Főmenü megnyitása

Tantál

kémiai elem, rendszáma 73, vegyjele Ta

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

73 hafniumtantálvolfrám
Nb

Ta

Db
   
               
               
                                   
                                   
                                                             
                                                               
   
73
Ta
Általános
Név, vegyjel, rendszám tantál, Ta, 73
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 5, 6, d
Megjelenés kékes szürke
Tantalum single crystal and 1cm3 cube.jpg
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)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 3297 3597 3957 4395 4939 5634
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs szám 5
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 1,5 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 761 kJ/mol
2.: 1500 kJ/mol
Atomsugár 145 pm
Atomsugár (számított) 200 pm
Kovalens sugár 138 pm
Egyebek
Mágnesség nincs adat
Fajlagos ellenállás (20 °C) 131 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 57,5 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 6,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3400 m/s
Young-modulus 186 GPa
Nyírási modulus 69 GPa
Kompressziós modulus 200 GPa
Poisson-tényező 0,34
Mohs-keménység 6,5
Vickers-keménység 873 MPa
Brinell-keménység 800 HB
CAS-szám 7440-25-7
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A tantál izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
177Ta mest. 56,56 h ε 1,166 177Hf
178Ta mest. 2,36 h ε 1,910 178Hf
179Ta mest. 1,82 a ε 0,110 179Hf
180Ta mest. 8,125 h ε 0,854 180Hf
180Ta mest. 8,125 h β- 0,708 180W
180mTa 0,012% >1,2 · 1015 a ε 0,929 180Hf
β- 0,783 180W
IT 0,075 180Ta
181Ta 99,988% Ta stabil 108 neutronnal
182Ta mest. 114,43 d β- 1,814 182W
183Ta mest. 5,1 d β- 1,070 183W
Hivatkozások

1802-ben Anders Ekeberg svéd természettudós fedezte fel. Nevét legfontosabb ásványáról, a tantalitról, közvetve Tantalosz görög mitológiai alak nevéből kapta.[2]

Fizikai tulajdonságaiSzerkesztés

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 tulajdonságaiSzerkesztés

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.

ElőfordulásaSzerkesztés

 
Tantalit

A természetben elemi állapotában nem fordul elő, ásványaiban általában a nióbiummal együtt található. A földkéregben átlagos koncentrációja 0,7 mg/kg.[3] Gazdaságilag legfontosabb ásványai oxidok; a szilikátok jelentősége alárendelt. A tantál legfontosabb ásványa a tantalit (Fe(TaO3)2).

Viszonylag gyakori tantáltartalmú ásványok:

Ritkább, illetve kisebb tantáltartalmú ásványai:

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:

A Kongói Demokratikus Köztársaságban nagy mennyiségben található tantál bányászatához kapcsolódó erőszakos cselekedetekért egyes civil szervezetek az elektronikai vállalatokat teszik felelőssé, amennyiben illegálisan, a feketepiacról szerzik be a termékeik (laptopok, mobiletelefonok) előállításához szükséges alapanyagok egy részét.[4][5]

Természetvédelmi vonatkozásaSzerkesztés

A Kongói Demokratikus Köztársaságban a tantalitot egyes gorillapopulációk élőhelyén bányásszák, és ez veszélyezteti a gorillákat.[6][7]

ElőállításaSzerkesztés

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.

 

FelhasználásaSzerkesztés

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.

A Galileo Jupiter-szonda SSI kamerájának CCD-érzékelőjét egy 10 mm vastag tantálréteg védte a bolygó erős magnetoszférája miatt.

ForrásokSzerkesztés

  1. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  2. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 137. o. ISBN 963 8334 96 7  
  3. [Rudnick, R.I., Gao, S., 2004: Composition of the continental crust. In: Rudnick, R.I. (ed.): The crust. Oxford: Elsevier-Pergamon]
  4. What happening in the Congo? Archiválva 2011. szeptember 30-i dátummal a Wayback Machine-ben angol nyelvű forrás
  5. Conflict Minerals angol nyelvű rövidfilm a Youtube-on.
  6. Mobiltelefon újrahasznosító kampány Archiválva 2010. október 22-i dátummal a Wayback Machine-ben Jane Goodall intézet honlapja
  7. Koltán, gorillák, újrahasznosítás
  • Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
  • Nyilasi János: Szervetlen kémia
  • Richard Shaw, Kathryn Goodenough et al.: Niobium–tantalum. British Geological Survey, 2011. 26 p.