Tantalus -rakenne, ominaisuudet, käytöt, hankkiminen

Hän Tatanlo, tunnetaan myös Taantalio, Se on siirtymämetalli, jonka kemiallinen symboli on ta. Se on tumma, metallinen kirkkaus, ulottuva, muokattava, kova ja korkea tiheys. Ehkä sen erottuvin ominaisuus on sen vastus useimmille kemiallisille yhdisteille.

Tantaluksen löysi vuonna 1802 ruotsalainen kemisti Anders Gustaf Ekenberg, joka osoittaa nimen kreikkalaisen mygo -tantologisen luonteen muistoksi, joka liittyy houkuttelevaan ongelmaan happojen metallioksidien liuottamiseksi happeaan happeaan.

Tantalo -metallifragmentit. Lähde: Hi-res-kuvat kemiallisista elementeistä, CC 3: lla.0, Wikimedia Commons

Koska Tantalo ja Niobium oli kuitenkin hyvin samankaltainen metallit, ajateltiin, että Ekenberg oli eristänyt niobiumin. Mutta vuonna 1844 saksalainen kemisti Heinrich Rose osoitti, että niobium ja Tantal ovat erilaisia ​​metalleja, palauttaen tunnustuksen Ekenbergille hänen löytöstään.

Tantalus on metalli, jonka pääasiallinen hyödyllisyys on pienikokoisten kondensaattorien kehittämisessä, jota käytetään matkapuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa, elektronisissa kameroissa jne. Tantalusta käytetään myös lääketieteellisiin tarkoituksiin luuimplantteissa ja kallon luiden korjaamisessa.

Monet heidän malmistaan ​​sijaitsevat Afrikan mantereen keskustassa. Hänen hankkimisensa on tarkoittanut aseellisia konflikteja useiden maiden välillä, jotka taistelevat ottamaan louhoksia, joista Tantalo -mineraalit poistetaan. Siksi voidaan sanoa, että se on yksi nykyajan ristiriitaisimmista metalleista sen hankkimisen ja markkinoinnin suhteen.

[TOC]

Tantaluksen rakenne

Tantaali voi omaksua huoneenlämpötilassa kaksi kiteistä rakennetta: kuutiometriä, joka on keskittynyt kehoon (BCC), nimetty vaiheeksi α (α-TA) ja vastuussa sen taipuisuudesta; ja tetragonaalinen tai faasi β (β-TA), joka on metastabiili, tarjoaa kovuuden ja muuttuu a-faasiksi, kun kiteitä kuumennetaan välillä 750-775 ºC välillä 750-775 ºC välillä.

Jotkut lähteet raportoivat myös kolmannen kiteisen rakenteen olemassaolosta: kuutiometriä, joka on keskittynyt kasvoihin (FCC), jota pidetään poikkeavana ja joka on pystynyt havaitsemaan vain erittäin ohuilla Tantalus -arkeilla. Siten tämä rakenne (FCC-TA) kertoo kuinka kolmas alotrooppinen.

Elektroninen kokoonpano

Tantaluksella on seuraava elektroninen kokoonpano:

[Xe] 4f¹⁴ 5 D³ 6s²

4F -kiertoradan elektronit ovat erittäin "sisäpuolella" tantaliatomia energian suhteen; Eli he eivät osallistu mihinkään kemiallisiin reaktioihinsa. Siksi tantaali voi käyttää vain 5D- ja 6S -kiertoratojen elektroneja kadottaakseen ne ja muuttaa ne kationeiksi, jotta ne ovat vuorovaikutuksessa muiden atomien tai anionien kanssa.

Voi palvella sinua: kaliumnitraatti (kno3)

Kun tantalo menettää näiden 5D- ja 6S -kiertoradan viisi elektronia, siitä tulee Pentavalent Cation TA⁵⁺, joka on erittäin vakaa sähköisesti; Ominaisuus, joka itse asiassa jakaa kollegoillasi V⁵⁺ Ja Mo⁵⁺. Tästä syystä Tantal (V )- tai +5 yhdisteet ovat yleisimpiä tälle metallille.

Tantalus -ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Se on kirkas, mutta tumma metalli, ja se voi esittää sinertäviä tai violetteja viisoja. Nämä värit johtuvat kerroksista, joiden oksidin paksuus on eri paksuus, jotka peittävät metallin pinnan.

Tantalus -kappaleet ovat erittäin ulottuvia ja muokattavia, vaikka niiden hankkimisprosessista riippuen ne voivat myös olla erittäin kovia ja hauraita.

Se on hyvä sähkön ja lämmön johdin. Sillä on erittäin korkea sulamispiste (3017 ºC), vain volframi, Renio ja Osmium ylittivät vain. Lisäksi se on yksi harvoista tulenkestävistä metalleista; toisin sanoen se on erittäin kestävä lämmölle ja kuluille.

Tantaalilla on kaksi allotrooppista muotoa: alfa, pallo ja pehmeä; ja beeta, kova ja hauras. Se on korroosio -resistentti metalli, johtuen oksidikalvosta, joka kattaa sen. Pölymuodon tantalus voi ampua spontaanisti ilmassa.

Atominumero

73

Moolimassa

180.947 g/mol

Sulamispiste

3017 ºC

Kiehumispiste

5458 ºC

Tiheys

16.69 g/cm³

Sulamislämpö

36.57 kJ/mol

Höyrystyslämpö

753 kJ/mol

Molaarinen kalorikapasiteetti

25.36 J/(mol · k)

sytytyspiste

> 250 ºC

Taitekerroin

2.05

Kovuus

6.5 MOHS -asteikolla

Hapetustilat

Tantalo -atomit voivat osallistua niiden yhdisteisiin seuraavien hapettumisten kanssa: -3, -1, +1, +2, +3, +4 ja +5, jälkimmäinen on hallitsevin. Siksi tantaali (V) tai +5 yhdisteet (V) ovat yleisempiä ja stabiilia (TA⁵⁺-A.

Elektronegatiivisuus

1.5 Pauling -asteikko.

Ionisaatioenergiat

Ensimmäinen: 761 kJ/mol

Toinen: 1500 kJ/mol

Reaktiivisuus

Tantaali alle 150 ºC lämpötiloissa on yksi kemiallisimmista tai alhaisimmista reaktiivisuusmetalleista. Ympäristön lämpötilassa sitä ei hyökkää laimennettuihin tai tiivistetyihin happoihin, jopa on kestävä kuninkaallisen veden vaikutukselle. Se voidaan liuottaa vain fluoriahapolla.

Suurin osa alkalista liuotettua alkalista liuenneen alkaliin ei hyökkää Tantalusta, vaan sulaan alkalista ja kaliumhydroksidista. Korkeissa lämpötiloissa voi reagoida fluorin, kloorin ja hapen kanssa.

Voi palvella sinua: kvantitatiivinen analyysi kemiassa: mittaukset, valmistelu

Tantalus hapettuu pentoksidin muodostamiseksi (TA₂JOMPIKUMPI₅), yhdiste, jolla on useita sovelluksia. Nitruro ja Tantalo -karbidi ovat suuren kovuuden yhdisteitä, joita käytetään leikkaustyökaluissa. Lisäksi tantaali voi olla osa joitain organometallisia yhdisteitä, kuten: pentametyylialo, TA (CH₃-A₅.

Sovellukset

Sähkö- ja elektroniikassa käytettyjä kappaleita

Tantalo -kondensaattori elektronisessa piirissä. Lähde: EPOP, julkinen alue, Wikimedia Commons

Tantalolla rakennetuilla kondensaattoreilla tai kondensaattoreilla on kapasitanssin ja sen tilavuuden välinen suhte kuten matkapuhelimet, kannettavat tietokoneet, elektroniset kamerat jne.

Tantalusta on käytetty ultra -korkean taajuuden elektronien tuotannossa radiolähettimille. Tantalo reagoi typen ja hapen kanssa auttaen pitämään putkien korkean tyhjyyden, välttämättömiä, kun sisäisiä kappaleita käytetään, kuten grillit ja levyt.

Sitä käytetään myös elektrodien valmistukseen neonvaloihin ja AC/DC -tasasuuntaajiin. Tantalusta, joka johtuu sen ulottuvuudesta.

Suuri kovuuspalat

Tantalus on kova ja kestävä metalli, joten sitä on käytetty karbidin muodossa metallityössä ja työkalut. Sitä on käytetty myös reaktiomoottorien, ydinreaktoreiden, ohjusosien, turbiinien terien ja lentokoneiden tapasten valmistuksessa.

Korkean resistenssin kemialliset artikkelit

Koska Tantalus on inertti.

Lisäksi sen korkean sulamispisteen ja hapettumiskestävyyden vuoksi sitä käytetään upotusten valmistuksessa tyhjiöuunien tislaamiseen.

Lääketieteelliset käyttötarkoitukset

Tantalus on ritistävä ja kestävä metalli kehon nesteille, joten sitä on käytetty ortopedisissa luuimplantteissa; Ja sen muokattavuuden vuoksi on rakennettu metallilevyjä. Näitä arkkeja käytetään myös revittyjen hermojen yhteydessä.

Tantalusta käytetään trabekulaarisen metallin kehittämisessä, joka on samanlainen kuin luumateriaali ja lähestyy sen fysikaalisia ominaisuuksia. Sen trabekulaarinen ja huokoinen konfiguraatio suosii luun muodostumista ja nopeaa kudoksen tunkeutumista.

Se voi palvella sinua: perkloorihappo: kaava, ominaisuudet ja käytöt

Tällä toimenpiteellä on levitys lonkan ja polven nivelrintaplastiaan ja reisiluun pään luusekdoksen nekroosin hoidossa.

Hyalurorano on geeli, jota käytetään lääkkeiden kuljettamiseen perkutaanisen katetrin läpi. Tantalus on sisällytetty geeliin, jotta se olisi läpinäkymätön X -rakoihin ja tarkkaile sen pääsyä vartaloon.

Samoin Tantal on tutkittu nivelrikon ja murrosikäisen idiopaattisen skolioosin estämiseksi.

Toiset

Tantalusta käytetään Cauchera -teollisuudessa katalysaattorina Butadienon synteesissä. Sitä käytetään myös kynien, analyyttisten asteikkojen ja kirurgisten ja hammasinstrumenttien kehittämisessä platinan korvaamisessa.

Tantalus -oksidia käytetään korkean taitekertoimen valmistuksessa kameran linsseille.

Saada

Tantaluksella on runsaasti välillä 1 - 2 ppm maankuoressa, ei ole vapaassa tilassa. Sitä hyödynnetään kaupallisesti Tantalitan mineraalista, vaikka sitä löytyy myös Columbitasta ja Coltánista.

Mineraali murskaa, suodattaa fluoriarhorihappoa sekoitettuna rikki- tai suolahapolla, joka tuottaa tantalus- ja fluoridikompleksin, H₂[TAF₇-. Tämä kompleksi läpikäy nesteenuuttoa käyttämällä orgaanisia liuottimia.

H₂[TAF₇] Kaliumfluoridia käsitetään kaliumfuctantalaatin tuottamiseksi, k₂[TAF₇], joka lopulta pelkistetään metallisella natriumilla lämmittämällä sähköuunissa, mikä saa metallisen tantaluksen.

Isotoopit

Tantaluksessa on yhteensä 38 isotooppia, joista voidaan pitää vain vakaana: ¹⁸¹Ta. Tämän isotoopin on runsaasti 99.98 % Tantaluksesta, kun taas 0.12% jäljellä oleva edustaa ^180mTa.

Isotooppi vähiten puoliksi -elämää ¹⁹¹Ta, arvo yli 300 nanosekuntia; kun taas suurin puoli -elämä on edellä mainittu ^180mTa 2.0 · 10¹⁶ . Radioaktiivisen rappeutumisen osa tuotetaan elektronisella sieppauksella ja α- ja β -hiukkasten emissiolla^-.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantaali. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. DR. Doug Stewart. (2020). Tantaali -elementti tosiasiat. Toipunut: Chemicool.com
4. Kansallinen bioteknologiatietojen keskus. (2020). Tantaali. Pubchem -elementin yhteenveto AtomicNumberille 73. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
5. Kuninkaallinen kemian yhdistys. (2020). Tantaali. Palautettu: RSC.org
6. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (2020). Tantaali. Toipunut: Britannica.com
7. Lentech b.V. (2020). Tantaali. Toipunut: lentech.com
8. Jefferson Lab -resurssi. (2020). Elementin tonnalumin isotoopit. Toipunut: Koulutus.JLAB.org