Pentacloruro de tántalo
# Pentacloruro de tántalo

El pentacloruro de tántalo, también conocido como cloruro de tántalo (V), es un compuesto inorgánico de fórmula $TaCl_5.$ Se presenta en forma de polvo blanco y suele utilizarse como material de partida en la química del tántalo. Se hidroliza fácilmente para formar oxicloruro de tántalo (V) $(TaOCl_3)$ y, finalmente, pentóxido de tántalo $(Ta_2O_5);$ esto requiere que se sintetice y manipule en condiciones anhidras, utilizando técnicas sin aire.

## Estructura

El $TaCl_5$ cristaliza en el grupo espacial monoclínico $_{C2/m}.Los$ diez átomos de cloro definen un par de octaedros que comparten una arista común. Los átomos de tántalo ocupan los centros de los octaedros y están unidos por dos ligandos puente de cloro. La estructura dimérica se mantiene en disolventes no complejos y en gran medida en estado fundido. Sin embargo, en estado vapor, el $TaCl_5$ es monomérico. Este monómero adopta una estructura trigonal bipiramidal, como la del $PCl_5.$

## Propiedades físicas

La solubilidad del pentacloruro de tántalo aumenta ligeramente para las siguientes series de hidrocarburos aromáticos:

benceno < tolueno < m-xileno < mesitileno

Esto se refleja en la intensificación del color de las soluciones de amarillo pálido a naranja. El pentacloruro de tántalo es menos soluble en ciclohexano y tetracloruro de carbono que en los hidrocarburos aromáticos. También se sabe que estas soluciones de pentacloruro de tántalo son malas conductoras de la electricidad, lo que indica poca ionización. El $TaCl_5$ se purifica por sublimación para dar agujas blancas.

## Síntesis

El pentacloruro de tántalo puede prepararse haciendo reaccionar tántalo metálico en polvo con cloro gaseoso entre 170 y 250 °C. Esta reacción también puede realizarse utilizando HCl a 400 °C.

2 Ta + 5 $Cl_2$ → 2 $TaCl_5$

2 Ta + 10 HCl → 2 $TaCl_5$ + 5 $H_2$

También puede prepararse mediante una reacción entre el pentóxido de tántalo y el cloruro de tionilo a 240 °C

$Ta_2O_5$ + 5 $SOCl_2$ → 2 $TaCl_5$ + 5 $SO_2$

El pentacloruro de tántalo está disponible comercialmente, pero las muestras pueden contaminarse con oxicloruro de tántalo (V) $(TaOCl_3),$ formado por hidrólisis.

## Reacciones

El $TaCl_5$ es electrófilo y se comporta como un catalizador de Friedel-Crafts, similar al $AlCl_3.$ Forma aductos con diversas bases de Lewis.

### Aductos simples

El $TaCl_5$ forma complejos estables con éteres:

$TaCl_5$ + $R_2O$ → $TaCl_5(OR_2)$ (R = Me, Et)

El $TaCl_5$ también reacciona con pentacloruro de fósforo y oxicloruro de fósforo, el primero como donante de cloruro y el segundo sirve como ligando, uniéndose a través del oxígeno:

$TaCl_5$ + $PCl_5$ → $[PCl^+_4][TaCl^−_6]$

$TaCl_5$ + $OPCl_3$ → $[TaCl_5(OPCl_3)]$

El pentacloruro de tántalo reacciona con aminas terciarias para dar aductos cristalinos.

$TaCl_5$ + 2 $R_3N$ → $[TaCl_5(NR_3)]$

### Reacciones de desplazamiento de cloruros

El pentacloruro de tántalo reacciona a temperatura ambiente con un exceso de óxido de trifenilfosfina para dar oxicloruros:

$TaCl_5$ + 3 $OPPh_3$ → $[TaOCl_3(OPPh_3)]_x$ ...

A la presunta formación inicial de aductos entre $TaCl_5$ y compuestos hidroxílicos como alcoholes, fenoles y ácidos carboxílicos le sigue inmediatamente la eliminación del cloruro de hidrógeno y la formación de enlaces Ta-O:

$TaCl_5$ + 3 HOEt → $TaCl_2(OEt)_3$ + 3 HCl

En presencia de amoníaco como aceptor de HCl, los cinco ligandos cloruro se desplazan con formación de $Ta(OEt)_5.$ De forma similar el $TaCl_5$ reacciona con metóxido de litio en metanol anhidro para formar derivados metoxi relacionados:

$TaCl_5$ + 4 LiOMe → $Ta(OMe)_4Cl$ + 4 LiCl

### Amonólisis y alcohólisis y reacciones relacionadas

El amoníaco desplazará la mayoría de los ligandos de cloruro de $TaCl_5$ para dar un cluster. El cloruro es desplazado más lentamente por aminas primarias o secundarias, pero la sustitución de los cinco centros de cloruro por grupos amido se ha conseguido mediante el uso de dialquilamidas de litio, como ilustra la síntesis de pentakis(dimetilamido)tántalo:

$TaCl_5$ + 5 $LiNMe_2$ → $Ta(NMe_2)_5$

Con alcoholes, el pentacloruro reacciona para dar alcóxidos. Como se muestra para la preparación de etoxido de tántalo(V), tales reacciones se llevan a cabo a menudo en presencia de una base:

10 EtOH + $Ta_2Cl_{10}$ + 10 $NH_3$ → $Ta_2(OEt)_{10}$ + 10 $NH_4Cl$

El pentacloruro de tántalo se reduce mediante heterociclos nitrogenados como la piridina.

## Reducción

La reducción del cloruro de tántalo (V) da lugar a cúmulos aniónicos y neutros como $[Ta_6Cl_{18}]^{4-}$ y $[Ta6Cl_{14}](H_2O)_4.$

