Tantaal

73 hafnium ← tantaal → wolfram Nb ↑ Ta ↓ Db Periodieke tabel
Algemeen
Naam, simbool, getal	tantaal, Ta, 73
Chemiese reeks	oorgangsmetale
Groep, periode, blok	5, 6, d
Voorkoms
Atoommassa	180.94788 (2) g/mol
Elektronkonfigurasie	[Xe] 4f14 5d3 6s2
Elektrone per skil	2, 8, 18, 32, 11, 2
Fisiese eienskappe
Toestand	vastestof
Digtheid (naby k.t.)	16.69 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p.	15 g/cm³
Smeltpunt	3290 K (3017 °C)
Kookpunt	5731 K (5458 °C)
Smeltingswarmte	36.57 kJ/mol
Verdampingswarmte	732.8 kJ/mol
Warmtekapasiteit	(25 °C) 25.36 J/(mol·K)
Dampdruk P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k teen T/K 3297 3597 3957 4395 4939 5634
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur	kubies liggaamsgesentreerd
Strukturbericht-kode	A2
Oksidasietoestande	5, 4, 3 (matige suur oksied)
Elektronegatiwiteit	1.5 (Skaal van Pauling)
Ionisasie-energieë	1ste: 761 kJ/mol
	2de: 1500 kJ/mol
Atoomradius	145 pm
Atoomradius (ber.)	200 pm
Kovalente radius	138 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking	geen data
Elektriese resistiwiteit	(20 °C) 131 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë	(300 K) 57.5 W/(m·K)
Termiese uitsetting	(25 °C) 6.3 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf)	(20 °C) 3400 m/s
Young se modulus	186 GPa
Skuifmodulus	69 GPa
Massamodulus	200 GPa
Poissonverhouding	0.34
Mohs se hardheid	6.5
Vickers hardheid	873 MPa
Brinell hardheid	800 MPa
CAS-registernommer	7440-25-7
Vernaamste isotope
Isotope van Tantaal iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP 177Ta sin 56.56 h e 1.166 177Hf 178Ta sin 2.36 h e 1.910 178Hf 179Ta sin 1.82 j e 0.110 179Hf 180Ta sin 8.125 h e 0.854 180Hf 180Ta sin 8.125 h ß- 0.708 180W 180mTa 0.012% >1.2×1015 y e 0.929 180Hf ß- 0.783 180W IO 0.075 180Ta 181Ta 99.988% Ta is stabiel met 108 neutrone 182Ta sin 114.43 d ß- 1.814 182W 183Ta sin 5.1 d ß- 1.070 183W
Portaal Chemie

Tantaal is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ta en atoomgetal 73. Tantaal is genoem ná Tantalos, die heerser van die stad "Tantalis" in die Griekse mitologie. Tantaal is in 1802 deur Anders Gustaf Ekeberg ontdek. Die metaal het twee natuurlike isotope. Tantaal word dikwels in gevalle gebruik waar 'n uitsonderlike hoë smeltpunt benodig word.

Tantaal is 'n blink, silweragtige metaal. Dit weerstaan chemiese aanvalle by temperature onder 150 °C. Tantaal is bestand teen korrosie as gevolg van 'n oksiedfilm op sy oppervlak.^[1]

Tantaal is ontdek deur Anders G. Ekeberg in 1802, in Uppsala, Swede, in die minerale tantaliet uit Finland en yttrotantaliet uit Swede. Ongelukkig vir Ekeberg het die bekende Engelse chemikus William Wollaston in 1809 ontken dat dit 'n nuwe element was en daar het verwarring ontstaan oor verskil tussen niobium en tantaal. Dis twee elemente wat moeilik van mekaar geskei kan word. In 1846 het die Duitse mineraloog Heinrich Rose uiteindelik bewys dat tantaal en niobium verskillende elemente is en aan alle twyfel 'n einde gemaak. In 1903 het Werner von Bolton vir die eerste keer tantaalmetaal daargestel.^[2]

Tantaal is die skaarsste stabiele element in ons hele sonnestelsel, met net een atoom tantaal vir elke 181 miljard atome van ander elemente. Dit maak tantaal baie minder volop as goud, of enige van die tradisionele edelmetale.^[3]

In 2022 was die prys van tantaal ongeveer 150 Amerikaanse dollar per kilogram Ta₂O₅. In 2013 was dit nog $260.-^[4]

Die vernaamste tantaalerts is tantaliet, wat ook yster, mangaan en niobium bevat, en samarskiet, wat sewe metale bevat. Nog 'n erts wat tantaal en niobium bevat, is pirochloor. Die belangrikste myngebiede is Thailand, Australië, Kongo, Brasilië, Portugal en Kanada. Die vraag na tantaal is ongeveer 2300 ton per jaar.^[1] Tantaal word veral in Australië en Suid-Amerika aangetref. Daar word beraam dat die huidige hulpbronne van tantaal binne die volgende 50 jaar uitgeput sal wees. ^[5]

Tantaal is 'n seldsame oorgangsmetaal wat hoogs bestand is teen korrosie.^[4] Dit is hoogs rekbaar en kan in 'n dun draad getrek word. Die chemiese eienskappe daarvan is baie soortgelyk aan dié van niobium. In suiwer elementêre vorm het dit 'n hardheid van 200 Vickers en 'n treksterkte van 900 MPa, wat dit net so hard en amper twee keer so sterk maak as die beste staal. Sterk sure het hoegenaamd geen effek daarop nie. Selfs koningswater kan nie tantaal aanval of beskadig nie.^[3]

Tantaal is hoogs korrosiebestand as gevolg van die vorming van 'n oksiedfilm. Dit is 'n uitstekende geleier van hitte en elektrisiteit. Die metaal het 'n smeltpunt wat slegs deur wolfram en renium oorskry word. Tantaal is een van die vyf belangrikste vuurvaste metale (metale met baie hoë weerstand teen hitte en slytasie). Die ander vuurvaste metale is wolfram, molibdeen, renium en niobium.^[2]

Tantaalpoeiers kan verkry word deur kaliumfluorotantalaat te reduseer met natriummetaal:

${\displaystyle K_{2}TaF_{7}+5Na\rightarrow Ta+NaF+2KF}$

Hierdie eksoterme reaksie word onder 'n inerte atmosfeer in 'n gesmelte NaCl as oplosmiddel uitgevoer. 80%-90% van tantaalpoeiers wat in kapasitors gebruik word, word op hierdie manier verkry. Daar is egter ook 'n elektrolitiese proses wat gesmelte K₂TaF₇ met KF, KCl en opgeloste Ta₂O₅ aan elektolise blootstel. Die smelt bevat die ione K⁺, Cl⁻, F⁻, TaF₈⁻, TaOF₆⁻ en TaO₂F₄⁻.^[6]

Tantaal word in vier gebiede aangewend: ^[1]

• hoë-temperatuur toepassings, soos vliegtuigenjins;
• elektriese toestelle, soos kapasitors;
• sirurgiese implantate
• hantering van korrosiewe chemikalieë in chemiese industrie gebruik, bv. vir hitteruilers in ketels waar sterk sure verdamp word.

Dit word selde as 'n legeringsmiddel gebruik omdat dit geneig is om metale bros te maak.

Tantaal het belangrike toepassings in elektroniese toerusting.^[4] Vanweë die lae mislukkingsyfer word tantaal gereeld in kapasitors in slimfone en rekenaars gebruik.^[5]

Tantaal het 'n unieke grys kleur wat 'n bietjie blou lyk. Die natuurlike kleur van tantaal is effens donkerder as titanium s'n, maar tantaalringe kan ook swart wees.^[5]

Tantaal is 'n hipoallergene metaal. Dit is uiters kraakbestand (anders as wolfram) en sal nie reageer ná blootstelling aan alledaagse chemikalieë, soos huishoudelike skoonmakers nie. Tantaal is ook matig krapbestand. As 'n tantaalring gekrap word, kan dit na sy oorspronklike glans teruggepoleer word.^[5]

Omdat tantaaloksied baie onoplosbaar is, is daar byna geen tantaal in natuurlike waters te vinde nie. Min pogings is aangewend om die vlak daarvan in grond te meet, wat 'n reeks van 0,1 tot 3 dpm toon. Slegs klein hoeveelhede tantaal word deur plante geneem: die hoeveelheid in plantegroei oorskry selde 5 ppb.^[1]

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Tantaal.

• Wikiwoordeboek het 'n inskrywing vir tantaal.