Tantalusstructuur, eigenschappen, gebruik, verkrijgen

Hij Tantalo, ook gekend als Tantalio, Het is een overgangsmetaal waarvan het chemische symbool is. Het is donkere, metalen helderheid, ductiele, kneedbare, harde en hoge dichtheid. Misschien is het meest onderscheidende kenmerk de weerstand tegen de meeste chemische verbindingen.

De tantalus werd in 1802 ontdekt door de Zweedse chemicus Anders Gustaf Ekenberg, die de naam toewijst ter nagedachtenis van het Griekse Mygo Tanthologische karakter, gerelateerd aan het verleidelijke probleem om metaaloxiden in zuur in zuur op te lossen.

Tantalo metalen fragmenten. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements, CC door 3.0, via Wikimedia Commons

Omdat het echter de Tantalo en het niobium waren, werd het Niobium zeer vergelijkbare metalen, men dacht dat Ekenberg het niobium had geïsoleerd. Maar in 1844 toonde de Duitse chemicus Heinrich Rose aan dat het niobium en de tantale verschillende metalen zijn, waardoor de eer aan Ekenberg werd geretourneerd voor zijn ontdekking.

De Tantalus is een metaal waarvan het belangrijkste nut ligt in de uitwerking van condensatoren van kleine afmetingen die worden gebruikt in mobiele telefoons, laptops, elektronische camera's, enz. Ook wordt de tantalus gebruikt voor medische doeleinden in botimplantaten en bij het repareren van de schedelbotten.

Veel van hun ertsen bevinden zich in het centrum van het Afrikaanse continent. Zijn verkrijgen heeft gewapende conflicten tussen verschillende landen betekenen, die vechten om de steengroeven te nemen waaruit de Tantalo -mineralen worden geëxtraheerd. Daarom kan worden gezegd dat het een van de meest conflicterende metalen van het moderne tijdperk is, wat betreft het verkrijgen en marketing.

[TOC]

Structuur van de tantalus

De tantaal kan aannemen bij kamertemperatuur twee kristallijne structuren: de kubieke gecentreerd in het lichaam (BCC), aangeduid als fase α (α-TA) en verantwoordelijk voor zijn ductiliteit; en de tetragonale of fase β (β-TA), die metastabiel is, zorgt voor hardheid en transformeert in de a-fase wanneer de kristallen worden verwarmd tussen 750-775 ºC.

Sommige bronnen rapporteren ook het bestaan ​​van een derde kristallijne structuur: de kubieke gecentreerd op de gezichten (FCC), die als abnormaal wordt beschouwd en alleen in zeer dunne vellen tantalus kan worden waargenomen. Aldus vertelt deze structuur (FCC-TA) hoe een derde alotrope.

Elektronische configuratie

De tantalus heeft de volgende elektronische configuratie:

[XE] 4F¹⁴ 5 D³ 6s²

De 4F orbitale elektronen zijn zeer "binnen" van het tantale atoom in termen van energie; dat wil zeggen, ze nemen niet deel aan een van hun chemische reacties. Daarom kan de tantaal alleen de elektronen van de 5D- en 6s -orbitalen gebruiken om ze te verliezen en om te zetten in kationen, zodat ze interageren met andere atomen of anionen om hun verbindingen te ontstaan.

Kan u van dienst zijn: kaliumnitraat (kno3)

Wanneer de Tantalo de vijf elektronen van deze 5D- en 6s -orbitalen verliest, wordt het de pentavalent kation ta⁵⁺, die elektronisch zeer stabiel is; Karakteristiek dat in feite deelt met uw tegenhangers V⁵⁺ En Mo⁵⁺. Dit is de reden waarom tantale (v) of +5 verbindingen het meest voorkomen voor dit metaal.

Tantalus eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Het is een helder maar donker metaal, en dat kan enkele blauwachtige of paarse viso's presenteren. Deze kleuren zijn te wijten aan de lagen met verschillende dikte van hun oxide die het metaaloppervlak bedekken.

Tantalus -stukken zijn erg ductiel en kneedbaar, hoewel ze, afhankelijk van hun verkrijgproces, ook erg hard en bros kunnen zijn.

Het is een goede geleider van elektriciteit en warmte. Het heeft een zeer hoog smeltpunt (3017 ºC), alleen overtroffen door de wolfraam, de Renio en het osmium. Bovendien is het een van de weinige vuurvaste metalen; dat wil zeggen, het is zeer bestand tegen warmte en slijtage.

De tantaal heeft twee allotrope vormen: de alfa, ductiel en zacht; en de bèta, hard en bros. Het is een corrosie -resistent metaal, vanwege een oxidefilm die het bedekt. De tantalus in stofvorm kan spontaan in de lucht schieten.

Atoomnummer

73

Molaire massa

180.947 g/mol

Smeltpunt

3017 ºC

Kookpunt

5458 ºC

Dikte

16.69 g/cm³

Fusiewarmte

36.57 kJ/mol

Verdampingswarmte

753 kJ/mol

Molaire caloriecapaciteit

25.36 J/(mol · k)

ontstekingspunt

> 250 ºC

Brekingsindex

2.05

Hardheid

6.5 Op de mohs -schaal

Oxidatietoestanden

Tantalo -atomen kunnen deelnemen aan hun verbindingen met de volgende oxidatietoestanden: -3, -1, +1, +2, +3, +4 en +5, de laatste is de meest overheersende. Daarom komen tantale (v) of +5 verbindingen (v) vaker voor en stabiel (ta⁵⁺)).

Elektronegativiteit

1.5 Pauling -schaal.

Ionisatie -energieën

Eerst: 761 kJ/mol

Ten tweede: 1500 kJ/mol

Reactiviteit

De tantale bij temperaturen onder 150 ºC is een van de meest chemische of lagere reactiviteitsmetalen. Bij omgevingstemperatuur wordt het niet aangevallen door verdunde of geconcentreerde zuren, zelfs bestand tegen de werking van koninklijk water. Het kan alleen worden opgelost door fluorhorinezuur.

De tantalus wordt niet aangevallen door de meeste alkalisten opgelost in water, maar door gesmolten alkaliërs en kaliumhydroxide. Bij hoge temperaturen kunnen reageren met fluor, chloor en zuurstof.

Kan u van dienst zijn: Kwantitatieve analyse in chemie: metingen, voorbereiding

De tantalus is geoxideerd om een ​​pentoxide te vormen (ta₂OF₅), verbinding die verschillende toepassingen heeft. Nitruro en Tantalo Carbide zijn verbindingen van grote hardheid, gebruikt bij snijgereedschap. Bovendien kan het tantaal deel uitmaken van sommige organometaalverbindingen, zoals: de pentamethyltalo, ta (ch₃))₅.

Toepassingen

Stukken die worden gebruikt in elektriciteit en elektronica

Tantalo -condensator in een elektronisch circuit. Bron: Epop, Public Domain, via Wikimedia Commons

De condensatoren of condensatoren gebouwd met tantalo hebben een grotere waarde van de relatie tussen de capaciteit en het volume dat elk ander type condensator, waardoor ze kunnen worden gebruikt in instrumenten met microcircuits; zoals mobiele telefoons, laptops, elektronische camera's, enz.

De tantalus is gebruikt bij de productie van ultra -hoge frequentie -elektronen voor radiozenders. De tantalo reageert met stikstof en zuurstof die helpt om de hoge leegte in de buizen te behouden, noodzakelijk wanneer interne stukken worden gebruikt zoals roosters en platen.

Het wordt ook gebruikt voor de productie van elektroden voor neonlichten en AC/DC -gelijkrichters. De tantalus wordt vanwege zijn ductiliteit gebruikt om zeer dunne draden te produceren die worden gebruikt bij de verdamping van aluminium.

Grote hardheidsstukken

De tantalus is een hard en resistent metaal, dus het is gebruikt in de vorm van carbide, in metaalwerk en werkgereedschap. Het is ook gebruikt bij de vervaardiging van reactiemotoren, kernreactoren, raketonderdelen, turbinebladen en tapas voor vliegtuigen.

High -resistentie chemische artikelen

Omdat de tantalus een inert is.

Bovendien wordt het vanwege het hoge smeltpunt en de oxidatieresistentie gebruikt bij de vervaardiging van smeltkroes voor destillaties in vacuümovens.

Medisch gebruik

De tantalus is een niet -irriterend en resistent metaal tot lichaamsvloeistoffen, dus het is gebruikt in orthopedische botimplantaten; En bovendien zijn vanwege de kneedbaarheid metalen platen die worden gebruikt bij de reparatie van beschadigde delen van de schedel gebouwd. Deze vellen worden ook gebruikt bij het aansluiten van gescheurde zenuwen.

De tantalus wordt gebruikt bij de uitwerking van het trabeculaire metaal, dat vergelijkbaar is met een botmateriaal en zijn fysieke eigenschappen benadert. De trabeculaire en poreuze configuratie bevordert de vorming van bot- en snelle weefselinfiltratie.

Het kan u van dienst zijn: perchloorzuur: formule, kenmerken en gebruik

Deze procedure heeft een toepassing in heup- en knieartroplastiek en bij de behandeling van botweefselnecrose van de femorale kop.

Hyalurorano is een gel die wordt gebruikt om medicijnen te vervoeren via een percutane katheter. De tantalus is opgenomen in de gel om hem ondoorzichtig te maken voor de x -reeks en zijn toegang tot het lichaam te observeren.

Evenzo is het tantaal onderzocht op het voorkomen van artrose en idiopathische scoliose van adolescenten.

Anderen

De tantalus wordt in de cauchera -industrie gebruikt als katalysator in de synthese van de butadieno. Het wordt ook gebruikt bij de uitwerking van pennen, analytische schalen en chirurgische en tandheelkundige instrumenten bij vervanging van platina.

Tantalus -oxide wordt gebruikt bij de productie van een hoge brekingsindex voor cameralenzen.

Het verkrijgen van

De Tantalus heeft een overvloed tussen 1 en 2 ppm in de aardkorst, niet in de vrije staat. Het wordt commercieel uitgebuit uit het Tantalita -mineraal, hoewel het ook wordt gevonden in de Columbita en de Coltán.

Het mineraal om te verpletteren, is percolaat met fluorhorinezuur gemengd met zwavel- of zoutzuur, waardoor een tantalus- en fluoridecomplex wordt geproduceerd, h₂[TAF₇]. Dit complex ondergaat vloeistof-vloeistofextractie met behulp van organische oplosmiddelen.

De H₂[TAF₇] Kaliumfluoride wordt behandeld om kalium fluctantalaat te produceren, k₂[TAF₇], dat uiteindelijk wordt verminderd met metaal natrium door te verwarmen in een elektrische oven, waardoor de metalen tantalus wordt verkregen.

Isotopen

De tantalus heeft in totaal 38 isotopen, waarvan men alleen als stabiel kan worden beschouwd: de ¹⁸¹Ta. Deze isotoop heeft een overvloed van 99.98 % van de tantalus, terwijl 0.12% resterende wordt vertegenwoordigd door de ^180mTa.

De isotoop met het minste halfleven is de ¹⁹¹TA, met een waarde groter dan 300 nanoseconden; terwijl die met de grootste helft van het leven de eerder genoemde is ^180mTA 2.0 · 10¹⁶ . Het deel van het radioactieve verval wordt geproduceerd door elektronische opname en door emissie van α- en β -deeltjes^-.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (vierde druk). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantaal. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Tantalum -elementenfeiten. Hersteld van: chemicool.com
4. Nationaal centrum voor biotechnologie -informatie. (2020). Tantaal. PUBCHEM -element Samenvatting voor AtomicNumber 73. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Royal Society of Chemistry. (2020). Tantaal. Hersteld van: RSC.borg
6. De redacteuren van Enyclopaedia Britannica. (2020). Tantaal. Hersteld van: Britannica.com
7. Lentech B.V. (2020). Tantaal. Hersteld van: Lentech.com
8. Jefferson Lab Resource. (2020). Isotopen van het element tontalum. Hersteld van: onderwijs.Jlab.borg