous atmosphère rigoureusement anhydre.

Structure et propriétés physiques

Le chlorure de tantale(V) cristallise sous forme dimère Modèle:Fchim dans le groupe d'espace monoclinique C2/m. Les dix atomes de chlore forment un couple d'octaèdres partageant une arête commune tandis que les atomes de tantale occupent les centres des deux octaèdres et sont liés par deux ligands pontants. Le dimère se retrouve en solution dans les solvants apolaires et, dans une large mesure, également à l'état fondu. Le chlorure de tantale(V) gazeux est cependant constitué de monomères Modèle:Fchim dont la géométrie est trigonale bipyramidale, comme celle du pentachlorure de phosphore Modèle:Fchim.

Le chlorure de tantale(V) est faiblement soluble dans certains solvants organiques, avec une solubilité croissante pour les solvants suivants : benzène Modèle:Fchim < toluène (méthylbenzène Modèle:Fchim) < Modèle:Nobr (Modèle:Nobr Modèle:Fchim) < mésitylène (Modèle:Nobr Modèle:Fchim) ; cet effet est visible par la couleur des solutions correspondantes, qui va du jaune pâle dans le benzène à l'orange dans le mésitylène. Le Modèle:Fchim est davantage soluble dans les solvants aromatiques que dans le cyclohexane Modèle:Fchim et le tétrachlorure de carbone Modèle:Fchim. Ces solutions sont également connues pour être de mauvais conducteurs d'électricité, ce qui indique leur faible ionisation.

Production

Le chlorure de tantale(V) peut être préparé en faisant réagir du tantale métallique pulvérulent avec du chlore Modèle:Fchim gazeux dans une échelle de températures de Modèle:Tmp ou avec du chlorure d'hydrogène HCl à Modèle:Tmp :

2 Ta + 5 [[Dichlore|Modèle:Fchim]] → 2 Modèle:Fchim,

2 Ta + 10 HCl → 2 Modèle:Fchim + 5 [[Dihydrogène|Modèle:Fchim]].

Il peut également être préparé en faisant réagir de l'oxyde de tantale(V) Modèle:Fchim avec du chlorure de thionyle Modèle:Fchim à Modèle:Tmp :

[[Oxyde de tantale(V)|Modèle:Fchim]] + 5 [[Chlorure de thionyle|Modèle:Fchim]] → 2 Modèle:Fchim + 5 [[Dioxyde de soufre|Modèle:Fchim]].

Le chlorure de tantale(V) est disponible dans le commerce mais de tels échantillons sont susceptibles d'être contaminés par de l'oxychlorure de tantale(V) Modèle:Fchim formé par hydrolyse sous l'effet de traces d'humidité résiduelles.

Propriétés chimiques

Le chlorure de tantale(V) est électrophile et se comporte comme un catalyseur de type Friedel-Crafts semblable au chlorure d'aluminium Modèle:Fchim. Il forme des adduits avec un grand nombre de bases de Lewis.

Adduits simples

Modèle:Fchim forme des complexes stables avec des éthers :

Modèle:Fchim + [[Éther-oxyde|Modèle:Fchim]] → Modèle:Fchim (R = Me, Et).

Modèle:Fchim réagit également avec le pentachlorure de phosphore Modèle:Fchim et l'oxychlorure de phosphore Modèle:Fchim, le premier agissant comme donneur de chlorure et le second comme ligand avec une liaison via un atome d'oxygène :

Modèle:Fchim + [[Pentachlorure de phosphore|Modèle:Fchim]] → Modèle:Fchim,

Modèle:Fchim + [[Oxychlorure de phosphore|Modèle:Fchim]] → Modèle:Fchim.

Modèle:Fchim réagit également avec les amines tertiaires pour donner des adduits cristallisés :

Modèle:Fchim + 2 [[Amine tertiaire|Modèle:Fchim]] → Modèle:Fchim.

Réactions de déplacement de chlorure

Le chlorure de tantale(V) réagit à la température ambiante avec un excès d'oxyde de triphénylphosphine pour donner des oxychlorures :

Modèle:Fchim + 3 [[Oxyde de triphénylphosphine|Modèle:Fchim]] → Modèle:Fchim ...

La formation initiale de produits d'addition entre Modèle:Fchim et des composés hydroxylés tels que les alcools, les phénols et les acides carboxyliques est immédiatement suivie de l'élimination de chlorure d'hydrogène HCl et la formation de liaisons Modèle:Nobr :

Modèle:Fchim + 3 EtOH → Modèle:Fchim + 3 HCl.

En présence d'ammoniac comme un accepteur d'HCl, les cinq ligands chlorure sont déplacés avec formation de Modèle:Fchim. De même, Modèle:Fchim réagit avec le méthanolate de lithium Modèle:Fchim dans du méthanol Modèle:Fchim anhydre pour former des méthanolates dérivés :

Modèle:Fchim + 4 LiOMe → Modèle:Fchim + 4 LiCl.

Ammonolyse, alcoolyse et réactions apparentées

L'ammoniac déplace la plupart des ligands du Modèle:Fchim pour former un [[Agrégat atomique|Modèle:Lang]]. Le chlorure est déplacé plus lentement par les amines primaires et les amines secondaires mais le remplacement des cinq chlorures par cinq groupes amido a été obtenu à l'aide de dialkyamides de lithium :

Modèle:Fchim + 5 Modèle:Fchim

Avec les alcools, Modèle:Fchim réagit en donnant des alcoolates. Comme illustré par la préparation de l'éthanolate de tantale(V) Modèle:Fchim, ces réactions sont souvent conduites en présence d'une base :

10 EtOH + Modèle:Fchim + 10 [[Ammoniac|Modèle:Fchim]] → [[Éthanolate de tantale(V)|Modèle:Fchim]] + 10 [[Chlorure d'ammonium|Modèle:Fchim]].

Le chlorure de tantale(V) est réduit par des hétérocycles azotés tels que la pyridine.