フッ化タンタル(V)

フッ化タンタル(V)(Tantalum(V) fluoride)は、化学式TaF₅の無機化合物である。タンタルの主要な化合物の1つである。他の五フッ化物と同様に揮発性であるが、固体のオリゴマーとして存在する。

フッ化タンタル(V)
別称 tantalum pentafluoride
識別情報
CAS登録番号	7783-71-3
3D model (JSmol)	Interactive image
ChemSpider	74198
ECHA InfoCard	100.029.111
EC番号	232-022-3
PubChem CID	82218
RTECS number	WW5775000
UNII	QAG1W735WO
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID5064833
InChI Key: YRGLXIVYESZPLQ-UHFFFAOYSA-I InChI=1S/5FH.Ta/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5
SMILES F[Ta](F)(F)(F)F
特性
化学式	TaF5
モル質量	275.95 g/mol
外観	白色粉末
密度	4.74 g/cm3（固体）
融点	96.8 °C, 370 K, 206 °F
沸点	229.5 °C, 503 K, 445 °F
水への溶解度	分解
磁化率	+795.0·10−6 cm3/mol
構造
双極子モーメント	0 D
危険性
労働安全衛生 (OHS/OSH):
主な危険性	HF source
GHS表示:[1]
絵表示
重要な用語	Danger
危険性報告	H302, H314
予防報告	P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+P312, P301+P330+P331, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P312, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P312, P321, P322, P330, P363, P405, P501
引火点	Non-flammable
関連する物質
関連物質	塩化タンタル(V) 塩化ニオブ(V) フッ化タングステン(VI)
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

合成と構造

五フッ化ニオブ(NbF₅)と同様に、金属タンタルをフッ素ガスで処理することで合成される^[2]。

固体及び溶融状態のTaF₅は、4つのTaF₆中心が架橋するフッ化物中心により結合する四量体構造をとる。気体状態のTaF₅は、D_3h対称の三角錐形分子構造を取る^[3]。

反応と誘導体

固体状態でTaF₅がクラスターを形成する傾向は、単量体がルイス酸であることを示している。実際に、TaF₅はフッ化物源と反応し、[TaF₆]^-、[TaF₇]^2-、[TaF₈]^3-等のイオンを生成する。また、ジエチルエーテル等の中性のルイス塩基と付加物を形成する。

フッ化水素と組み合わせて、アルカンやアルケンのアルキル化や芳香族化合物のプロトン化の触媒として用いられる。TaF₅-HF系は、SbF₅-HF系とは異なり、還元環境下で安定である^[4]。フッ化物存在下では、対イオンの性質やフッ化水素の濃度に依存し、[TaF₈]^3-、[TaF₇]^2-、[TaF₆]^-等の陰イオンを形成する。フッ化水素濃度が高いと、HF₂^-を生じて六フッ化物を生じやすい^[5]。

[TaF₇]^2- + HF[TaF₆]^- + HF₂^-

塩M₃TaF₈は結晶化する。K⁺ = M⁺の時は、結晶は[TaF₇]^2-陰イオンとフッ化物からなり、Ta(V)には配位しない^[6]。M⁺ = M⁺の時は、結晶は[TaF₈]^3-の特徴を持つ^[7]。

Na₃TaF₈の構造の一部（Ta=ターコイズ色、F=緑色）

タンタルとニオブの分離

ジャン・マリニャックは、フッ化水素酸溶液からヘプタフルオロタンタル(V)酸カリウム(K₂TaF₇)を分別晶析させることで、ニオブとタンタルを分離した。この条件下でニオブは、K₂TaF₇よりも溶解度の高いK₂NbOF₅を形成する。K₂TaF₇をナトリウムで還元すると、金属タンタルが得られる^[8]。