El heptafluorotantalato de potasio es un compuesto inorgánico con la fórmula K 2 [TaF 7 ]. Es la sal de potasio del anión heptafluorotantalato [TaF 7 ] 2− . Este sólido blanco soluble en agua es un intermediario en la purificación del tantalio a partir de sus minerales y es el precursor del metal. [2]
El heptafluorotantalato de potasio es un intermediario en la producción industrial de tantalio metálico. Su producción implica la lixiviación de minerales de tantalio, como la columbita y la tantalita , con ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico para producir heptafluorotantalato de hidrógeno soluble en agua. [2]
Esta solución se somete a una serie de pasos de extracción líquido-líquido para eliminar las impurezas metálicas (principalmente el niobio ) antes de ser tratada con fluoruro de potasio para producir K 2 [TaF 7 ].
El ácido fluorhídrico es corrosivo y tóxico, por lo que resulta poco atractivo trabajar con él; por ello, se han desarrollado varios procesos alternativos para síntesis a pequeña escala. El heptafluorotantalato de potasio se puede producir tanto por métodos anhidros como húmedos. El método anhidro implica la reacción del óxido de tantalio con bifluoruro de potasio o bifluoruro de amonio de acuerdo con la siguiente ecuación: [1] [3]
El método fue reportado originalmente por Berzelius . [4]
El K 2 [TaF 7 ] también se puede precipitar a partir de soluciones en ácido fluorhídrico, siempre que la concentración de HF sea inferior al 42 % aproximadamente. Las soluciones que tienen concentraciones más altas de HF producen hexafluorotantalato de potasio [KTaF 6 ]. La sal de K también se puede precipitar a partir de una solución en ácido fluorhídrico de pentacloruro de tantalio :
El heptafluorotantalato de potasio existe en al menos dos polimorfos . α-K 2 [TaF 7 ] es la forma más común y cristaliza en el grupo espacial monoclínico P 2 1 /c . La estructura está compuesta de unidades [TaF 7 ] 2− interconectadas por iones de potasio. Los poliedros [TaF 7 ] 2− pueden describirse como prismas trigonales monocapa con el átomo de protección ubicado en una de las caras rectangulares. Los átomos de potasio están coordinados en 9 y pueden verse como prismas cuadrados monocapa distorsionados . En términos de la esfera de coordinación del metal pesado, el heptafluoroniobato de potasio es similar a la sal de tantalio. [5]
A temperaturas superiores a 230 °C, este se convierte en β-K 2 [TaF 7 ], que es ortorrómbico (grupo espacial: P nma). Esta estructura también consta de iones de potasio y el anión complejo [TaF 7 ] 2− . La estructura de las unidades [TaF 7 ] 2− de 7 coordenadas no ha cambiado esencialmente. Sin embargo, los átomos de potasio ahora existen en 2 entornos donde se coordinan con 11 u 8 átomos de flúor. [6] [7]
El K 2 [TaF 7 ] se utiliza principalmente para producir tantalio metálico mediante reducción con sodio . Esto ocurre a aproximadamente 800 °C en sal fundida y se lleva a cabo a través de varias vías potenciales. [8]
El K 2 [TaF 7 ] es susceptible a la hidrólisis. Por ejemplo, una solución acuosa hirviente de K 2 [TaF 7 ] produce oxifluorotantalato de potasio (K 2 Ta 2 O 3 F 6 ), conocido como “ sal de Marignac ”. Para evitar la hidrólisis y la coprecipitación del oxifluorotantalato de potasio, se añade un pequeño exceso de HF a la solución.