Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Tantál

73
180.94
5
Ta
6s2
5d3
Tantál
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám tantál, Ta, 73
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 5, 6, d
Megjelenés kékes szürke
Atomtömeg 180,9479(1) g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f14 5d3 6s2
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 11, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 16,69 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 15 g/cm³
Olvadáspont 3290 K
(3017 °C, 5463 °F)
Forráspont 5731 K
(5458 °C, 9856 °F)
Olvadáshő 36,57 kJ/mol
Párolgáshő 732,8 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 25,36 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs állapotok 5
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 1,5 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 761 kJ/mol
Atomsugár 145 pm
Atomsugár (számított) 200 pm
Kovalens sugár 138 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nincs adat
Fajlagos ellenállás (20 °C) 131 nΩ·m
Hővezetési tényező (300 K) 57,5 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 6,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3400 m/s
Young-modulus 186 GPa
Nyírási modulus 69 GPa
Bulk modulusz 200 GPa
Poisson-arányszám 0,34
Mohs-keménység 6,5
Vickers-keménység 873 MPa
Brinell-keménység 800 HB
CAS-szám 7440-25-7

A Tantál bővebb leírása

A tantál a periódusos rendszer 73-as rendszámú eleme. Vegyjele Ta, nyelvújításkori neve imeny[1]. Az átmenetifémek közé tartozik.

1802-ben Anders Ekeberg svéd természettudós fedezte fel.

Fizikai tulajdonságai

Szürkésfehér színű, fémesen csillogó, fém. Jól nyújtható. Tércentrált köbös rácsot alkot. Vegyületeiben általában 5 vegyértékű. Olvadáspontja igen magas, 3017 °C. Igen kemény;Vickers-keménysége 873.

Nagy tisztaságú tantál

Kémiai tulajdonságai

A tantál a vegyszereknek jól ellenáll. A halogénelemek közül a fluorral már szobahőmérsékleten is reagál, ezt a reakciót tűzjelenség kíséri. A többi halogénnel csak magasabb hőmérsékleten lép reakcióba. Szobahőmérsékleten levegőn nem változik, ha 400 °C körüli hőmérsékletre hevítik, kékes színű lesz, 600 °C körül a színe szürkésfeketére változik. Ha a fém porát kén– vagy szelénporral keverik össze, hevítve szulfiddá illetve szeleniddé alakul. Ezek a reakciók is tűzjelenséggel járnak. Hevítés hatására szénnel, nitrogénnel és foszforral is reakcióba lép. Vörösen izzva a vizet elbontja, hidrogént fejleszt belőle. Királyvízben nem oldódik.

Előfordulása

Tantalit

A természetben elemi állapotában nem fordul elő, ásványaiban általában a nióbiummal együtt található. A földkéregben átlagos koncentrációja 0,7 mg/kg.[2] Gazdaságilag legfontosabb ásványai oxidok; a szilikátok jelentősége alárendelt. A tantál legfontosabb ásványai a tantalit (Fe(TaO3)2).

Viszonylag gyakori tantáltartalmú ásványok:

  • mikrolit (Na, Ca)2Ta2O6(O,OH,F)
  • tapiolit (Fe, Mn) (Ta,Nb)2O6
  • ixiolit (Ta, Nb, Sn, Mn, Fe)4O8
  • wodginit (Ta, Nb, Sn, Mn, Fe)O2

Ritkább, illetve kisebb tantáltartalmú ásványai:

  • ittrotantalit (Y4(Ta2O7)3)
  • euxenirt ((Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ti, Ta)2O6
  • struverit (Ti, Ta, Fe)O2
  • ilmenorutil Fex(Nb, Ta)2x4Ti1-xO2

Megtalálható továbbá a szamarszkit nevű urántartalmú ásványban is.

A két elem erős geokémiai rokonsága miatt lelőhelyei gyakran a nióbiummal közösek — ez alól azonban éppen a nióbium legfontosabb, karbonatitos lelőhelycsoportja kivétel. Így lelőhelyeink két alapvető genetikai csoportja:

  • alkáli–peralkáli gránitokban és szienitekben;
  • LCT típusú (azaz Li-, Cs- és Ta-dús) gránitokban.

Természetvédelmi vonatkozása

A Kongói Demokratikus Köztársaságban a tantalitot egyes gorilla populációk élőhelyén bányásszák, és ez veszélyezteti a gorillákat.[3][4]

Előállítása

A tantál érceit először dúsítják, majd nátrium-hidrogén-szulfáttal vagy kálium-karbonáttal való ömlesztéssel feltárják őket. Az ércekben található tantált és nióbiumot az ömlesztés után pentoxidjaik alakjában választják el egymástól. Ezeket először hidrogén-fluoriddal és kálium-fluoriddal kezelik, majd az ekkor képződő kálium-fluoro-tantalátot (K2[TaF7]) frakcionált kristályosítással különítik el. Az utóbbi vegyületet vákuumkemencében nátriummal hevítik, és így tantál válik belőle szabaddá.

\mathrm{K_2[TaF_7] + 5 \ Na \longrightarrow Ta + 5 \ NaF + 2 \ KF}

Felhasználása

Nagy kémiai ellenállóképessége miatt kémiai eszközöket és elektródákat készítenek tantálból. Fogászati fúrók, analitikai mérlegek súlyai, röntgencsövek katódjainak, töltőtollhegyeknek a készítésére használják. Mivel a szövetek mellett jól megfér, ezért a szervezetben bennmaradó, például a csontokat megtámasztó segédeszközöket készítenek belőle. Elterjedten használják főként mobiltelefonok és más elektronikus berendezések kondenzátoraihoz is.

Régen izzószálakat is készítettek belőle, de ma már erre a célra a volfrámot használják.