Pin
Send
Share
Send


tantalumvroeger tantalium (chemisch symbool Ta, atoomnummer 73) is een zeldzaam, blauwgrijs, glanzend metaal. Het is erg hard, heeft een hoog smeltpunt en is zeer goed bestand tegen corrosie.

Condensatoren gemaakt met tantaal en zijn oxide worden veel gebruikt in draagbare telefoons, semafoons, personal computers en auto-elektronica. Tantalum wordt ook gebruikt voor het maken van hardmetalen gereedschappen voor metaalbewerking en voor de productie van superlegeringen voor straalmotoronderdelen, chemische procesapparatuur, kernreactoren en raketonderdelen. Gezien zijn inertheid, wordt tantaal vaak gebruikt in chirurgische instrumenten en implantaten. Tantaalpentoxide wordt gebruikt om speciaal glas voor cameralenzen te maken. Tantaalcarbide is nuttig voor het maken van extreem harde composieten met metalen en grafiet en deze composieten worden vervolgens gebruikt in gereedschapsbits.

Voorkomen en isolatie

Tantaal komt voornamelijk voor in de mineralen tantaliet (Fe, Mn) Ta2O6 en euxeniet (Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6. Tantaliet wordt meestal gevonden gemengd met columbite in een erts genaamd coltan. Andere mineralen die tantaal bevatten, zijn samarskite en fergusonite.

Tantaalertserts worden gewonnen in Ethiopië, Australië, Brazilië, Egypte, Canada, de Democratische Republiek Congo, Mozambique, Nigeria, Portugal, Maleisië en Thailand.1 De exploitatie van hulpbronnen in de conflictregio's van Congo heeft ethische vragen opgeworpen over mensenrechten en bedreigde dieren in het wild.

Verschillende gecompliceerde stappen zijn betrokken bij de scheiding van tantaal van niobium. Commercieel levensvatbare productie van dit element kan een van verschillende methoden volgen, zoals: (a) elektrolyse van gesmolten kaliumfluorotantalaat; (b) reductie van kaliumfluorotantalaat met natrium; of (c) het laten reageren van tantaalcarbide met tantaaloxide. Tantaal is ook een bijproduct van het smelten van tin.

Geschiedenis en etymologie

Tantalum werd ontdekt in Zweden in 1802 door Anders Ekeberg en geïsoleerd in 1820 door Jöns Berzelius. Veel hedendaagse chemici geloofden dat niobium en tantaal hetzelfde element waren, totdat onderzoekers aantoonden (in 1844 en 1866) dat niobine en tantaalzuren verschillende verbindingen zijn. Vroege onderzoekers waren in staat om alleen het onzuivere metaal te isoleren, en het eerste relatief zuivere, ductiele metaal werd geproduceerd door Werner von Bolton in 1903. Draden gemaakt met tantaalmetaal werden gebruikt voor gloeilampen totdat het werd vervangen door wolfraam.

De naam tantalum is afgeleid van het Griekse mythologische karakter Tantalos, vader van Niobe. Tantalus werd na de dood gestraft door te worden veroordeeld tot knie-diep in het water te staan ​​met een perfecte vrucht die boven zijn hoofd groeit, die hem beide voor eeuwig "verrasten". Als hij boog om het water te drinken, liep het weg onder het niveau dat hij kon bereiken, en als hij naar de vrucht reikte, kwamen de takken uit zijn greep. Dit werd als vergelijkbaar beschouwd met de algemene niet-reactiviteit van tantaal - het wordt niet beïnvloed door reagentia en is daarom moeilijk te verfijnen.

Opmerkelijke kenmerken

Tantaal is een overgangsmetaal dat in periode zes van het periodiek systeem ligt, tussen hafnium en wolfraam. Bovendien bevindt het zich in groep vijf (voormalige groep 5B), net onder niobium, en zijn chemische eigenschappen vergelijkbaar met die van niobium.

Dit element is donker, dicht, ductiel, zeer hard en gemakkelijk te fabriceren. Het geleidt in hoge mate warmte en elektriciteit. Het staat bekend om zijn weerstand tegen corrosie door zuren. Bij temperaturen onder 150 ° C is het bijna volledig immuun voor aanvallen door de normaal agressieve aquaregia. Het kan worden opgelost met fluorwaterstofzuur of zure oplossingen die het fluoride-ion en zwaveltrioxide bevatten, evenals met een oplossing van kaliumhydroxide. Het smeltpunt van Tantalum van 3.017 ° C (kookpunt 5.458 ° C) wordt alleen overschreden door de smeltpunten van wolfraam en renium.

Isotopes

Natuurlijk tantaal bestaat uit twee isotopen: Ta-181 is een stabiele isotoop en Ta-180m heeft een halfwaardetijd van meer dan 1015 jaar (zie wetenschappelijke notatie). Bovendien zijn talrijke radioactieve isotopen (atoommassa-getallen variërend van 155 tot 190) kunstmatig geproduceerd, met zeer korte halfwaardetijden.

Verbindingen

  • Tantaalcarbide (TaC): dit zware, bruine poeder is een extreem hard, vuurvast keramisch materiaal. Het is nuttig voor het maken van composieten van keramisch metaal en wordt commercieel gebruikt in gereedschapbits voor snijgereedschappen. Het wordt soms gebruikt als een kristallijn additief voor wolfraamcarbide legeringen. Bij gebruik als matrijscoating produceert het een oppervlak met lage wrijving. Wetenschappers van het Los Alamos National Laboratory hebben een tantaalcarbide-grafiet composietmateriaal ontwikkeld dat een van de moeilijkste materialen is die ooit zijn gesynthetiseerd.
  • Tantaalpentachloride of tantaal (V) chloride (TaCls5): Dit witte poeder is het belangrijkste uitgangsmateriaal in tantaalchemie. Het hydrolyseert gemakkelijk en geeft HC1 vrij. Het wordt bereid door tantaalmetaal in chloor te verwarmen. Monsters zijn vaak besmet met tantaal (V) oxychloride (TaOCl3), gevormd door hydrolyse of uit sporen van zuurstof tijdens de bereiding. TaCls5 wordt gezuiverd door sublimatie om witte naalden te geven. Het kan stabiele complexen vormen met sommige verbindingen (zoals ethers) en het kan werken als een katalysator voor bepaalde reacties.
  • Tantaalpentoxide of tantaal (V) oxide (Ta2O5): Dit oxide heeft een hoge brekingsindex en een lage lichtabsorptie en is nuttig voor coatings in de nabije UV- tot IR-gebieden van het spectrum. Het ontleedt alleen boven 1470 ° C. Het wordt gebruikt om condensatoren te maken in auto-elektronica, mobiele telefoons en pagers. Het wordt ook gebruikt in dunne-filmcomponenten en hogesnelheidstools. Gezien de hoge brekingsindex is het gebruikt bij de fabricage van het glas van veel fotografische lenzen.

Toepassingen

Het belangrijkste gebruik voor tantaal, als het metaalpoeder, is bij de productie van elektronische componenten, voornamelijk condensatoren en een aantal hoogwaardige audioweerstanden. Elektrolytische condensatoren van tantaal benutten de neiging van tantaal om een ​​beschermende oxidelaaglaag te vormen, met behulp van tantaalfolie als een plaat van de condensator, het oxide als het diëlektricum (elektrische isolator tussen platen) en een elektrolytische oplossing als de andere plaat. Omdat de diëlektrische laag erg dun kan zijn (dunner dan de vergelijkbare laag in bijvoorbeeld een aluminium elektrolytische condensator), kan een hoge capaciteit worden bereikt in een klein volume. Gezien de voordelen van grootte en gewicht, zijn tantaalcondensatoren aantrekkelijk voor draagbare telefoons, semafoons, personal computers en auto-elektronica.

Tantalum wordt ook gebruikt om een ​​verscheidenheid aan sterke, ductiele legeringen te produceren die hoge smeltpunten hebben. Gelegeerd met andere metalen, wordt het ook gebruikt bij het maken van hardmetalen gereedschappen voor metaalbewerkingsapparatuur en bij de productie van superlegeringen voor straalmotoronderdelen, chemische procesapparatuur, kernreactoren en raketonderdelen. Tantaal draden en filamenten worden gebruikt voor het verwarmen en verdampen van metalen zoals aluminium.

Aangezien tantaal bestand is tegen aanvallen van lichaamsvloeistoffen en niet irriterend is, wordt het veel gebruikt bij het maken van chirurgische instrumenten en implantaten. Het oxide wordt gebruikt om speciaal glas (met hoge brekingsindex) te maken voor cameralenzen. Het metaal wordt ook gebruikt om onderdelen voor vacuümovens te maken.

Voorzorgsmaatregelen

Verbindingen met tantaal worden zelden aangetroffen en het metaal veroorzaakt normaal geen problemen in het laboratorium. Desalniettemin moet er voorzichtig mee worden omgegaan, waarbij de gebruikelijke laboratoriummaatregelen worden genomen. Er zijn aanwijzingen dat tantaalverbindingen tumoren kunnen veroorzaken en het metaalstof ervan is brand- en explosiegevaar.

Zie ook

Notes

  1. ↑ Internationale tantaalbronnen - een volledig beeld, vanaf 2002. Ontvangen op 5 december 2007.

Referenties

  • Chang, Raymond. 2006. Scheikunde. 9e ed. New York: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 0073221031
  • Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo en Manfred Bochmann. 1999. Geavanceerde anorganische chemie. 6e ed. New York: Wiley. ISBN 0471199575
  • Fairbrother, F. 1967. De chemie van Niobium en Tantalum. New York: Elsevier. ASIN B0006BQA7U
  • Greenwood, N.N. en A. Earnshaw. 1998. Chemie van de elementen. 2e ed. Oxford, U.K .; Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann, Elsevier Science. ISBN 0750633654
  • tantalum Nationaal laboratorium Los Alamos. Ontvangen op 5 december 2007.
  • Tantaal - grondstoffen en verwerking TIC. industrie site. Ontvangen op 5 december 2007.
  • tantalum SPECTRUM Chemisch informatieblad. Ontvangen op 5 december 2007.
  • tantalum WebElements.com. Ontvangen op 5 december 2007.

Externe links

Alle links opgehaald op 16 november 2015.

Pin
Send
Share
Send