五氧化二鉭

五氧化二鉭
英文名	Tantalum pentoxide
別名	鉭酸酐、鉭酐
識別
CAS號	1314-61-0
PubChem	518712
ChemSpider	452513
SMILES	O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O;
InChI	1S/5O.2Ta;
性質
化學式	Ta2O5
摩爾質量	441.893 g·mol⁻¹
外觀	白色無味粉末
密度	8.20 g/cm3
熔點	1872 °C
溶解性	難溶於水、乙醇、多數酸，; 可溶於熱濃氫氟酸
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

五氧化二鉭（化學式：Ta₂O₅）是鉭最常見的氧化物，也是鉭在空氣中燃燒生成的最終產物。

性質[編輯]

白色無色結晶粉末。在1000～1200℃時仍保持白色，進一步升高溫度則變為灰色。已知有兩種變體： ${\rm {\ \alpha \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ （高溫型）和 ${\rm {\ \beta \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ （低溫型），從 ${\rm {\ \beta }}$ -型轉化為 ${\rm {\ \alpha }}$ -型的溫度為1360±5℃。 ${\rm {\ \alpha }}$ -型的熔點為1872±10℃，相對密度8.37； ${\rm {\ \beta }}$ -型的熔點為1785±30℃，相對密度8.18。 ${\rm {\ \beta \!-\!Ta_{2}O_{5}}}$ 在熔融前已經轉變成無定形的五氧化二鉭，無定形體相對密度7.3。^[2]

五氧化二鉭的化學性質不活潑。它是兩性氧化物，難溶於水、鹼液或稀無機酸，可溶於氫氟酸、熔融氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸氫鉀和焦硫酸鉀。加熱時不被氯化氫或溴化氫腐蝕。在氫氟酸中，隨氟化鉀濃度不同可結晶出組成不同的氟鉭酸鉀復鹽。與氯化劑作用一般生成五氯化鉭。高溫下與碳反應生成碳化鉭。一般不能被氫氣還原，但在氫氣氛中用碳還原五氧化二鉭，可得一氧化鉭。^[2]

製取[編輯]

可由鉭在空氣或氧氣中完全燃燒，氫化鉭、氮化鉭、碳化鉭的氧化，乙醇鉭的水解，或五氧化二鉭的水合物在空氣中灼燒脫水製取。工業上由鉭鐵礦鹼熔並分去其他金屬而製得。

用途[編輯]

電子產品[編輯]

五氧化二鉭可用於電子產品，尤其是電容器中。鉭質電容器可用於汽車電子、手機、尋呼機、電子電路、薄膜元件和高速工具。在1990年代，五氧化二鉭也用於動態隨機存取存儲器的電容器中。^[3]^[4]

此外，五氧化二鉭還用於CMOS、非易失性存儲器^[5]^[6]和可變電阻式存儲器中。^[7]

其它[編輯]

Ta₂O₅較高的折射率使其可用於製造鏡頭玻璃。^[8]^[9]它也用於製造從近紫外線到近紅外線的增透膜。^[10]

參見[編輯]

參考資料[編輯]

^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
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^ 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]. （原始內容存檔於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 羅裕基. 《无机化学丛书》第八卷：钛分族、钒分族、铬分族. 北京: 科學出版社. 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]. （原始內容存檔於2022-12-05）.

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