Tantal (element)

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Tantal, 73Ta
Tantalum single crystal and 1cm3 cube.jpg
Tantal
IzgovarjavaIPA: [ˈtaːntal]
Videzsivo moder
Standardna atomska teža Ar, std(Ta)180,94788(2)[1]
Tantal v periodnem sistemu
Vodik Helij
Litij Berilij Bor Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon
Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon
Kalij Kalcij Skandij Titan Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton
Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon
Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon
Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson
Nb

Ta

Db
hafnijtantalvolfram
Vrstno število (Z)73
Skupinaskupina 5
Periodaperioda 6
Blok  blok d
Razporeditev elektronov[Xe] 4f14 5d3 6s2
Razporeditev elektronov po lupini2, 8, 18, 32, 11, 2
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STPtrdnina
Tališče3017 °C
Vrelišče5458 °C
Gostota (blizu s.t.)16,69 g/cm3
v tekočem stanju (pri TT)15 g/cm3
Talilna toplota36,57 kJ/mol
Izparilna toplota753 kJ/mol
Toplotna kapaciteta25,36 J/(mol·K)
Parni tlak
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T (°C) 3.024 3.324 3.684 4.122 4.666 5.361
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (rahlo kisel oksid)
ElektronegativnostPaulingova lestvica: 1,5
Ionizacijske energije
  • 1.: 761 kJ/mol
  • 2.: 1500 kJ/mol
Atomski polmerempirično: 146 pm
Kovalentni polmer170±8 pm
Barvne črte v spektralnem obsegu
Spektralne črte tantala
Druge lastnosti
Pojavljanje v naraviprvobitno
Kristalna strukturatelesno centrirana kubična (tck)[2]
Body-centered cubic kristalna struktura za tantal

α-Ta
Kristalna strukturatetragonalna[2]
Tetragonal crystal structure for tantal

β-Ta
Hitrost zvoka tanka palica3400 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni raztezek6,3 µm/(m·K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost57,5 W/(m·K)
Električna upornost131 nΩ·m (pri 20 °C)
Magnetna ureditevparamagnetik[3]
Magnetna susceptibilnost+154,0·10−6 cm3/mol (293 K)[4]
Youngov modul186 GPa
Strižni modul69 GPa
Stisljivostni modul200 GPa
Poissonovo razmerje0,34
Mohsova trdota6,5
Trdota po Vickersu870–1200 MPa
Trdota po Brinellu440–3430 MPa
Številka CAS7440-25-7
Zgodovina
OdkritjeAnders Gustaf Ekeberg (1802)
prepoznal kot samostojen elementHeinrich Rose (1844)
Najpomembnejši izotopi tantala
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt
177Ta sint. 56,56 h ε 177Hf
178Ta syn 2,36 h ε 178Hf
179Ta syn 1,82 let ε 179Hf
180Ta sint. 8,125 h ε 180Hf
β 180W
180mTa 0,012% stabilen
181Ta 99,988% stabilen
182Ta syn 114,43 d β 182W
183Ta sint. 5,1 d β 183W
Kategorija Kategorija: Tantal
prikaži · pogovor · uredi · zgodovina | reference
Glej tudi: Tantal (mitologija)

Tantal je kemični element s simbolom Ta in atomskim številom 73. Prej znan kot tantalij, je dobil ime po Tantalu, grdobi iz grške mitologije. [5] Tantal je redka, trda, modro-siva, sijoča prehodna kovina, ki je zelo odporna proti koroziji. Je del skupine ognjevzdržnih kovin, ki se pogosto uporabljajo kot manjše sestavine zlitin. Zaradi kemične inertnosti tantala je dragocena snov za laboratorijsko opremo in nadomestek za platino. Njegova glavna uporaba je danes v tantalovih kondenzatorjih za elektronsko opremo, kot so mobilni telefoni, DVD predvajalniki, sistemi za video igre in računalniki . Tantal se vedno skupaj s kemično podobnim niobijem pojavlja v mineralnih skupinah tantalit, kolumbit in koltan (slednji je mešanica kolumbita in tantalita, kot posebna vrsta minerala ni pripoznan). [6]  Tantal velja za tehnološko kritičen element .

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Tantal je leta 1802 na Švedskem odkril Anders Ekeberg v dveh vzorcih mineralov - v enem s Švedske in drugem s Finske. [7] [8] Leto prej je Charles Hatchett odkril kolumbij (danes niobij), [9] in leta 1809 je angleški kemik William Hyde Wollaston primerjal njegov oksid, kolumbit z gostoto 5,918 g / cm3, in tantalit z gostoto 7,935 g / cm3 . Ugotovil je, da gre pri oksidih kljub razliki v izmerjeni gostoti za isto snov in je ohranil ime tantal. [10] Potem ko je Friedrich Wöhler potrdil te rezultate, so menili, da sta kolumbij in tantal en in isti element. S tem mnenjem se nemški kemik Heinrich Rose leta 1846 ni strinjal: trdil je, da gre v vzorcu tantalita za dva elementa, ki jima je dal ime po otrocih Tantala : enemu niobij (po Niobi, boginja solz), drugemu pelopium ( po Pelopsu ). [11] [12] Za domnevni element "pelopij" so kasneje ugotovili, da gre za mešanico tantala in niobija, poleg tega, da je niobij istoveten s kolumbijem, ki ga je leta 1801 že odkril Hatchett.

Razlike med tantalom in niobijem so nedvoumno leta 1864 dokazali Christian Wilhelm Blomstrand in Henri Etienne Sainte-Claire Deville ter Louis J. Troost, ki je empirične formule nekaterih njihovih spojin določil leta 1865. [13] [14] Nadaljnjo potrditev je dal leta 1866 švicarski kemik Jean Charles Galissard de Marignac[15], ki je dokazal, da gre le za dva elementa. Ta odkritja znanstvenikom niso preprečila objavljanja člankov o tako imenovanem ilmeniju še do leta 1871.[16] De Marignac je prvi izdeloval kovinsko obliko tantala leta 1864, ko je reduciral tantalov klorid s segrevanjem v vodikovem ozračju.[17] Zgodnji preiskovalci so bili zmožni pridobiti samo nečisti tantal, prvo relativno čisto duktilno kovino pa je leta 1903 izdelal Werner von Bolton v Charlottenburgu. Sprva so v žarnicah uporabljali žice z nitko iz kovinskega tantala, kasneje ga je nadomestil v široki uporabi volfram [18]

Ime tantal je dal elementu mitološki Tantal, oče Niobe v grški mitologiji . V mitu so ga po smrti bogovi kaznovali tako, da stoji do kolen v vodi s tik nad glavo pa mu je raslo nedosegljivo sadje, da je ves čas doživljal muke in žejo. Če se je pripognil, da bi spil vodo, je odtekla proč od ust, in če je segel po sadju, so se veje odmaknile proč od prijema. [19] Anders Ekeberg je zapisal: "To kovino imenujem tantal ... deloma kot namig na njeno nesposobnost, da bi potopljena v kislino karkoli absorbirala in se nasičila." [20]

Komercialna tehnologija ločevanja tantala iz niobija je desetletja dolgo uporabljala med drugim delno kristalizacijo kalijevega heptafluorotantalata, da se loči od kalijevega oksipentafluoroniobat monohidrata, postopek, ki ga je leta 1866 odkril Jean Charles Galissard de Marignac. Ta metoda je bila nadomeščena z topilno kstrakcijo iz raztopin tantala, ki vsebujejo fluor. [14]

Tantal kot vir konfliktov[uredi | uredi kodo]

Tantal velja za konfliktni vir . Coltan, industrijsko ime za mineral kolumbit - tantalit, iz katerega se pridobivata niobij in tantal, [21] je najti tudi v Srednji Afriki, zato je tantal povezan z vojskovanjem v Demokratični republiki Kongo (nekdanji Zair). . Po poročilu Združenih narodov z dne 23. oktobra 2003 [22] je tihotapljenje in izvoz koltana pripomoglo k vojni v Kongu, krizi, ki je od leta 1998 povzročila približno 5,4 milijona smrtnih žrtev [23] zaradi česar je najbolj smrtonosen svetu dokumentirani konflikt na svetu po drugi svetovni vojni . Postavljala so se etična vprašanja o odgovornem ravnanju podjetij, človekovih pravicah in ogrožanju prosto živečih živali zaradi izkoriščanja virov, kot je koltan v regijah oboroženih spopadov v porečju Konga. [24] [25] [26] [27] Čeprav je prispevek rudarjenja koltana v Kongu sicer pomemben za lokalno gospodarstvo v Kongu, je vir v svetovni ponudbi tantala manjšega pomena. Geološki zavod ZDA v svojem letopisu poroča, da je ta regija v letih 2002–2006 proizvedla nekaj manj kot 1% svetovne proizvodnje tantala in dosegla 10% v letih 2000 in 2008. [28]

Navedeni cilj projekta Rešitve za upanje Tantal je "pridobivati v Demokratični republiki Kongo tantal brez konfiktov" [29]

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. 2,0 2,1 Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. (1973). "The crystal structure of β-tantalum". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 29 (5): 1170–1171. doi:10.1107/S0567740873004140.
  3. Lide, D. R,, ur. (2005). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.CS1 vzdrževanje: dodatno ločilo (link) CS1 vzdrževanje: Večkratna imena: editors list (link)
  4. Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  5. Euripides, Orestes
  6. "Mines, Minerals and More". Mindat.org.
  7. Ekeberg, Anders (1802). "Of the Properties of the Earth Yttria, compared with those of Glucine; of Fossils, in which the first of these Earths in contained; and of the Discovery of a metallic Nature (Tantalium)". Journal of Natural Philosophy, Chemistry, and the Arts. 3: 251–255.
  8. Ekeberg, Anders (1802). "Uplysning om Ytterjorden egenskaper, i synnerhet i aemforelse med Berylljorden:om de Fossilier, havari förstnemnde jord innehales, samt om en ny uptäckt kropp af metallik natur". Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar. 23: 68–83.
  9. Griffith, William P.; Morris, Peter J. T. (2003). "Charles Hatchett FRS (1765–1847), Chemist and Discoverer of Niobium". Notes and Records of the Royal Society of London. 57 (3): 299–316. doi:10.1098/rsnr.2003.0216. JSTOR 3557720.
  10. Wollaston, William Hyde (1809). "On the Identity of Columbium and Tantalum". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 99: 246–252. doi:10.1098/rstl.1809.0017. JSTOR 107264.
  11. Rose, Heinrich (1844). "Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall". Annalen der Physik (nemščina). 139 (10): 317–341. Bibcode:1844AnP...139..317R. doi:10.1002/andp.18441391006.
  12. Rose, Heinrich (1847). "Ueber die Säure im Columbit von Nordamérika". Annalen der Physik (nemščina). 146 (4): 572–577. Bibcode:1847AnP...146..572R. doi:10.1002/andp.18471460410.
  13. Marignac, Blomstrand; H. Deville; L. Troost; R. Hermann (1866). "Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure". Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. 5 (1): 384–389. doi:10.1007/BF01302537.
  14. 14,0 14,1 Gupta, C. K.; Suri, A. K. (1994). Extractive Metallurgy of Niobium. CRC Press. ISBN 978-0-8493-6071-8.
  15. Marignac, M. C. (1866). "Recherches sur les combinaisons du niobium". Annales de Chimie et de Physique (francoščina). 4 (8): 7–75.
  16. Hermann, R. (1871). "Fortgesetzte Untersuchungen über die Verbindungen von Ilmenium und Niobium, sowie über die Zusammensetzung der Niobmineralien (Further research about the compounds of ilmenium and niobium, as well as the composition of niobium minerals)". Journal für Praktische Chemie (nemščina). 3 (1): 373–427. doi:10.1002/prac.18710030137.
  17. "Niobium". Universidade de Coimbra. Pridobljeno dne 2008-09-05.
  18. Bowers, B. (2001). "Scanning Our Past from London The Filament Lamp and New Materials". Proceedings of the IEEE. 89 (3): 413. doi:10.1109/5.915382.
  19. Lempriere, John (1887). Lempriere's Classical Dictionary. str. 659.
  20. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. izd.). Butterworth-Heinemann. str. 1138. ISBN 978-0-08-037941-8.
  21. Tantalum-Niobium International Study Center: Coltan Retrieved 2008-01-27
  22. "S/2003/1027". 2003-10-26. Pridobljeno dne 2008-04-19.
  23. "Special Report: Congo". International Rescue Committee. Pridobljeno dne 2008-04-19.
  24. Hayes, Karen; Burge, Richard (2003). Coltan Mining in the Democratic Republic of Congo: How tantalum-using industries can commit to the reconstruction of the DRC. Fauna & Flora. str. 1–64. ISBN 978-1-903703-10-6.
  25. Dizolele, Mvemba Phezo (January 6, 2011). "Congo's Bloody Coltan". Pulitzer Center on Crisis Reporting. Pridobljeno dne 2009-08-08.
  26. "Congo War and the Role of Coltan". Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 2009-07-13. Pridobljeno dne 2009-08-08.
  27. "Coltan mining in the Congo River Basin". Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 2009-03-30. Pridobljeno dne 2009-08-08.
  28. Papp, John F. (2006). "2006 Minerals Yearbook Nb & Ta". US Geological Survey. Pridobljeno dne 2008-06-03.
  29. "'Solutions for Hope' Tantalum Project Offers Solutions and Brings Hope to the People of the DRC". Solutions Network. Pridobljeno dne 18 September 2014.