五氧化二钽

五氧化二钽
英文名	Tantalum pentoxide
别名	钽酸酐、钽酐
识别
CAS号	1314-61-0
PubChem	518712
ChemSpider	452513
SMILES	O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O;
InChI	1S/5O.2Ta;
性质
化学式	Ta2O5
摩尔质量	441.893 g·mol⁻¹
外观	白色无味粉末
密度	8.20 g/cm3
熔点	1872 °C
溶解性	难溶于水、乙醇、多数酸，; 可溶于热浓氢氟酸
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

五氧化二钽（化学式：Ta₂O₅）是钽最常见的氧化物，也是钽在空气中燃烧生成的最终产物。

性质

白色无色结晶粉末。在1000～1200℃时仍保持白色，进一步升高温度则变为灰色。已知有两种变体： ${\rm {\ \alpha \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ （高温型）和 ${\rm {\ \beta \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ （低温型），从 ${\rm {\ \beta }}$ -型转化为 ${\rm {\ \alpha }}$ -型的温度为1360±5℃。 ${\rm {\ \alpha }}$ -型的熔点为1872±10℃，相对密度8.37； ${\rm {\ \beta }}$ -型的熔点为1785±30℃，相对密度8.18。 ${\rm {\ \beta \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ 在熔融前已经转变成无定形的五氧化二钽，无定形体相对密度7.3。^[2]

五氧化二钽的化学性质不活泼。它是两性氧化物，难溶于水、碱液或稀无机酸，可溶于氢氟酸、熔融氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸氢钾和焦硫酸钾。加热时不被氯化氢或溴化氢腐蚀。在氢氟酸中，随氟化钾浓度不同可结晶出组成不同的氟钽酸钾复盐。与氯化剂作用一般生成五氯化钽。高温下与碳反应生成碳化钽。一般不能被氢气还原，但在氢气氛中用碳还原五氧化二钽，可得一氧化钽。^[2]

制取

可由钽在空气或氧气中完全燃烧，氢化钽、氮化钽、碳化钽的氧化，乙醇钽的水解，或五氧化二钽的水合物在空气中灼烧脱水制取。工业上由钽铁矿碱熔并分去其他金属而制得。

用途

电子产品

五氧化二钽可用于电子产品，尤其是电容器中。钽质电容器可用于汽车电子、手机、寻呼机、电子电路、薄膜元件和高速工具。在1990年代，五氧化二钽也用于动态随机存取存储器的电容器中。^[3]^[4]

此外，五氧化二钽还用于CMOS、非易失性存储器^[5]^[6]和可变电阻式存储器中。^[7]

其它

Ta₂O₅较高的折射率使其可用于制造镜头玻璃。^[8]^[9]它也用于制造从近紫外线到近红外线的增透膜。^[10]

参见

参考资料

^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
^ ^2.0 ^2.1 罗裕基. 《无机化学丛书》第八卷：钛分族、钒分族、铬分族. 北京: 科学出版社. 1998年9月: 356–358. ISBN 7-03-005554-3.
^ Ezhilvalavan, S.; Tseng, T. Y. Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta₂O₅) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 1999, 10 (1): 9–31. doi:10.1023/A:1008970922635.
^ Chaneliere, C; Autran, J L; Devine, R A B; Balland, B. Tantalum pentoxide (Ta₂O₅) thin films for advanced dielectric applications. Materials Science and Engineering: R. 1998, 22 (6): 269–322. doi:10.1016/S0927-796X(97)00023-5.
^ Wang, X; et al. A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-κ Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed. IEEE Transactions on Electron Devices. 2004, 51 (4): 597–602. Bibcode:2004ITED...51..597W. doi:10.1109/TED.2004.824684.
^ Zhu, H; et al. Design and Fabrication of Ta₂O₅ Stacks for Discrete Multibit Memory Application. IEEE Transactions on Nanotechnology. 2013, 12 (6): 1151–1157. Bibcode:2013ITNan..12.1151Z. doi:10.1109/TNANO.2013.2281817.
^ Lee, M-.J; et al. A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta₂O_5−x/TaO_2−x bilayer structures. Nature Materials. 2011, 10 (8): 625–630. Bibcode:2011NatMa..10..625L. PMID 21743450. doi:10.1038/NMAT3070.
^ Fairbrother, Frederick. The Chemistry of Niobium and Tantalum. New York: Elsevier Publishing Company. 1967: 1–28. ISBN 978-0-444-40205-9.
^ Musikant, Solomon. Optical Glas Composition. Optical Materials: An Introduction to Selection and Application. CRC Press. 1985: 28. ISBN 978-0-8247-7309-0.
^ TANTALUM OXIDE FOR OPTICAL COATING Applications. Materion. [April 1, 2021]. （原始内容存档于2022-12-05）.

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[1] Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398

[钒分族-2] 2.0 ^2.1 罗裕基. 《无机化学丛书》第八卷：钛分族、钒分族、铬分族. 北京: 科学出版社. 1998年9月: 356–358. ISBN 7-03-005554-3.

[3] Ezhilvalavan, S.; Tseng, T. Y. Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta₂O₅) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 1999, 10 (1): 9–31. doi:10.1023/A:1008970922635.

[4] Chaneliere, C; Autran, J L; Devine, R A B; Balland, B. Tantalum pentoxide (Ta₂O₅) thin films for advanced dielectric applications. Materials Science and Engineering: R. 1998, 22 (6): 269–322. doi:10.1016/S0927-796X(97)00023-5.

[5] Wang, X; et al. A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-κ Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed. IEEE Transactions on Electron Devices. 2004, 51 (4): 597–602. Bibcode:2004ITED...51..597W. doi:10.1109/TED.2004.824684.

[6] Zhu, H; et al. Design and Fabrication of Ta₂O₅ Stacks for Discrete Multibit Memory Application. IEEE Transactions on Nanotechnology. 2013, 12 (6): 1151–1157. Bibcode:2013ITNan..12.1151Z. doi:10.1109/TNANO.2013.2281817.

[7] Lee, M-.J; et al. A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta₂O_5−x/TaO_2−x bilayer structures. Nature Materials. 2011, 10 (8): 625–630. Bibcode:2011NatMa..10..625L. PMID 21743450. doi:10.1038/NMAT3070.

[book-8] Fairbrother, Frederick. The Chemistry of Niobium and Tantalum. New York: Elsevier Publishing Company. 1967: 1–28. ISBN 978-0-444-40205-9.

[9] Musikant, Solomon. Optical Glas Composition. Optical Materials: An Introduction to Selection and Application. CRC Press. 1985: 28. ISBN 978-0-8247-7309-0.

[Materion-10] TANTALUM OXIDE FOR OPTICAL COATING Applications. Materion. [April 1, 2021]. （原始内容存档于2022-12-05）.

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