Tantalus -struktur, egenskaper, bruk

Han Tantalo, også kjent som Tantalio, Det er et overgangsmetall hvis kjemiske symbol er TA. Det er mørk, metallisk lysstyrke, duktil, formbar, hard og høy tetthet. Kanskje den mest særegne egenskapen er dens motstand mot de fleste kjemiske forbindelser.

Tantalus ble oppdaget i 1802 av den svenske kjemikeren Anders Gustaf Ekenberg, og tildelte navnet til minne om den greske MyGo Tanthological Character, relatert den til det fristende problemet for å løse opp metalloksider i syre i syre.

Tantalo metallfragmenter. Kilde: Hi-res Images ofchemical Elements, CC av 3.0, via Wikimedia Commons

Fordi det var Tantalo og Niobium veldig like metaller, trodde man imidlertid at Ekenberg hadde isolert niobium. Men i 1844 viste den tyske kjemikeren Heinrich Rose at Niobium og tantal er forskjellige metaller, og ga æren til Ekenberg for hans oppdagelse.

Tantalus er et metall hvis hovedverktøy ligger i utdyping av kondensatorer i små størrelser som brukes i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, elektroniske kameraer, etc. Tantalus brukes også til medisinske formål i beinimplantater og i reparasjonen av hodeskallen Bones.

Mange av malmene deres ligger i sentrum av det afrikanske kontinentet. Hans innhenting har betydd væpnede konflikter mellom flere land, som kjemper for å ta steinbruddene som Tantalo -mineralene blir trukket ut. Det kan derfor sies at det er en av de mest motstridende metaller i moderne tid, når det gjelder dens innhenting og markedsføring.

[TOC]

Struktur av Tantalus

Tantal kan adoptere ved romtemperatur to krystallinske strukturer: kubikk sentrert i kroppen (BCC), betegnet som fase α (α-TA) og ansvarlig for dens duktilitet; og tetragonal eller fase β (β-TA), som er metastabil, gir hardhet og transformeres til a-fasen når krystallene varmes opp mellom 750-775 ºC.

Noen kilder rapporterer også om eksistensen av en tredje krystallinsk struktur: kubikk sentrert om ansiktene (FCC), som anses som anomal og har bare vært i stand til å bli observert i veldig tynne ark Tantalus. Dermed forteller denne strukturen (FCC-TA) hvordan en tredje alotropisk.

Elektronisk konfigurasjon

Tantalus har følgende elektroniske konfigurasjon:

[Xe] 4f¹⁴ 5 d³ 6s²

4F -orbitale elektroner er veldig "inne" av tantalatomet når det gjelder energi; det vil si at de ikke deltar i noen av sine kjemiske reaksjoner. Derfor kan tantal bare bruke elektronene til 5D- og 6S -orbitalene for å miste dem og transformere dem til kationer, slik at de samhandler med andre atomer eller anioner for å opprinnelig sine forbindelser.

Kan tjene deg: Kaliumnitrat (KNO3)

Når Tantalo mister de fem elektronene i disse 5D- og 6S -orbitalene, blir det den pentavalente kationen TA⁵⁺, som er veldig stabil elektronisk; karakteristisk som faktisk deler med dine kolleger v⁵⁺ Og mo⁵⁺. Dette er grunnen til at Tantal (V) eller +5 forbindelser er den vanligste for dette metallet.

Tantalus -egenskaper

Fysisk utseende

Det er et lyst, men mørkt metall, og det kan presentere noen blåaktig eller lilla visos. Disse fargene skyldes lagene med forskjellig tykkelse på oksydet som dekker metalloverflaten.

Tantalus -stykker er veldig duktile og formbare, selv om de er veldig harde og sprø, kan de også være veldig harde og sprø og sprø.

Det er en god leder av strøm og varme. Den har et veldig høyt smeltepunkt (3017 ºC), bare overgått av wolfram, Renio og osmium. I tillegg er det en av få ildfaste metaller; det vil si at det er veldig motstandsdyktig mot varme og slitasje.

Tantal har to allotropiske former: alfa, duktil og myk; og beta, hardt og sprøtt. Det er en korrosjonsresistent metall, på grunn av en oksidfilm som dekker den. Tantalus i støvform kan skyte spontant i luften.

Atomnummer

73

Molmasse

180.947 g/mol

Smeltepunkt

3017 ºC

Kokepunkt

5458 ºC

Tetthet

16.69 g/cm³

Fusjonsvarme

36.57 kJ/mol

Fordampningsvarme

753 kJ/mol

Molar kalorikapasitet

25.36 J/(mol · k)

tenningspunkt

> 250 ºC

Brytningsindeks

2.05

Hardhet

6.5 på Mohs -skalaen

Oksidasjonsstater

Tantalo -atomer kan delta i sine forbindelser med følgende oksidasjonstilstander: -3, -1, +1, +2, +3, +4 og +5, og sistnevnte er den mest dominerende. Derfor er tantal (V) eller +5 forbindelser (V) mer vanlig og stabil (TA⁵⁺).

Elektronegativitet

1.5 Pauling Scale.

Ioniseringsenergier

Først: 761 kJ/mol

For det andre: 1500 kJ/mol

Reaktivitet

Tantal ved temperaturer under 150 ºC er en av de mest kjemiske eller lavere reaktivitetsmetaller. Ved omgivelsestemperatur blir det ikke angrepet av fortynnede eller konsentrerte syrer, til og med er motstandsdyktig mot virkningen av kongelig vann. Det kan bare oppløses av fluorhorinsyre.

Tantalus blir ikke angrepet av de fleste alkalier oppløst i vann, men av smeltet alkalier og kaliumhydroksyd. Ved høye temperaturer kan reagere med fluor, klor og oksygen.

Kan tjene deg: Kvantitativ analyse i kjemi: Målinger, forberedelser

Tantalus oksideres for å danne et pentoksid (TA₂ENTEN₅), sammensatt som har flere applikasjoner. Nitruro og Tantalo -karbid er forbindelser med stor hardhet, brukt i skjæreverktøy. I tillegg kan tantal være en del av noen organometalliske forbindelser, for eksempel: pentametyltalo, TA (CH₃)₅.

applikasjoner

Stykker brukt i elektrisitet og elektronikk

Tantalo kondensator i en elektronisk krets. Kilde: EPOP, Public Domain, via Wikimedia Commons

Kondensatorene eller kondensatorene bygget med Tantalo har en større verdi av forholdet mellom kapasitansen og volumet som enhver annen type kondensator, og lar dem dermed brukes i instrumenter som har mikrokretser; for eksempel mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, elektroniske kameraer osv.

Tantalus har blitt brukt i produksjonen av ultra -høye frekvenselektroner for radiosendere. Tantalo reagerer med nitrogen og oksygen som hjelper til.

Det brukes også til fremstilling av elektroder for neonlys og AC/DC -likerettere. Tantalus, på grunn av dens duktilitet, brukes til å produsere veldig tynne ledninger som brukes i fordampningen av aluminium.

Store hardhetsstykker

Tantalus er et hardt og resistent metall, så det har blitt brukt, i form av karbid, i metallarbeid og arbeidsverktøy. Det har også blitt brukt i fremstilling av reaksjonsmotorer, kjernefysiske reaktorer, missildeler, turbinblader og fly -tapas.

Kjemiske artikler med høy motstand

Fordi Tantalus er en inert.

I tillegg, på grunn av det høye smeltepunktet og oksidasjonsmotstanden, brukes det i fremstilling av digler for destillasjoner i vakuumovner.

Medisinsk bruk

Tantalus er et ikke -irriterende og resistent metall mot kroppsvæsker, så det har blitt brukt i ortopediske beinimplantater; Og i tillegg, på grunn av dens formbarhet, er metallark brukt i reparasjon av skadede deler av skallen bygget. Disse arkene brukes også i tilkobling av revne nerver.

Tantalus brukes til utdyping av det trabecular metall, som ligner et beinmateriale og nærmer seg dets fysiske egenskaper. Den trabekulære og porøse konfigurasjonen favoriserer dannelsen av infiltrasjon av bein og hurtig vev.

Det kan tjene deg: perklorsyre: formel, egenskaper og bruk

Denne prosedyren har påføring i hofte- og kneartrroplastikk, og i behandlingen av benvevs nekrose i lårhodet.

Hyalurorano er en gel som brukes til å transportere medisiner gjennom et perkutant kateter. Tantalus er innlemmet i gelen for å gjøre den ugjennomsiktig til X -stras og observere inngangen til kroppen.

På samme måte er tantal blitt undersøkt for forebygging av slitasjegikt og ungdoms idiopatisk skoliose.

Andre

Tantalus brukes i Cauchera -industrien som katalysator i syntesen av butadieno. Det brukes også i utdyping av penner, analytiske skalaer og kirurgiske og tanninstrumenter ved erstatning av platina.

Tantalus -oksid brukes i fremstilling av en høy brytningsindeks for kameralinser.

Å skaffe

Tantalus har en overflod mellom 1 og 2 ppm i jordskorpen, og er ikke i fri tilstand. Det utnyttes kommersielt fra Tantalita -mineralet, selv om det også finnes i Columbita og Coltán.

Mineralet for å knuse, utvaskes med fluorhorsyre blandet med svovel eller saltsyre, og produserer et Tantalus og fluorkompleks, H₂[TAF₇]. Dette komplekset gjennomgår væske-væskeekstraksjon ved å bruke organiske løsningsmidler.

H₂[TAF₇] Kaliumfluor blir behandlet for å produsere kaliumsvingninger, k₂[TAF₇], som endelig reduseres med metallisk natrium ved oppvarming i en elektrisk ovn, og dermed oppnå metallisk tantalus.

Isotoper

Tantalus har totalt 38 isotoper, hvorav man bare kan betraktes som stabil: ¹⁸¹Ta. Denne isotopen har en overflod på 99.98 % av Tantalus, mens 0.12% gjenværende er representert av ^180mTa.

Isotopen med minst halvliv er ¹⁹¹Ta, med en verdi større enn 300 nanosekunder; Mens den med størst halvliv er den nevnte ^180mTa 2.0 · 10¹⁶ . Den delen av det radioaktive forfallet produseres ved elektronisk fangst og ved utslipp av α- og ß -partikler^-.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantal. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Tantalelementfakta. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
4. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2020). Tantal. PUBCHEM Element Sammendrag for AtomicNumber 73. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Royal Society of Chemistry. (2020). Tantal. Gjenopprettet fra: RSC.org
6. Redaktørene av Enyclopaedia Britannica. (2020). Tantal. Gjenopprettet fra: Britannica.com
7. Lentech b.V. (2020). Tantal. Gjenopprettet fra: Lentech.com
8. Jefferson Lab Resource. (2020). Isotoper av elementet Tontalum. Gjenopprettet fra: Utdanning.Jlab.org