ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍: ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ

ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ କିପରି ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଏ

ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ପେଣ୍ଟାକ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ପାଇଁ କୌଣସି ପ୍ରକାରେ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରିନେଟ୍ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ। ଏହାର ଦୁଇଟି ମୁଖ୍ୟ ପଥ ଅଛି: ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଧାତୁର କ୍ଲୋରିନେସନ୍, ଏବଂ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଯୌଗିକ (ସାଧାରଣତଃ ଅକ୍ସାଇଡ୍)ର କ୍ଲୋରିନେସନ୍। ସମସ୍ତ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଶୁଷ୍କ, ଅମ୍ଳଜାନ-ମୁକ୍ତ ପରିବେଶରେ କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ। ମୌଳିକ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି:

● ଧାତୁ ଟାଣ୍ଟାଲମର ସିଧାସଳଖ କ୍ଲୋରିନେସନ:ସୂକ୍ଷ୍ମ ଭାବରେ ବିଭକ୍ତ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଧାତୁ (ପ୍ରାୟତଃ ଫାଇଲିଂ କିମ୍ବା ପାଉଡର) କ୍ଲୋରିନ୍ ଗ୍ୟାସର ଏକ ସ୍ରୋତରେ ଗରମ କରାଯାଏ। ପ୍ରାୟ ୧୭୦-୨୫୦ °C ତାପମାତ୍ରାରେ, କ୍ଲୋରିନ୍ ଧାତୁ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି TaCl₅ ବାଷ୍ପ ସୃଷ୍ଟି କରେ:
2 Ta + 5 Cl2⟶2 TaCl5.2 \, Ta + 5 \, Cl_2 \ longrightarrow 2 \, TaCl_5 |
ଏହି ଏକ୍ସୋଥର୍ମିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଧାତୁକୁ ଶୀଘ୍ର କ୍ଲୋରାଇଡରେ ପରିଣତ କରେ। ଅଭ୍ୟାସରେ, ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କୁ ଏକ ଚୁଲି କିମ୍ବା ରିଆକ୍ଟରରେ ରଖାଯାଏ ଏବଂ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ତାପମାତ୍ରାରେ ଏହା ଉପରେ Cl₂ ଗ୍ୟାସ ପ୍ରବାହିତ ହୁଏ। ଫଳସ୍ୱରୂପ TaCl₅ ବାଷ୍ପ ଥଣ୍ଡା ହେବା ସହିତ ତରଳ କିମ୍ବା କଠିନରେ ଘନୀଭୂତ ହୁଏ। (ଏକ ସମ୍ବନ୍ଧିତ ପଦ୍ଧତିରେ Cl₂ ବଦଳରେ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଗ୍ୟାସ୍ (HCl) ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ, କିନ୍ତୁ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାକୁ ଚଳାଇବା ପାଇଁ ଏଥିପାଇଁ ଅଧିକ ତାପମାତ୍ରା - ପ୍ରାୟ 400 °C - ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ।)

● ପରୋକ୍ଷ କ୍ଲୋରିନେସନ (ଅକ୍ସାଇଡରୁ):ପ୍ରାୟତଃ, ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଧାତୁ ସହଜରେ ଉପଲବ୍ଧ ହୁଏ ନାହିଁ କିମ୍ବା ଅତ୍ୟଧିକ ମହଙ୍ଗା। ଏହା ବଦଳରେ, ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ପେଣ୍ଟୋକ୍ସାଇଡ୍ (Ta₂O₅) ସହିତ ଆରମ୍ଭ କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା ଅୟସ୍କ ସାନ୍ଦ୍ରତାରେ ପ୍ରଚୁର ପରିମାଣରେ ଥାଏ। Ta₂O₅ କୁ କ୍ଲୋରିନେଟିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ବ୍ୟବହାର କରି TaCl₅ ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ କରାଯାଇପାରିବ ଯେପରିକିଥିଓନାଇଲ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ (SOCl₂)। ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହେଉଛି:
Ta2O5 + 5 SOCl2 → 240∘C2 TaCl5 + 5 SO2।
ଏହି ପଦ୍ଧତିରେ, କଠିନ Ta₂O₅ କୁ ତରଳ SOCl₂ ସହିତ ମିଶ୍ରିତ କରାଯାଏ ଏବଂ ଗରମ କରାଯାଏ (ପ୍ରାୟ 240 °C)। SOCl₂ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ଅକ୍ସାଇଡକୁ କ୍ଲୋରାଇଡରେ ପରିଣତ କରେ, ଏକ ଉପ-ଉତ୍ପାଦ ଭାବରେ ସଲଫର ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ ଗ୍ୟାସ ଉତ୍ପାଦନ କରେ। ଏହି ପରୋକ୍ଷ ପଥ ଅକ୍ସାଇଡ ପାଉଡର ସହିତ କାମ କରିବା ସମୟରେ ଉପଯୋଗୀ ଏବଂ ଅତ୍ୟନ୍ତ ବିଶୁଦ୍ଧ TaCl₅ ପ୍ରଦାନ କରିପାରିବ।

ଉପରୋକ୍ତ ଉଭୟ ପଦ୍ଧତି ଉତ୍ପାଦନ କରେTaCl₅ ଗ୍ୟାସ୍, ଯାହା ତା’ପରେ ହେବା ଆବଶ୍ୟକଘନୀଭୂତ ଏବଂ ପରିଷ୍କୃତ। ଅଭ୍ୟାସରେ, କ୍ଲୋରିନ୍ ଯୁକ୍ତ ଗ୍ୟାସକୁ ଥଣ୍ଡା କରାଯାଏ ଯାହା ଫଳରେ TaCl₅ ତରଳ ହୁଏ (ସ୍ଫୁଟନ ପଏଣ୍ଟ ~239 °C)। ଯେକୌଣସି ଅଶୁଦ୍ଧତା କିମ୍ବା କମ-ସ୍ଫୁଟନ ସାମଗ୍ରୀରୁ TaCl₅ ପୃଥକ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରାୟତଃ ଡିଷ୍ଟିଲେସନ୍ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ଏକ ପରୀକ୍ଷାଗାରରେ ସଂଶ୍ଳେଷଣ କରିବା ସମୟରେ, ଜଣେ ଗ୍ୟାସକୁ ଏକ ଥଣ୍ଡା ଫାଶ କିମ୍ବା କଣ୍ଡେନ୍ସରର ଏକ ଶୃଙ୍ଖଳା ମାଧ୍ୟମରେ ଦେଇପାରେ। କଣ୍ଡେସନ ପରେ, ଆର୍ଦ୍ରତାର ଚିହ୍ନ ଦୂର କରିବା ପାଇଁ ଉତ୍ପାଦକୁ ଶୁଖାଯାଏ (ଭାକ୍ୟୁମ୍ ତଳେ ଧୀରେ ଗରମ କରାଯାଏ)। ଏହା ଫଳରେ ଏକ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ଧଳା କଠିନ ହୋଇଥାଏ। (Aମେଜଏହି ସଂଶ୍ଳେଷଣ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକୁ ସଂକ୍ଷେପ କରିବା - ପ୍ରତିକ୍ରିୟାକାରୀ, ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକୁ ତାଲିକାଭୁକ୍ତ କରିବା - ପଥଗୁଡ଼ିକୁ ପାଖାପାଖି ତୁଳନା କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିପାରେ।)

● ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥରୁ ଶିଳ୍ପ ନିଷ୍କାସନ:ବଡ଼ ସ୍ତରରେ, ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ପ୍ରାୟତଃ ଟାଣ୍ଟାଲାଇଟ୍ କିମ୍ବା କୋଲ୍ଟାନ୍ ଭଳି ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥରୁ ପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ, ଯେଉଁଥିରେ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଏବଂ ନିଓବିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଉଭୟ ଥାଏ। ଗୋଟିଏ ଶିଳ୍ପ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, ଅୟସ୍କ ସାନ୍ଦ୍ରତାକୁ କାର୍ବନ (କୋକ୍) ସହିତ ମିଶ୍ରିତ କରାଯାଏ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ କ୍ଲୋରିନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରାଯାଏ। ଏହି କାର୍ବୋକ୍ଲୋରିନେସନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ଗୁଡ଼ିକୁ ଅସ୍ଥିର କ୍ଲୋରାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରେ। ପ୍ରାରମ୍ଭରେ, ଟାଇଟାନିୟମ୍, ନିଓବିୟମ୍ ଏବଂ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍‌ର ମିଶ୍ରଣ "ଟାଇଟାନିୟମ୍-ନିଓବିୟମ୍-ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଅକ୍ସିକ୍ଲୋରାଇଡ୍" ନାମକ ଏକ ତରଳ ଗଠନ କରେ ଏବଂ ଘନୀଭୂତ ହୁଏ। ଏହି ତରଳକୁ ଭଗ୍ନାଂଶ ଭାବରେ ପାତନ କରାଯାଏ: ପ୍ରଥମେ ଟାଇଟାନିୟମ୍ ଟେଟ୍ରାକ୍ଲୋରାଇଡ୍ (TiCl₄) ଅପସାରିତ କରାଯାଏ (୧୩୬ °C ରେ ଫୁଟିଥାଏ), ମୁଖ୍ୟତଃ ନିଓବିୟମ୍ ଏବଂ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଛାଡିଥାଏ। ଅବଶିଷ୍ଟ ମିଶ୍ରଣକୁ (ଯଦି ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ) ଯେକୌଣସି ଅକ୍ସିକ୍ଲୋରାଇଡ୍‌କୁ ପେଣ୍ଟାକ୍ଲୋରାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରିବା ପାଇଁ ଆହୁରି କ୍ଲୋରିନେଟ୍ କରାଯାଏ। ଶେଷରେ, ନିଓବିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ (NbCl₅) ଏବଂ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ (TaCl₅) କୁ ଭଗ୍ନାଂଶିକ ପାଚନ ଦ୍ୱାରା ପୃଥକ କରାଯାଏ, କାରଣ TaCl₅ 239 °C ରେ ଏବଂ NbCl₅ 248 °C ରେ ଫୁଟେ। ଶେଷ ଫଳାଫଳ ହେଉଛି TaCl₅ ବିଶୁଦ୍ଧ। ଏହି TaCl₅ ପ୍ରାୟତଃ ଜଳୀୟ ଆମୋନିଆ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଆମୋନିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଫ୍ଲୋରାଇଡ୍ କିମ୍ବା ଅକ୍ସିକ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଅବକ୍ଷେପିତ ହୁଏ, ଯାହା କ୍ୟାଲସିନେସନ୍ ଉପରେ ଅତି-ବିଶୁଦ୍ଧ Ta₂O₅ ପ୍ରଦାନ କରେ। ମୂଳତଃ, TaCl₅ ଏହାର ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥରୁ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ବିଶୋଧନ କରିବାରେ ଏକ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ। Aଫ୍ଲୋଚାର୍ଟକଞ୍ଚା ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥରୁ TaCl₅ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଏହି ପଦକ୍ଷେପଗୁଡ଼ିକୁ ବର୍ଣ୍ଣନା କରିବା ପାଠକମାନଙ୍କ ପାଇଁ ଶିଳ୍ପ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ କଳ୍ପନା କରିବା ପାଇଁ ଉପଯୋଗୀ ହେବ।

ସଂକ୍ଷେପରେ, ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଧାତୁ କିମ୍ବା ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକର ହାଲୋଜେନେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ହୁଏ। Cl₂ ସହିତ Ta ଧାତୁର ସିଧାସଳଖ କ୍ଲୋରିନେସନ୍ ହେଉଛି ସରଳ ପରୀକ୍ଷାଗାର ପଥ, ଯେତେବେଳେ ଶିଳ୍ପ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ପ୍ରାୟତଃ କାର୍ବନ (କାର୍ବୋକ୍ଲୋରିନେସନ୍) କିମ୍ବା ଅନ୍ୟ କ୍ଲୋରିନେଟିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ସହିତ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଘନୀଭୂତର ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ କ୍ଲୋରିନେସନ୍ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତି। ଗ୍ୟାସୀୟ TaCl₅ ତା'ପରେ ଘନୀଭୂତ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ବିଶୁଦ୍ଧତା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପାତନିତ ହୁଏ। ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଯେ, ଜଣେ ନିର୍ମାତାଙ୍କ ବୈଷୟିକ ଟିପ୍ପଣୀ ଜୋର ଦିଏ ଯେ TaCl₅ "ଜୈବ ପଦାର୍ଥର କ୍ଲୋରିନେସନ୍" ଏବଂ ଶୁଦ୍ଧ ଟାଣ୍ଟାଲମ୍ ଧାତୁ ଉତ୍ପାଦନରେ "ରାସାୟନିକ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ" ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଏକ ରିଏଜେଣ୍ଟ ଏବଂ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ଭାବରେ ଏହାର ଭୂମିକାକୁ ଅଙ୍କନ କରେ।