Tantal (pierwiastek)

Tantal (Ta, łac. tantalum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych. Nazwa pochodzi od Tantala – postaci w mitologii greckiej, ojca Niobe^[4].

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Tantal

hafn ← tantal → wolfram
Nb ↑ Ta ↓ Db 73 Ta
Wygląd
niebieskoszary
Widmo emisyjne tantalu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	tantal, Ta, 73 (łac. tantalum)
Grupa, okres, blok	5, 6, d
Stopień utlenienia	V
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	średnio kwasowe
Masa atomowa	180,95 ± 0,01[a][1]
Stan skupienia	stały
Gęstość	16650 kg/m³
Temperatura topnienia	3017 °C[2]
Temperatura wrzenia	5458 °C[2]
Numer CAS	7440-25-7
PubChem	23956
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 45 (obl. 200) pm 138 pm Konfiguracja elektronowa [Xe]4f145d36s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 11, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,5 1,33 Potencjały jonizacyjne I 761 kJ/mol II 1500 kJ/mol III 2100 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 743 kJ/mol Ciepło topnienia 31,6 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 0,776 Pa (3269 K) Konduktywność 7,61×106 S/m Ciepło właściwe 140 J/(kg·K) Przewodność cieplna 57,5 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny przestrzennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 6,5 Prędkość dźwięku 3400 m/s (293,15 K) Objętość molowa 10,85×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 179Ta {syn.} 1,82 roku w.e. 0,110 179Hf 180mTa 0,012% >1,2×1015 lat w.e. 0,854 180Hf 180mTa 0,012% >1,2×1015 lat β+ 0,708 180Hf 181Ta 99,988% stabilny izotop z 108 neutronami 182Ta {syn.} 114,5 dnia β− 1,811 182W
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-04] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanej karty charakterystyki Niebezpieczeństwo Zwroty H H228, H315, H319, H335 Zwroty P P210, P261, P305+P351+P338 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[3] 0 2 3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Charakterystyka

Jest kowalnym, stalowoszarym metalem, bardzo podobnym do niobu. Tantal jest odporny na działanie mocnych kwasów nieorganicznych i wody królewskiej, gdyż ulega pasywacji, jest także odporny na korozję. Tantal reaguje natomiast z kwasem fluorowodorowym, tworząc kompleks fluorkowy:

2Ta + 12HF → 2TaF−
6 + 2H+
+ 5H
2↑

Wolne (nieskompleksowane) kationy tantalowe (tzn. Ta5+
itp.) nie istnieją w roztworze (powstaje nierozpuszczalny wodorotlenek Ta(OH)
5). Pięciotlenek tantalu, Ta
2O
5 stopiony z wodorotlenkami metali alkalicznych (np. NaOH) tworzy tantalany(V) rozpuszczalne w środowisku o bardzo wysokim pH.

Występowanie

Tantal odkryty został w 1802 r. przez Andersa Ekeberga^[5][4]. Jego najważniejszym minerałem jest tantalit(inne języki) (Fe,Mn)Ta
2O
5, występujący wraz z kolumbitem w koltanie.

Tantal występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2 ppm. Jest to metal bardzo rozproszony i tylko w nielicznych miejscach na świecie występują rudy zawierające co najmniej 0,1% tantalu^[6]. Jedne z najbogatszych złóż, zawierające 0,22% tantalu w rudzie (a także związki cezu i litu), rozpoczęto eksploatować w 1969 r. w rejonie Bernic Lake, na północ od Winnipeg w prowincji Manitoba w Kanadzie^[7]. Złoża tego metalu w postaci koltanu (mieszanina rud tantalu), są jedną z przyczyn konfliktu zbrojnego w Demokratycznej Republice Konga^[8].

Zastosowanie

Anodowany pręt tantalowy

Tantal wykorzystywany jest w przemyśle elektronicznym do produkcji kondensatorów elektrolitycznych, które znajdują się w prawie każdym urządzeniu elektronicznym (m.in. w telefonach komórkowych i komputerach), w sprzęcie zbrojeniowym i kosmicznym. Ze względu na odporność na działanie większości kwasów i zasad wykorzystywany jest do produkcji aparatury chemicznej. Stosowany jest także do wyrobu biżuterii oraz wyrobów zegarmistrzowskich^[6].

Uwagi

1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 180,94788 ± 0,00002. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.