Jabarkan Pemurnian dari Tantalum

Pemurnian tantalum dari bijihnya adalah salah satu proses pemisahan yang lebih menuntut dalam metalurgi industri. Masalah utamanya adalah bijih tantalum mengandung niobium dalam jumlah besar, yang memiliki sifat kimia yang hampir identik dengan Ta. Sejumlah besar prosedur telah dikembangkan untuk mengatasi tantangan ini.

Di zaman modern, pemisahan ini dicapai dengan hidrometalurgi. Ekstraksi dimulai dengan pelindian bijih tersebut dengan asam fluorida bersama dengan asam sulfat atau asam klorida. Langkah ini memungkinkan tantalum dan niobium dipisahkan dari berbagai kotoran nonlogam di dalam batu tersebut. Meskipun Ta terjadi sebagai berbagai mineral, ia mudah direpresentasikan sebagai pentoksida, karena sebagian besar oksida tantalum(V) berperilaku serupa pada kondisi ini. Persamaan yang disederhanakan untuk ekstraksinya adalah sebagai berikut:

Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O

Reaksi yang sepenuhnya analog terjadi untuk komponen niobium, tetapi niobium heksafluorida biasanya dominan pada kondisi ekstraksi.

Nb2O5 + 12 HF → 2 H[NbF6] + 5 H2O

Kedua persamaan ini telah disederhanakan: diduga bahwa bisulfat (HSO4−) dan klorida bersaing sebagai ligan untuk ion Nb(V) dan Ta(V), ketika masing-masing menggunakan asam sulfat dan asam klorida. Kompleks tantalum dan niobium fluorida kemudian dihilangkan dari larutan berair melalui ekstraksi cair–cair ke dalam pelarut organik, seperti sikloheksanona, oktanol, dan metil isobutil keton. Prosedur sederhana ini memungkinkan penghilangan sebagian besar pengotor yang mengandung logam (misalnya besi, mangan, titanium, zirkonium), yang tetap berada dalam fase berair dalam bentuk fluorida dan kompleks lain mereka.

Pemisahan tantalum dari niobium kemudian dicapai dengan menurunkan kekuatan ionik campuran asam tersebut, yang menyebabkan niobium larut dalam fase berair. Diperkirakan bahwa oksifluorida H2[NbOF5] terbentuk pada kondisi ini. Setelah penghilangan niobium, larutan H2[TaF7] murni dinetralkan dengan amonia encer untuk mengendapkan tantalum oksida terhidrasi sebagai padatan, yang dapat dikalsinasi menjadi tantalum pentoksida (Ta2O5).

Alih-alih hidrolisis, H2[TaF7] dapat diolah dengan kalium fluorida untuk menghasilkan kalium heptafluorotantalat:

H2[TaF7] + 2 KF → K2[TaF7] + 2 HF

Tidak seperti H2[TaF7], garam kalium tersebut mudah dikristalisasi dan ditangani sebagai padatan.

K2[TaF7] dapat diubah menjadi logam tantalum melalui reduksi dengan natrium, pada suhu sekitar 800 °C dalam garam cair.

K2[TaF7] + 5 Na → Ta + 5 NaF + 2 KF

Dalam metode yang lebih tua, yang disebut proses Marignac, campuran H2[TaF7] dan H2[NbOF5] diubah menjadi campuran K2[TaF7] dan K2[NbOF5], yang kemudian dipisahkan melalui kristalisasi fraksional, memanfaatkan kelarutan air mereka yang berbeda.