ٹینٹلم کلورائد: استعمال اور پیداوار

ٹینٹلم کلورائد کیسے تیار کی جاتی ہے۔

ٹینٹلم پینٹاکلورائڈ کی تیاری میں کسی نہ کسی شکل میں ٹینٹلم کو کلورین کرنا شامل ہے۔ دو اہم راستے ہیں: ٹینٹلم دھات کی کلورینیشن، اور ٹینٹلم مرکبات کی کلورینیشن (عام طور پر آکسائیڈز)۔ تمام صورتوں میں، رد عمل خشک، آکسیجن سے پاک ماحول میں ہونا چاہیے۔ بنیادی عمل ہیں:

● دھاتی ٹینٹلم کی براہ راست کلورینیشن:باریک تقسیم شدہ ٹینٹلم دھات (اکثر فائلنگ یا پاؤڈر) کو کلورین گیس کی ندی میں گرم کیا جاتا ہے۔ 170–250 °C کے ارد گرد درجہ حرارت پر، کلورین دھات کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے TaCl₅ بخارات بناتی ہے:
2 Ta+5 Cl2⟶2 TaCl5.2\,Ta + 5\,Cl_2 \longrightarrow 2\,TaCl_5۔
یہ exothermic رد عمل دھات کو تیزی سے کلورائیڈ میں بدل دیتا ہے۔ عملی طور پر، ٹینٹلم کو بھٹی یا ری ایکٹر میں رکھا جاتا ہے اور Cl₂ گیس کو کنٹرول شدہ درجہ حرارت پر اس پر بہایا جاتا ہے۔ نتیجے میں آنے والا TaCl₅ بخارات پھر ٹھنڈا ہوتے ہی مائع یا ٹھوس میں گاڑھا ہو جاتا ہے۔ (متعلقہ طریقہ Cl₂ کی بجائے ہائیڈروجن کلورائیڈ گیس (HCl) کا استعمال کرتا ہے، لیکن اس کے لیے زیادہ درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے - 400 ° C کے ارد گرد - رد عمل کو چلانے کے لیے۔)

● بالواسطہ کلورینیشن (آکسائیڈز سے):اکثر، اعلی طہارت والی ٹینٹلم دھات آسانی سے دستیاب نہیں ہوتی یا بہت مہنگی ہوتی ہے۔ اس کے بجائے، کوئی ٹینٹلم پینٹ آکسائیڈ (Ta₂O₅) کے ساتھ شروع کر سکتا ہے، جو ایسک کے ارتکاز میں وافر ہوتا ہے۔ Ta₂O₅ کو کلورینیٹنگ ایجنٹ کا استعمال کرکے TaCl₅ میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جیسےتھیونائل کلورائد (SOCl₂). ردعمل یہ ہے:
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۔
اس طریقہ کار میں ٹھوس Ta₂O₅ کو مائع SOCl₂ کے ساتھ ملا کر گرم کیا جاتا ہے (تقریباً 240 °C)۔ SOCl₂ مؤثر طریقے سے آکسائیڈ کو کلورائیڈ میں تبدیل کرتا ہے، سلفر ڈائی آکسائیڈ گیس کو بطور پروڈکٹ پیدا کرتا ہے۔ یہ بالواسطہ راستہ آکسائیڈ پاؤڈر کے ساتھ کام کرتے وقت مفید ہے اور بہت خالص TaCl₅ حاصل کر سکتا ہے۔

مذکورہ بالا دونوں طریقے پیدا کرتے ہیں۔TaCl₅ گیس، جو پھر ہونا چاہیے۔گاڑھا اور پاک. عملی طور پر، کلورین پر مشتمل گیس کو ٹھنڈا کیا جاتا ہے تاکہ TaCl₅ مائع ہو جائے (ابلنگ پوائنٹ ~239 °C)۔ کشید کا استعمال اکثر TaCl₅ کو کسی بھی نجاست یا کم ابلتے مواد سے الگ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب کسی لیب میں ترکیب کرتے ہیں، تو کوئی بھی گیس کو کولڈ ٹریپ یا کنڈینسر کی ایک سیریز سے گزر سکتا ہے۔ گاڑھا ہونے کے بعد، نمی کے نشانات کو دور کرنے کے لیے مصنوعات کو خشک کیا جاتا ہے (خلا کے نیچے نرمی سے گرم کیا جاتا ہے)۔ اس کے نتیجے میں ایک اعلی پاکیزگی سفید ٹھوس ہوتا ہے۔ (اےمیزترکیب کے ان طریقوں کا خلاصہ کرنا - ری ایکٹنٹس، حالات اور مصنوعات کی فہرست بنانا - راستوں کا ساتھ ساتھ موازنہ کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔)

● ایسک سے صنعتی نکالنا:بڑے پیمانے پر، ٹینٹلم اکثر معدنیات جیسے ٹینٹالائٹ یا کولٹن سے حاصل کیا جاتا ہے، جس میں ٹینٹلم اور نیوبیم آکسائیڈ دونوں ہوتے ہیں۔ ایک صنعتی عمل میں، ایسک کی مقدار کو کاربن (کوک) کے ساتھ ملایا جاتا ہے اور اعلی درجہ حرارت پر کلورین گیس کے ساتھ رد عمل ظاہر کیا جاتا ہے۔ یہ کاربوکلورینیشن آکسائڈز کو اتار چڑھاؤ والے کلورائد میں بدل دیتی ہے۔ ابتدائی طور پر، ٹائٹینیم، نیوبیم، اور ٹینٹلم کلورائڈز کا مرکب "ٹائٹینیم-نیوبیم-ٹینٹلم آکسیکلورائڈ" نامی مائع میں بنتا ہے اور گاڑھا ہوتا ہے۔ اس مائع کو جزوی طور پر کشید کیا جاتا ہے: پہلے ٹائٹینیم ٹیٹرا کلورائیڈ (TiCl₄) کو ہٹا دیا جاتا ہے (136 ° C ابلتا ہے)، جس سے زیادہ تر نیبیم اور ٹینٹلم کلورائیڈ رہ جاتے ہیں۔ اس کے بعد باقی مکسچر کو مزید کلورینیٹ کیا جاتا ہے (اگر ضرورت ہو) کسی بھی آکسی کلورائیڈ کو پینٹاکلورائیڈ میں تبدیل کرنے کے لیے۔ آخر میں، niobium chloride (NbCl₅) اور tantalum chloride (TaCl₅) کو جزوی کشید کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے، کیونکہ TaCl₅ 239 °C اور NbCl₅ 248 °C پر ابلتا ہے۔ حتمی نتیجہ صاف شدہ TaCl₅ ہے۔ یہ TaCl₅ اکثر امونیم ٹینٹلم فلورائیڈ یا آکسی کلورائیڈ کو تیز کرنے کے لیے پانی والے امونیا کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، جس سے کیلکینیشن پر انتہائی خالص Ta₂O₅ حاصل ہوتا ہے۔ جوہر میں، TaCl₅ اس کے کچ دھاتوں سے ٹینٹلم کو بہتر کرنے میں ایک انٹرمیڈیٹ کا کام کرتا ہے۔ اےفلو چارٹخام دھات سے لے کر TaCl₅ سے لے کر آکسائیڈ تک - ان مراحل کو واضح کرنا قارئین کے لیے صنعتی عمل کو دیکھنے کے لیے مفید ہوگا۔

خلاصہ طور پر، ٹینٹلم کلورائڈ ٹینٹلم دھات یا مرکبات کے ہالوجنیشن کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔ Cl₂ کے ساتھ Ta دھات کی براہ راست کلورینیشن لیبارٹری کا آسان ترین راستہ ہے، جبکہ صنعتی عمل اکثر کاربن (کاربوکلورینیشن) کے ساتھ یا دیگر کلورینیٹنگ ایجنٹوں کے ساتھ ٹینٹلم آکسائیڈ کے زیادہ درجہ حرارت والے کلورینیشن کا استعمال کرتے ہیں۔ اس کے بعد گیسی TaCl₅ کو گاڑھا اور اعلیٰ طہارت کے لیے کشید کیا جاتا ہے۔ خاص طور پر، ایک مینوفیکچرر کا تکنیکی نوٹ اس بات پر زور دیتا ہے کہ TaCl₅ کا استعمال "نامیاتی مادوں کی کلورینیشن" میں اور "کیمیائی انٹرمیڈیٹ" کے طور پر خالص ٹینٹلم دھات کی پیداوار میں کیا جاتا ہے، جو ایک ریجنٹ اور کلیدی درمیانی دونوں کے طور پر اس کے کردار کو واضح کرتا ہے۔