تانتال

تانتال یا تانتالم (تا پیش از این تانتالیم نامیده می‌شد) عنصر شیمیایی است که با نشان Ta و عدد اتمی ۷۳ در جدول تناوبی وجود دارد. تانتالم فلزی انتقالی براق، سخت، کمیاب و به رنگ آبی خاکستری است. سنگین، انعطاف‌پذیر، بسیار سخت، به‌شدت در برابر اسیدها مقاوم و از هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی برخوردار می‌باشد. این فلز در دماهای زیر ۱۵۰ درجه سانتیگراد، کاملاً از حملات شیمیایی مصون است و فقط توسط اسید هیدروفلوئوریک، محلولهای اسیدی حاوی یون فلورید و تری‌اکسید سولفور آزاد مورد حمله قرار می‌گیرد. تنها نقطه ذوب تنگستن و رنیم از این عنصر بیشتر است (نقطه ذوب k 3290 و نقطه جوش k 5731). در کانی تانتالیت وجود دارد. به دلیل عدم واکنش تانتالم با مایعات بدن، در وسایل جراحی و پیوندها بکار می‌رود.[7]

تانتال، 73Ta
تانتال
تلفظ‎/ˈtæntələm/‎ ​(TAN-təl-əm)
ظاهرgray blue
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۱۸۰٫۹۴۷۸۸(۲)[1]
تانتال در جدول تناوبی
Nb
↑
Ta
↓
Db
هافنیم ← تانتال → تنگستن
عدد اتمی (Z)73
گروهگروه ۱۲
دورهدوره 6
بلوکبلوک-d
دسته Transition metal
آرایش الکترونی[Xe] 4f14 5d3 6s2
2, 8, 18, 32, 11, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب3290 K ​(3017 °C, ​5463 °F)
نقطه جوش5731 K ​(5458 °C, ​9856 °F)
چگالی (near r.t.)16.69 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)15 g/cm3
حرارت همجوشی36.57 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 732.8 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی25.36 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 3297 3597 3957 4395 4939 5634
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش−3, −1, +1, +2, +3, +4, +5 (یک اکسید اسیدی ملایم)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 1.5
انرژی یونش
  • 1st: 761 kJ/mol
  • 2nd: 1500 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 146 pm
شعاع کووالانسی pm 170±8
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری تانتال
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری ​α-Ta: body-centered cubic
β-Ta: tetragonal[2]
[[File:&alpha;-Ta: body-centered cubic<br />&beta;-Ta: tetragonal[3]|frameless|alt=&alpha;-Ta: body-centered cubic
&beta;-Ta: tetragonal[4] crystal structure for تانتال|upright=0.23|&alpha;-Ta: body-centered cubic
&beta;-Ta: tetragonal[5] crystal structure for تانتال]]
سرعت صوت thin rod3400 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی6.3 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی57.5 W/(m·K)
رسانش الکتریکی131 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسیپارامغناطیس[6]
مدول یانگ186 GPa
مدول برشی69 GPa
مدول حجمی200 GPa
نسبت پواسون0.34
سختی موس6.5
سختی ویکرز873 MPa
سختی برینل800 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-25-7
ایزوتوپ‌های تانتال
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
177Ta syn 56.56 h ε 1.166 177Hf
178Ta syn 2.36 h ε 1.910 178Hf
179Ta syn 1.82 a ε 0.110 179Hf
180Ta syn 8.125 h ε 0.854 180Hf
β− 0.708 180W
180mTa 0.012% >1.2&times;1015 y
(not observed)		 ε 0.929 180Hf
β− 0.783 180W
IT 0.075 180Ta
181Ta 99.988% 181Ta ایزوتوپ پایدار است که 108 نوترون دارد
182Ta syn 114.43 d β− 1.814 182W
183Ta syn 5.1 d β− 1.070 183W

تاریخچه

تانتالم در سال ۱۸۰۲ توسط آندرس گوستاف اکه‌برگ در سوئد کشف شد و در سال ۱۸۲۰، بوسیله یاکوب برسلیوس جداسازی شد. بسیاری از شیمیدانان معاصر تا سال ۱۸۴۴ تصور می‌کردند نیوبیم و تانتالم عناصری مشابه هستند تا اینکه پس از سال ۱۸۶۶ محققان اثبات کردند اسیدهای نیوبیم و تانتالم ترکیباتی متفاوت می‌باشند.

محققان در ابتدا فقط توانستند نوع ناخالص این فلز را جدا کنند و اولین شکل نسبتاً خالص و انعطاف‌پذیر این فلز در سال ۱۹۰۳ بوسیله ورنر فون بولتون تولید شد. پیش از تنگستن از سیم‌های باریک تانتالم در لامپ استفاده می‌شد. نام این عنصر از نام تانتالوس، پدر نایوبی در اسطوره‌شناسی یونانی گرفته شده که پس از مرگ مجازات شد بصورتیکه با میوه‌هایی رسیده بالای سرخود محکوم به ایستادن تا زانو در آب بود و هر دو حالت برای همیشه او را به هوس می‌انداخت؛ اگر برای نوشیدن آب خم شود، سطح آب پایین می‌رود و اگر برای چیدن میوه اقدام کند شاخه‌ها از دسترس او دور می‌شوند. این حالت مشابه خصوصیت عمومی واکنش‌ناپذیری تانتالم به حساب می‌آید. این عنصردر کنار معرفها قرار می‌گیرد، ولی تحت تأثیر آنها واقع نمی‌شود.

استخراج

تانتالم، در کانی تانتالیت و اوکسنیت و سایر کانی‌ها (سامارسکیت و فرگوسونیت) یافت می‌شود. کانی‌های تانتالم در استرالیا، برزیل، کانادا، جمهوری دموکراتیک کنگو، موزامبیک، نیجریه، پرتقال و تایلند استخراج می‌شوند. تانتالیت اکثراً به همراه کلمبیت در سنگ معدنی به نام کلتان وجود دارد مراحل پیچیده‌ای برای جداسازی تانتالم از نیوبیم بکار گرفته می‌شود. برای تولید تجاری این عنصر باید از یکی از روشهای متفاوت این کار استفاده نمود، مثلاً الکترولیز فلوروتنتالات پتاسیم مذاب، کاهش فلوروتنتالات پتاسیم با سدیم یا بوسیله واکنش کاربید تانتالم با اکسید تانتالم. تانتالم همچنین یک محصول جانبی از استخراج قلع می‌باشد.

کاربردها

کاربرد اصلی تانتالم، بصورت پودر فلزی در تولید قطعات الکترونیکی، عمدتاً خازنهای تانتالم می‌باشد. موارد استفاده از خازنهای تانتالم، بیشتر در تلفن‌های سیار، پیجرها، رایانه‌ها و الکترونیک موتوری است. از تانتالم همچنین جهت تولید آلیاژهای مختلفی که دارای نقاط ذوب بالا، مقاومت و انعطاف‌پذیری هستند، استفاده می‌شود.

تانتالم با عناصر دیگر آلیاژهایی می‌سازد که در تولید ابزارهای کاربید برای وسایل فلزکاری و در تولید ابر آلیاژها برای قطعات موتورهای جت، ابزار فرآیندهای شیمیایی، رآکتورهای هسته‌ای و قطعات موشک بکار می‌روند. این فلز، انعطاف‌پذیر بوده و می‌توان آنرا به شکل سیمهای ظریفی تبدیل نمود که بعنوان یک افروزه جهت تبخیر فلزاتی همچون آلومینیوم بکار می‌روند.

چون در برابر واکنش مایعات بدن مصون است و تحریک کننده نیز نمی‌باشد، در ساخت وسایل جراحی کاربرد وسیعی دارد. از اکسید تانتالم برای ساخت شیشه‌هایی با ضریب شکست بالا جهت لنز دوربین استفاده می‌شود. علاوه بر اینها از این فلز در تولید قسمتهای کوره خلأ استفاده می‌گردد.

ایزوتوپ‌ها

تانتالم بطور طبیعی دارای دو ایزوتوپ می‌باشد، Ta-181 که ایزوتوپی پایدار است و Ta-180 که ایزوتوپ رادیواکتیو است که خیلی سریع به یک ایزومر هسته‌ای با نیم عمر بیش از ۱۵ ۱۰ سال تبدیل می‌شود.[8]

هشدارها

ترکیبات دارای تانتالم به‌ندرت مشکل ساز بوده. اما باید آنرا سمی به حساب آورد. شواهدی مبنی بر تومور زایی ترکیبات تانتالم وجود دارد و گرده فلز آن، خطر انفجار و احتراق در پی دارد.

خواص فیزیکی عنصر تانتال
  • عدد اتمی: ۷۳
  • جرم اتمی: ۱۸۰٫۹۴۷۹
  • نقطه ذوب: C° ۳۰۱۷
  • نقطه جوش: C° ۵۴۵۸
  • شعاع اتمی: Å ۲٫۰۹
  • ظرفیت: ۵
  • رنگ: خاکستری
  • حالت استاندارد: جامد

منابع
  1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. (1973). "The crystal structure of β-tantalum". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 29 (5): 1170–1171. doi:10.1107/S0567740873004140. ISSN 0567-7408.
  3. Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. (1973). "The crystal structure of β-tantalum". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 29 (5): 1170–1171. doi:10.1107/S0567740873004140. ISSN 0567-7408.
  4. Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. (1973). "The crystal structure of β-tantalum". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 29 (5): 1170–1171. doi:10.1107/S0567740873004140. ISSN 0567-7408.
  5. Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. (1973). "The crystal structure of β-tantalum". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 29 (5): 1170–1171. doi:10.1107/S0567740873004140. ISSN 0567-7408.
  6. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  7. https://www.webelements.com/tantalum/
  8. https://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Ta.html

Wikipedia contributors, "Tantalum," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Tantalum&oldid=206680598

معنای تانتال را در ویکی‌واژه، واژه‌نامهٔ آزاد، ببینید.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.