Tantale, Prendre, Numéro atomique 73

Général

Tantale [Tantal] est un élément chimique de numéro atomique et le symbole Ta 73; il est dans la classification périodique, en plus de la cinquième groupe, ou groupe de vanadium. Il est un phénomène rare, ductile, graphitgraues, métal de transition lustrée. Le tantale est principalement utilisé pour les condensateurs à forte capacité dans le même temps de petite taille. Etant donné que le métal est non-toxique et inerte aux fluides corporels, wird es auch für Implantate, etwa als Knochennagel, utilisé.

L'élément a été 1802 von Anders Gustav Ekeberg in einem finnischen Columbit-Erz entdeckt. Er trennte ein sehr beständiges Oxid (Tantale(Dans)-oxyde) à partir de, qui ne se dissout pas dans toute l'acide. Benannt ist es nach Tantalos, einer Figur aus der griechischen Mythologie. La raison de ce nom est après le Ekeberg fait, que l'oxyde très stable "ne stagnent pas, et sa soif peut supprimer, comme Tantale dans les enfers ".

Nahezu gleichzeitig fand Charles Hatchett in einem kolumbianischen Erz das sehr ähnliche Columbium. Les deux éléments étaient à 1844 lieu d'être identiques, als Heinrich Roseerkannte, qui étaient présents dans le minerai de columbite-deux éléments différents, nämlich und Tantale Columbium. Letzteres nannte er Niob.

Après la découverte de nouvel élément en essayant différents chimistes, Tantale représentent aussi élémentaire. Le premier, der elementares Tantal durch Reduktion vonTantalfluorid mit Kalium darstellte, était 1815 Jöns Jakob Berzelius. Allerdings bestand sein Metall wie das von Rose dargestellte Tantal nur zu 50 % aus Tantal. Henri Moissan versuchte 1902, Le tantale dans un four électrique pour produire, Cependant, le produit était de carbone contenu très dur et cassant.

Le premier, le pur, ductile de tantale a été produite, war Werner von Bolton 1903. Er erreichte dies durch Reduktion der glühenden Oxide im Vakuum sowie durch Schmelzen von unreinem Tantalmetall im Vakuum und elektrischem Flammenbogen.

Die erste Anwendung des neuen Elementes war diejenige als Glühfaden in Glühlampen. Der Grund für den Wechsel vom vorher verwendeten Osmium zu Tantal lag darin, dass es leichter zu verarbeiten ist und eine höhere mögliche Nutztemperatur bis zu 2300 °C besitzt. Später wurde es durch Wolfram ersetzt, das einen noch höheren Schmelzpunkt besitzt und damit ein dem Sonnenlicht näheres Lichtspektrum und eine höhere Lichtausbeute ermöglicht.

Dans 1922 wurde mit der Verwendung in Gleichrichtern und ein Jahr später in Radioröhren ein neuer Einsatzzweck für Tantal gefunden.

Apparition

Tantal ist mit einem Gehalt von 2 ppm in der kontinentalen Erdkruste bzw. 8 ppm in der Erdhülle ein seltenes Element auf der Erde. Die Häufigkeit ist vergleichbar mit der von Arsen und Germanium. Au sein du groupe, la fréquence de chaque ordre de grandeur. Tantal kommt nicht gediegen, mais seulement sous la forme de ses composés dans des minerais. En raison de la similitude du tantale deux éléments de niobium minerais contiennent toujours et vice-versa (Socialisation). Die wichtigsten Minerale sind die der Columbit- und Tapiolit-Reihe, dans les minéraux différents répondant à la formule générale (Mn, Foi2+)(Nb,Prendre)2La6 zusammengefasst werden. Tantalreiche Columbite werden auch als Tantalite désigné. Beispiele für Tantalhaltige Minerale dieser Reihen sind Ferrotapiolith (Foi2+, Mn2+)(Prendre, Nb)2La6 und Manganotantalit MnTa2La6. Häufig werden diese Erze auch als Coltan bezeichnet. Seltenere Minerale sind Mikrolith oder Thoreaulith.

Die wichtigsten Förderländer von Tantalerzen waren 2007 Australien mit 850 Tonnen und Brasilien mit 250 Tonnes. Daneben findet man Coltan auch in Kanada und verschiedenen afrikanischen Ländern wie Äthiopien, Mosambik und Ruanda. In den Medien bekannt geworden sind die Vorkommen im Osten der Demokratischen Republik Kongo, die im Kongokrieg 1996–2008 stark umkämpft waren.

Extraction et représentation

Étant donné que dans la production de tantale, de minerais de tantale et de niobium utilisés ensemble pour toujours, ils doivent être séparés pour la production de métaux purs. Ceci est compliqué par la grande similitude des deux éléments.

La première méthode pour la séparation était 1866 von Jean Charles Galissard de Marignac entwickelt. Er nutzte dabei die unterschiedliche Löslichkeit der beiden Elemente in verdünnter Flusssäure. Le tantale est le K faible soluble2TaF7, Le niobium, le K hautement soluble3NbOF5 · 2 H2La.

Das heute technisch verwendete Verfahren beruht auf Extraktion und nutzt die unterschiedliche Löslichkeit von komplexen Fluorsalzen in Wasser und bestimmten organischen Lösungsmitteln. Ici, le mélange de minerai initialement dans l'acide fluorhydrique concentré ou des mélanges de fluorhydrique- und Schwefelsäure gelöst. Il a formé des fluorures complexes [NbOF5]2- et [TaF7]2-. Après les matières insolubles ont été filtrés, kann die Trennung durch Flüssig-Flüssig Extraktion mit Hilfe von Methylisobutylketon erfolgen. Si la solution est mélangée avec la méthyl isobutyl cétone, aller de niobium- des complexes de tantale et de plus dans la phase organique, tandis que d'autres éléments, wie Eisen, oder Manganin der wässrigen Phase zurückbleiben. Addition d'eau à la phase organique séparée, que l'Niobkomplex dissout dans ce, le tantale reste dans la méthylisobutylcétone.

Das Tantal kann mit Hilfe von Kaliumfluorid als schwerlösliches K2[TaF7] être comme. Die Reduktion zu elementarem Tantal erfolgt meist durch Natrium.

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

Eine mögliche Alternative zur Extraktion besteht in der fraktionierten Destillation. Dazu werden die unterschiedlichen Siedepunkte der beiden Chloride Niobpentachlorid und Tantalpentachlorid genutzt. Diese können bei hohen Temperaturen aus den Erzen mit Chlor und Koks gewonnen werden. Après la séparation, le chlorure de tantale également réduit avec du sodium au métal.

Neben den Columbit-Tantalit-Erzen sind Schlacken aus der Zinnverhüttung eine wichtige Quelle für die Tantalgewinnung (contenir un pour cent de tantale uns).

Propriétés physiques

La structure cristalline de tantale,un = 330,3 h

Le tantale est un clair violet-gris, acier dur (Vickershärte: 60–120 HV), hochschmelzendes Schwermetall, das in den meisten seiner Eigenschaften dem Niob ähnelt. Es kristallisiert in einer kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur. Mit einem Schmelzpunkt von etwa 3000 °C besitzt Tantal den höchsten Schmelzpunkt aller Elemente nach Wolfram, Kohlenstoff und Rhenium. Ist im Metall nur eine geringe Menge Kohlenstoff oder Wasserstoff eingelagert, steigt der Schmelzpunkt deutlich an. Tantalcarbid besitzt mit einem Schmelzpunkt von 3880 °C einen der höchsten Schmelzpunkte aller Substanzen.

Dessous d'une température critique 4,3 Kelvin wird Tantal zum Supraleiter.

Während reines Tantal duktil ist und sich stark dehnen lässt (Résistance à la traction: 240 MPa), même de petites quantités de mélanges de carbone et d'hydrogène, la résistance mécanique changer de façon significative. Das Material wird spröde und schwer zu verarbeiten. Il utilise cet effet pour la production de poudre de tantale. Il est chargé avec de l'hydrogène dans l'art et donc fragile, dann entsprechend zerkleinert und bei höherer Temperatur wieder vom Wasserstoff ausgeheizt bzw. exempt.

Propriétés chimiques

Tantal ist ein unedles Metall und reagiert bei hohen Temperaturen mit den meisten Nichtmetallen, wie Sauerstoff, den Halogenen oder Kohlenstoff. Bei Raumtemperatur ist das Metall allerdings durch eine dünne Schicht aus Tantal(Dans)-oxid geschützt und damit passiviert. Eine Reaktion findet erst ab einer Temperatur von etwa 300 °C statt.

In den meisten Säuren ist Tantal wegen der Passivierung nicht löslich, sogar Königswasser vermag das Metall nicht zu lösen. Angegriffen wird Tantal nur von Flusssäure, Oleum (einer Mischung von Schwefelsäure und Schwefeltrioxid) und Salzschmelzen.

Isotope

Un total de 30 Isotope sowie 26 Kernisomere d' 155Ta bis 185Ta connue. Tantale naturel se compose presque exclusivement (à 99,988 %) aus dem Isotop 181Prendre. Daneben kommt zu 0,012 % das Kernisomer 180mVotre volonté. Bien que cela puisse être théoriquement radioactivité, nous n'avons pas observé de désintégration. Die Halbwertszeit muss daher über 1 · 1015 Ans s'élèvent à.

Utiliser

La majeure partie du tantale (weltweite Jahresproduktionsmenge 1.400 t) wird für sehr kleine Kondensatoren mit hoher Kapazität verwendet. 2007 étaient 60 % des Tantals für die Herstellung von Kondensatoren gebraucht. DieseTantal-Elektrolytkondensatoren werden überall in der modernen Mikroelektronik, beispielsweise für Mobiltelefone und im Automobilbau, utilisé. L'effet est basé sur l'exécution, même dans très mince encore stable et sans danger couche isolante d'oxyde de tantale sur la surface de la feuille enroulée tantale. Le plus mince de la couche entre les électrodes est, plus la capacité à surface de membrane constant; zudem hat Tantaloxid eine extrem hohe Permittivität, ce qui augmente aussi la capacité.

Parce que le tantale n'est pas toxique et ne réagit pas avec les tissus ou de fluides corporels, wird elementares Tantal für medizinische Implantate und Instrumente eingesetzt. Es werden beispielsweise Knochennägel, Prothesen, Klammern undKieferschrauben aus Tantal gefertigt. Daneben ist es ein auf Grund der hohen Kosten wenig eingesetztes Röntgenkontrastmittel.

Dans l'industrie chimique est le tantale utilisé pour sa résistance. Il sert de matériau de revêtement de récipient de réaction, et on utilise pour les échangeurs de chaleur et des pompes. A cet effet, n'est généralement pas un tantale pur, mais alliages, l'2,5-10 % Contenir tungstène, utilisé. Ce sont plus robustes et plus durables que le tantale pur. En même temps, la ductilité souhaitée est conservée. D'autres utilisations sont des équipements de laboratoire, Buses de filature et de la cathode de tubes électroniques. Cette mesure profitera à de tantale, ce qu 'il se trouve dans une position à 800 ° C jusqu'à 740 Des pièces constituées par volume de gaz (Getter), assurer un vide poussé dans les tubes.

Superalliages, qui sont utilisés dans la construction de turbines et propulseurs d'avions, contenir jusqu'à 9 % Tantale. Ainsi, l'addition de 3 à 4 % Le tantale à un superalliage de nickel la résistance du matériau à des températures élevées.

Sécurité

Dans les conditions expérimentales provoquées par l'utilisation de tantale et de ses composés sont pas normalement problèmes. Tantale élémentaire ainsi que les composés de tantale ne sont pas toxiques. Mais il ya de vagues références à un cancer de déclenchement comportement de certains composés du tantale. De poudre de tantale et de la poussière est – ainsi que d'autres métaux finement divisés – un feu de haute- et d'explosion de.

Liens

Tantale(Dans)-Ta oxid2La5 est une poudre blanche, qui est utilisé pour la production de lentilles de réfraction élevé et des matériaux à cristaux spéciaux.

Carbure de tantale TaC sert, avec sa température de fusion de 3880 ° C et une dureté, presque atteint celle d'un losange, en tant que revêtement de protection sur des alliages à haute température dans les moteurs, et des outils de coupe.

Général
Nom, Symbole,Numéro atomique Tantale, Prendre, 73
Série Les métaux de transition
Groupe, Période, Bloquer 5, 6, d
Apparence degré
CAS-Nummer 7440-25-7
Fraction massique de derErdhülle 8 ppm
Atomique
De masse atomique 180,9479 vous
Atomradius (calculé) 145 (200) h
Rayon Kovalenter 138 h
Configuration électronique [Voiture] 4f14 5d3 6s2
1. Ionisation 761 kJ / mol
2. Ionisation 1500 kJ / mol
Physiquement
État physique fixé
Crystal structure cubique centrée
Densité 16,65 g / cm3 (20 ° C)
Mohs 6,5
Magnétisme paramagnetisch (\chi_{m} = 1,8 · 10-4)
Point de fusion 3290 K (3017 ° C)
Point d'ébullition 5731 K (5458 ° C)
Volume molaire 10,85 · 10-6 m3/mol
Chaleur de vaporisation 735 kJ / mol
Schmelzwärme 36 kJ / mol
Vitesse du son 3400 m / s à 293,15 K
Capacité thermique spécifique 140 J /(kg · K)
La conductivité électrique 7,61 · 106 Un /(Dans · m)
La conductivité thermique 57 W /(m · K)
Chimique
États d'oxydation 5
Normalpotential -0.81 V (½ Ta2La5 + 5 H+ + 5 et-
→ Ta + 2½ H2La)
Électronégativité 1,5 (Pauling-rock)
Isotope
Isotope NH t1/2 POUR ZE (MeV) ZP
177Prendre {un fils.} 56,56 h e 1,166 177Hf
178Prendre {un fils.} 2,36 h e 1,910 178Hf
179Prendre {un fils.} 1,82 un e 0,110 179Hf
180Prendre {un fils.} 8,125 h e 0,854 180Hf
b- 0,708 180DANS
180mPrendre 0,012 % >1,2 · 1015 un e 0,929 180Hf
b- 0,783 180DANS
IT 0,075 180Prendre
181Prendre 99,988 % Stable
182Prendre {un fils.} 114,43 d b- 1,814 182DANS
183Prendre {un fils.} 5,1 d b- 1,070 183DANS
Propriétés RMN
Tourner γ in
roue·T-1·s-1
Ilr(1H) fL à
B = 4,7 T
in MHz
181Prendre 7/2 3,202 · 107 0,036 23,9
Sécurité
Poudre SGH Identification des dangers

02 – Leicht-/Hochentzündlich

Risque

H- et P-ensembles H: 228
EUH: EUH pas fixe
P: 210-370 378
Identification des matières dangereuses(Poudre)

Leichtentzündlich
Légèrement-
inflammable
(F)
R- et les phrases S R: 11 (Poudre)
S: 43
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