Tantál

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
73 hafniumtantálvolfrám
Nb

Ta

Db
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\Delta_{fus}{H}^\ominus 36,57 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 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 modulusz 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

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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:

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. [3][4]

Természetvédelmi vonatkozása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Kongói Demokratikus Köztársaságban a tantalitot egyes gorilla populációk élőhelyén bányásszák, és ez veszélyezteti a gorillákat.[5][6]

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 kamerajanak CCD érzékelőjét egy 10 mm vastag tantálréteg védte a bolygó erős magnetoszférája miatt.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  2. [Rudnick, R.I., Gao, S., 2004: Composition of the continental crust. In: Rudnick, R.I. (ed.): The crust. Oxford: Elsevier-Pergamon]
  3. What happening in the Congo?angol nyelvű forrás
  4. Conflict Minerals angol nyelvű rövidfilm a Youtube-on.
  5. Mobiltelefon újrahasznosító kampányJane Goodall intézet honlapja
  6. 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.