Tantal
Tantal er et grunnstoff med kjemisk symbol Ta og atomnummer 73. Atommassen (u) er 180,9479.
| Tantal | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Basisdata | |||
| Navn | Tantal | ||
| Symbol | Ta | ||
| Atomnummer | 73 | ||
| Utseende | gråblå | ||
| Plass i periodesystemet | |||
| Gruppe | 5 | ||
| Periode | 6 | ||
| Blokk | d | ||
| Kjemisk serie | transisjonsmetall | ||
| Atomegenskaper | |||
| Atomvekt | 180,9479 u | ||
| Empirisk atomradius | 145 pm | ||
| Kalkulert atomradius | 200 pm | ||
| Kovalent atomradius | 138 pm | ||
| Elektronkonfigurasjon | [Xe] 4f14 5d3 6s2 | ||
| Elektroner per energinivå | 2, 8, 18, 32, 11, 2 | ||
| Oksidasjonstilstander | 5 | ||
| Krystallstruktur | kubisk romsentrert | ||
| Fysiske egenskaper | |||
| Stofftilstand | fast stoff | ||
| Smeltepunkt | 3 017 °C | ||
| Kokepunkt | 5 458 °C | ||
| Molart volum | 10,85 · 10-6 m³/mol | ||
| Tetthet | 16 650 kg/m³ | ||
| Hardhet | 6,5 (Mohs skala) | ||
| Fordampningsvarme | 743 kJ/mol | ||
| Smeltevarme | 33,7 kJ/mol | ||
| Damptrykk | 0,776 Pa ved 2 239 K | ||
| Lydfart | 3 400 m/s | ||
| Diverse | |||
| Elektronegativitet etter Pauling-skalaen | 1,5 | ||
| Spesifikk varmekapasitet | 140 J/(kg · K) | ||
| Elektrisk ledningsevne | 7,61 · 106 S/m | ||
| Termisk konduktivitet | 57,5 W/(m · K) | ||
Historie
redigerTantal ble oppdaget i oksid-form i 1802 av den svenske kjemikeren Anders Gustaf Ekeberg. Han skilte ut tantal(V)-oksid fra finsk columbitt-malm, og oppdaget at oksidet ikke lot seg løse opp av noen syrer.
Forholdsvis rent tantal ble isolert i 1815 av Jöns Jakob Berzelius. Lenge trodde forskerne at tantal og niob var samme grunnstoff, og først i 1844 kunne den tyske kjemikeren Heinrich Rose påvise at columbitt i virkeligheten inneholdt to forskjellige grunnstoff. I 1903 ble tantal fremstilt i ren metallisk form av den tyske kjemikeren Werner von Bolton.
Tantal er oppkalt etter Tantalos, sønn av Zevs i gresk mytologi. Han ble forvist til underverdenen av gudene for drapet på sin sønn. Tantalos sto i vann til halsen, men når han prøvde å drikke, vek vannet unna. En gren med frukter hang over hodet hans, men hver gang han prøvde å plukke fruktene, blåste grenen såvidt utenfor rekkevidde. Ekebergs strev og frustrasjon med å utskille det tilsynelatende unnvikende grunnstoffet er bakgrunnen for navnevalget.
Egenskaper
redigerTantal er et blågrått transisjonsmetall hvis egenskaper er svært lik niobs. Det er meget korrosjonsbestandig ved romtemperatur på grunn av et passiviserende oksidsjikt som raskt dannes. Ved høyere temperaturer reagerer det med de fleste ikke-metaller, som oksygen, halogener og karbon. Det løses ikke opp av kongevann, men i flussyre vil tantal løse seg opp. Med 3 017 °C har tantal et av de høyeste smeltepunktene av grunnstoffene (etter wolfram, karbon og rhenium). Det trengs bare små mengder av karbon eller hydrogen i metallet for at smeltetemperaturen skal stige betydelig. Tantalkarbid (TaC) har smeltepunkt 3 880 °C, noe som er et av de høyeste smeltepunktene man kjenner i kjemien. Rent tantal er formbart og bøybart, men det blir sprøtt og lite formbart hvis det inneholder små mengder forurensinger av karbon eller hydrogen. I pulverform er tantal lettantennelig.
Tantal blir superledende ved temperaturer under 4,3 K.
Isotoper
redigerNaturlig forekommende tantal består av to isotoper: 180mTa (0,012 %) og 181Ta (99,988 %). 181Ta er stabil, mens 180mTa er ustabil med halveringstid på over 1015 år. I tillegg finnes 34 kjente kunstig fremstilte isotoper som alle er ustabile (og dermed radioaktive). De mest stabile av disse er 179Ta med halveringstid på 1,82 år, 182Ta med halveringstid 114,431 døgn, 183Ta med halveringstid 5,1 døgn, og 177Ta med halveringstd 2,3565 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider under 1 døgn, og de fleste av dem under 1 time.[1]
CAS-nummer: 7440-25-7
Forekomst
rediger
Tantal forekommer ikke i ren form naturlig, men finnes i forskjellige mineraler som columbitt (columbitt som er rik på tantal kalles ofte tantalitt) og euxenitt. Tantal er et sjeldent grunnstoff, og utgjør omkring 1,7 ppm av jordskorpen. Det forekommer alltid sammen med niob, og adskillelsen av disse to er en komplisert prosess. Dette bidrar sammen med tantals sjeldenhet, til at prisen er høy
De største forekomstene ligger i Brasil, Australia og Afrika (Den demokratiske republikken Kongo, Etiopia og Mosambik). Årlig produseres det omkring 2 300 tonn rent tantal på verdensbasis. De største produsentene av tantal-malmen coltan i 2007 var Australia med 850 tonn og Brasil med 250 tonn.
Anvendelse
redigerI 2007 ble 60 % av tantal-produksjonen brukt av elektronikkindustrien til å produsere små kondensatorer med høy kapasitans. Disse kondensatorene benyttes i moderne mikroelektronikk i for eksempel mobiltelefoner og bærbare datamaskiner.[2] Siden tantal ikke er giftig og ikke reagerer med hverken kroppsvev eller kroppsvæsker, brukes det innen kirurgien til proteser, stifter og skruer samt til medisinske instrumenter. Det kan også brukes som kontrastmiddel ved røntgenfotografering, men den høye prisen forhindrer utstrakt bruk.
Tantal brukes i forskjellige legeringer for å øke korrosjonsbestandigheten. Disse legeringene brukes i kjemisk industri og til laboratoriums-utstyr. Såkalte superlegeringer som brukes i jetmotorer og gassturbiner inneholder opptil 9 % tantal.