Pin
Send
Share
Send


Tantál, korábban tantalium (kémiai szimbólum Ta, 73. szám) ritka, kék-szürke, fényes fém. Nagyon kemény, magas olvadáspontú és nagyon ellenálló a korrózióval szemben.

A tantállal és oxidjával készült kondenzátorokat széles körben használják hordozható telefonokban, személyhívókban, személyi számítógépekben és autóipari elektronikában. A tantált fémmegmunkáláshoz használt keményfém szerszámok készítéséhez, valamint szuperalloeietek gyártásához használják sugárhajtómű-alkatrészekhez, kémiai folyamatokhoz használt berendezésekhez, nukleáris reaktorokhoz és rakéta alkatrészekhez. Tehetetlensége miatt a tantalt gyakran használják sebészeti műszerekben és implantátumokban. A tantál-pentoxidot speciális üvegkészítéshez használják a kameralencsékhez. A tantál-karbid hasznos rendkívül kemény fémekkel és grafittal készített kompozitok készítésében, amelyeket ezeket a szerszámbiteket használnak.

Előfordulás és elszigeteltség

A tantál elsősorban a tantalit (Fe, Mn) Ta ásványokban található meg2O6 és euxenit (Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6. A tantalitot általában columbittel keverve találják meg olyan ércben, amelyet koltannak hívnak. A tantáltartalmú ásványok közé tartozik a szamarszkite és a fergusonit.

A tantálércet Etiópiában, Ausztráliában, Brazíliában, Egyiptomban, Kanadában, a Kongói Demokratikus Köztársaságban, Mozambikban, Nigériában, Portugáliában, Malajziában és Thaiföldön bányázzák.1 Az erőforrások kiaknázása a Kongói konfliktusos régiókban etikai kérdéseket vet fel az emberi jogok és a veszélyeztetett vadvilág vonatkozásában.

A tantál és a niobium elválasztása számos bonyolult lépést igényel. Ennek az elemnek a kereskedelmileg életképes előállítása számos különféle módszer egyikét követheti, például: (a) az olvadt kálium-fluorotanálát elektrolízise; (b) a kálium-fluorotanalát redukálása nátriummal; vagy (c) tantál-karbid reagáltatása tantál-oxiddal. A tantál az ónmegolvasztás mellékterméke.

Történelem és etimológia

A Tantalt Svédországban 1802-ben fedezte fel Anders Ekeberg, és 1820-ban Jöns Berzelius izolálta. Sok kortárs kémikus úgy gondolta, hogy a niobium és a tantál ugyanaz az elem, amíg a kutatók meg nem mutatták (1844-ben és 1866-ban), hogy a niobsav és a tantálsav különféle vegyületek. A korai nyomozók csak a szennyezett fémet tudták izolálni, és az első, viszonylag tiszta, elasztikus fémet Werner von Bolton készítette 1903-ban. A tantálfémből készült huzalokat izzólámpákhoz használták mindaddig, amíg az volfrámmal nem váltotta fel.

A tantál név a Tantalos, Niobe atyja, görög mitológiai karakteréből származik. Tantalust halál után megbüntették azzal, hogy térdmélyen álltak a vízben, tökéletes gyümölcsökkel nőtt fel a feje fölött, és mindkettő örökké "elkísértette" őt. Ha hajlandó inni a vizet, az eljutott a szint alá, és elérte a gyümölcsöt, és az ágak kiszorultak a fogásából. Ezt hasonlónak tekintették a tantál általános reakcióképességének - a reagensek nem befolyásolták, ezért nehéz finomítani.

Figyelemre méltó jellemzők

A tantál egy átmeneti fém, amely a periódusos rendszer hatodik szakaszában fekszik, a hafnium és a volfrám között. Ezenkívül az ötödik csoportba tartozik (korábban az 5B csoport), közvetlenül a niobium alatt, és kémiai tulajdonságai hasonlóak a niobiuméhoz.

Ez az elem sötét, sűrű, elasztikus, nagyon kemény és könnyen gyártható. Nagyon vezető hő- és villamosenergia. Híres a savakkal szembeni korrózióállóságáról. 150 ° C alatti hőmérsékleten szinte teljesen immunis a szokásos módon agresszív aqua regia támadásaitól. Feloldható hidrogén-fluorid savval vagy savas oldatokkal, amelyek a fluorid-iont és kén-trioxidot tartalmazzák, valamint kálium-hidroxid oldattal. A tantál 3.017 ° C (forráspontja 5.458 ° C) olvadáspontját csak a volfrám és a renium olvadáspontjai haladják meg.

Izotóp

A természetes tantál két izotópból áll: a Ta-181 stabil izotóp, a Ta-180m felezési ideje több mint 1015 év (lásd a tudományos jelölést). Ezenkívül számos radioaktív izotópot (atomtömeg-szám 155 és 190 között) állítottak elő mesterségesen, nagyon rövid felezési idejűek.

Vegyületek

  • Tantál-keményfém (TaC): Ez a nehéz, barna por rendkívül kemény, tűzálló, kerámia anyag. Használható kerámia-fém kompozitok készítéséhez, és kereskedelmileg szerszámfejekben használható szerszámok vágására. Néha finomkristályos adalékként használják a volfrám-karbid ötvözetekhez. Penészbevonatként történő alkalmazáskor alacsony súrlódású felületet eredményez. A Los Alamos Nemzeti Laboratórium tudósai kifejlesztettek egy tantál-karbid-grafit kompozit anyagot, amely az egyik legkeményebb anyag, amelyet valaha szintetizáltak.
  • Tantál-pentaklorid vagy tantál (V) -klorid (Tacl5): Ez a fehér por a tantálkémia fő kiindulási anyaga. Könnyen hidrolizál, és felszabadítja a HCl-t. Előállítják tantálfém klórban történő melegítésével. A mintákat gyakran tantál (V) -oxi-kloriddal (TaOCl3), amelyet hidrolízissel vagy az előállítás során az oxigén nyomaiból képeznek. Tacl5 szublimálással tisztítjuk, így fehér tűket kapunk. Stabil vegyületeket képezhet egyes vegyületekkel (például éterekkel), és katalizátorként szolgálhat bizonyos reakciókhoz.
  • Tantál-pentoxid vagy tantál (V) -oxid (Ta2O5): Ennek az oxidnak nagy a törésmutatója és alacsony a fényelnyelése, és hasznos a spektrum UV-IR-IR tartományokban történő bevonására. Csak 1470 ° C felett bomlik. Kondenzátorok gyártására használják autóipari elektronikában, mobiltelefonokban és személyhívókban. Vékonyrétegű alkatrészekben és nagysebességű szerszámokban is használják. Mivel a fénytörési mutatója magas, sok fotólencse üvegének előállításánál hasznosították.

Alkalmazások

A tantál, mint fémpor legfontosabb felhasználása az elektronikai alkatrészek, elsősorban a kondenzátorok és néhány csúcsminőségű, hangminőségű ellenállás gyártásában található. A tantál elektrolit kondenzátorai kihasználják a tantál védő oxid felületrétegének kialakulására való képességét, tantál fóliát használva az egyik kondenzátor lemezként, az oxid dielektrikumként (a lemezek közötti elektromos szigetelő anyag), a másik lemez pedig az elektrolit oldatot. Mivel a dielektromos réteg nagyon vékony lehet (vékonyabb, mint például a hasonló réteg, például egy alumínium elektrolitkondenzátorban), kis kapacitásban nagy kapacitás érhető el. A méret és a tömeg előnyei miatt a tantálkondenzátorok vonzóak a hordozható telefonok, személyhívók, személyi számítógépek és az autóelektronika számára.

A tantált különféle erős, elasztikus ötvözetek előállításához is használják, amelyek magas olvadáspontúak. Más fémekkel ötvözve felhasználható keményfém szerszámok készítéséhez fémmegmunkáló berendezésekhez és szuperalloeietek gyártásához sugárhajtómű-alkatrészekhez, vegyi folyamatokhoz használt berendezésekhez, nukleáris reaktorokhoz és rakéta alkatrészekhez. A tantálhuzalokat és -szálakat fémek, például alumínium melegítésére és párolgására használják.

Mivel a tantál ellenáll a testfolyadékok támadásainak és nem irritálja, széles körben használják sebészeti eszközök és implantátumok készítéséhez. Az oxidot speciális (nagy törésmutatóval rendelkező) üveg előállításához használják a kameralencsékhez. A fémet vákuumkemencék alkatrészeinek előállítására is használják.

óvintézkedések

A tantalt tartalmazó vegyületek ritkán találkoznak, és a fém általában nem okoz problémát a laboratóriumban. Ennek ellenére óvatosan kell kezelni, a szokásos laboratóriumi óvintézkedések betartásával. Van néhány bizonyíték arra, hogy a tantálvegyületek daganatokat okozhatnak, és fémpor tüzet és robbanást veszélyeztet.

Lásd még

Megjegyzések

  1. ↑ Nemzetközi tantálforrások - átfogó kép, 2002-től. Beérkezett 2007. december 5-én.

Irodalom

  • Chang, Raymond. 2006. Kémia. 9. kiadás New York: McGraw-Hill tudomány / mérnöki munka / matematika. ISBN 0073221031
  • Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo és Manfred Bochmann. 1999-ben. Fejlett szervetlen kémia. 6. kiadás New York: Wiley. ISBN 0471199575
  • Fairbrother, F. 1967. A niobium és a tantál kémiája. New York: Elsevier. ASIN B0006BQA7U
  • Greenwood, N. N. és A. Earnshaw. 1998. Az elemek kémiája. 2nd ed. Oxford, Egyesült Királyság; Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann, Elsevier Science. ISBN 0750633654
  • Tantál Los Alamos Nemzeti Laboratórium. Beérkezett 2007. december 5-én.
  • Tantál - alapanyagok és feldolgozás Tlc ipari oldal. Beérkezett 2007. december 5-én.
  • Tantál SPECTRUM kémiai adatlap. Beérkezett 2007. december 5-én.
  • Tantál WebElements.com. Beérkezett 2007. december 5-én.

Külső linkek

Az összes hivatkozás visszakeresve: 2015. november 16.

Pin
Send
Share
Send