Struktura tantalus, właściwości, stosowanie, uzyskiwanie

On Tantalo, znany również jako Tantalio, Jest to metal przejściowy, którego symbol chemiczny jest TA. Jest ciemna, metaliczna jasność, plastyczna, plastyczna, twarda i wysoka gęstość. Być może jego najbardziej charakterystyczną cechą jest odporność na większość związków chemicznych.

Tantalus został odkryty w 1802 r. Przez szwedzkiego chemika Andersa Gustafa Ekenberga, przypisując nazwę na pamięć greckiego charakteru tantologicznego, odnosząc go do kuszącego problemu w celu rozpuszczenia tlenków metali w kwas.

Fragmenty metalu tantalo. Źródło: obrazy Hi-Resa elementów chemicznych, CC przez 3.0, Via Wikimedia Commons

Ponieważ jednak był to Tantalo i Niobium bardzo podobne metale, uważano, że Ekenberg wyizolował Niobium. Ale w 1844 r. Niemiecki chemik Heinrich Rose wykazał, że Niobium i Tantal to różne metale, zwracając Ekenbergowi za jego odkrycie.

Tantalu jest metalem, którego główne użyteczność leży w opracowaniu kondensatorów małych rozmiarów stosowanych w telefonach komórkowych, laptopach, kamerach elektronicznych itp. Również tantalus jest wykorzystywany do celów medycznych w implantach kostnych i do naprawy kości czaszki.

Wiele z ich rud znajduje się w centrum kontynentu afrykańskiego. Jego uzyskanie oznaczało konflikty zbrojne między kilkoma krajami, które walczą o wyodrębnienie kamieniołomów, z których wydobywane są minerały Tantalo. Można zatem powiedzieć, że jest to jeden z najbardziej sprzecznych metali współczesnej epoki, jeśli chodzi o uzyskanie i marketing.

[TOC]

Struktura Tantalus

Tantal może przyjąć w temperaturze pokojowej dwie struktury krystaliczne: sześcienne wyśrodkowane w ciele (BCC), oznaczone jako faza α (α-TA) i odpowiedzialna za jej plastyczność; a tetragonalna lub fazowa β (β-TA), która jest metastabalna, zapewnia twardość i przekształca się w fazę α, gdy kryształy są ogrzewane między 750-775 ° C.

Niektóre źródła informują również o istnieniu trzeciej struktury krystalicznej: sześciennej skoncentrowanej na twarzach (FCC), która jest uważana za anomalną i można było obserwować tylko w bardzo cienkich arkuszach Tantalus. Zatem ta struktura (FCC-TA) mówi, jak trzeci alotropowy.

Elektroniczna Konfiguracja

Tantalus ma następującą konfigurację elektroniczną:

[Xe] 4f¹⁴ 5 d³ 6s²

Elektrony orbitalne 4F są bardzo „wewnątrz” atomu tantalnego pod względem energii; Oznacza to, że nie uczestniczą w żadnej z ich reakcji chemicznych. Dlatego tantal może używać tylko elektronów orbitali 5D i 6S, aby je stracić i przekształcić w kationów, tak aby oddziaływały z innymi atomami lub anionami, aby powstrzymać ich związki.

Może ci podać: azotan potasu (KNO3)

Kiedy tantalo traci pięć elektronów tych orbitali 5D i 6s, staje⁵⁺, który jest bardzo stabilny elektronicznie; Charakterystyka, która w rzeczywistości dzieli się z twoimi odpowiednikami v⁵⁺ I mo⁵⁺. To jest powód, dla którego związki Tantal (V) lub +5 są najczęstsze dla tego metalu.

Właściwości Tantalus

Wygląd fizyczny

Jest to jasny, ale ciemny metal, który może przedstawić niektóre niebieskawe lub fioletowe wizo. Te zabarwienia są spowodowane warstwami o różnej grubości tlenku pokrywającego metalową powierzchnię.

Kawałki tantalus są bardzo plastyczne i plastyczne, chociaż w zależności od ich procesu uzyskiwania mogą być również bardzo twarde i kruche.

Jest to dobry przewodnik elektryczności i ciepła. Ma bardzo wysoką temperaturę topnienia (3017 °. Ponadto jest to jeden z niewielu metali opornych; to znaczy jest bardzo odporny na ciepło i zużycie.

Tantal ma dwie formy alotropowe: alfa, plastyczne i miękkie; i beta, twarda i kruchy. Jest to metal odporny na korozję, ze względu. Tantalus w formie pyłu może spontanicznie strzelać w powietrzu.

Liczba atomowa

73

Masa cząsteczkowa

180.947 g/mol

Temperatura topnienia

3017 ° C

Punkt wrzenia

5458 ºC

Gęstość

16.69 g/cm³

Fusion Heat

36.57 kJ/mol

Ciepło parowe

753 kJ/mol

Pojemność kaloryczna trzonowa

25.36 J/(mol · k)

punkt zapłonu

> 250 ° C

Współczynnik załamania światła

2.05

Twardość

6.5 w skali Mohs

Stany utleniania

Atomy tantalo mogą uczestniczyć w swoich związkach z następującymi stanami utleniania: -3, -1, +1, +2, +3, +4 i +5, przy czym te ostatnie są najbardziej dominujące. Dlatego związki tantal (v) lub +5 (v) są bardziej powszechne i stabilne (TA⁵⁺).

Elektronialiczność

1.5 Skala Pauling.

Energie jonizacyjne

Po pierwsze: 761 kJ/mol

Drugi: 1500 kJ/mol

Reaktywność

Tantal w temperaturach poniżej 150 ° C jest jednym z najbardziej chemicznych lub niższych metali reaktywności. W temperaturze otoczenia nie jest atakowane przez rozcieńczone lub stężone kwasy, nawet jest odporny na działanie wody królewskiej. Można go rozpuścić tylko przez kwas fluorowy.

Tantalus nie jest atakowany przez większość alkaliów rozpuszczonych w wodzie, ale przez stopione alkalis i wodorotlenek potasu. W wysokich temperaturach może reagować z fluorem, chlorem i tlenem.

Może ci służyć: analiza ilościowa w chemii: pomiary, przygotowanie

Tantalus jest utleniany w celu utworzenia pentoksydu (TA₂ALBO₅), związek, który ma kilka zastosowań. NITRURO i TANTALO WARBIDE są związkami o dużej twardości, używane w narzędziach tnąca. Ponadto tantal może być częścią niektórych związków organometalicznych, takich jak: pentametylotalo, ta (ch₃)₅.

Aplikacje

Elementy używane w elektryczności i elektronice

Kondensator tantalo w obwodzie elektronicznym. Źródło: epop, domena publiczna, przez Wikimedia Commons

Kondensatory lub kondensatory zbudowane z tantalo mają większą wartość zależności między pojemnością a objętością, jakim każdy inny typ kondensatora, umożliwiając w ten sposób stosowanie ich w instrumentach, które mają mikrokęgi; takie jak telefony komórkowe, laptopy, kamery elektroniczne itp.

Tantalus został wykorzystany do produkcji elektronów ultra -wysokiej częstotliwości dla nadajników radiowych. Tantalo reaguje z azotem i tlenem, pomagając utrzymać wysoką pustkę w rurkach, niezbędne, gdy używane są elementy wewnętrzne, takie jak kratki i płytki.

Jest również używany do produkcji elektrod dla neonów i prostowników AC/DC. Tantalus, ze względu na swoją plastyczność, służy do produkcji bardzo cienkich przewodów, które są używane w odparowaniu aluminium.

Wielkie kawałki twardości

Tantalus jest twardym i odpornym metalem, więc był używany w postaci węglików, w narzędziach pracy i pracy metalowej. Został również stosowany do produkcji silników reakcyjnych, reaktorów jądrowych, części rakietowych, łopat turbiny i tapas samolotów.

Artykuły chemiczne o wysokiej odporności

Ponieważ tantalus jest bezwładny.

Ponadto, ze względu na jego wysoką temperaturę topnienia i opór utleniania, jest stosowany w produkcji tyrczy do destylacji w piecach próżniowych.

Zastosowania medyczne

Tantalus jest nierodzinnym i odpornym metalem na płyny ustrojowe, więc był stosowany w ortopedycznych implantach kostnych; A ponadto, ze względu na jego plastyczność, zbudowano arkusze metali wykorzystywane do naprawy uszkodzonych części czaszki. Arkusze te są również używane w związku z rozdartymi nerwami.

Tantalus jest używany w opracowaniu metalu beleczkowego, który jest podobny do materiału kości i zbliża się do jego właściwości fizycznych. Jego beleczkowa i porowata konfiguracja sprzyja tworzeniu się infiltracji kości i szybkiej tkanki.

Może ci służyć: kwas nadchlorowy: wzór, charakterystyka i zastosowania

Ta procedura ma zastosowanie w stawu biodrowym i kolanowym oraz w leczeniu martwicy tkanki kostnej głowy głowy kości udowej.

Hyalurorano to żel, który jest stosowany do transportu leków przez przezskórny cewnik. Tantalus jest włączony do żelu, aby był nieprzezroczysty do x -kart i obserwować jego wejście do ciała.

Podobnie, tantal został zbadany pod kątem zapobiegania chorobie zwyrodnieniowej stawów i skoliozy idiopatycznej młodzieży.

Inni

Tantalus jest stosowany w branży Cauchera jako katalizator w syntezie Butadieno. Jest również stosowany w opracowaniu długopisów, skal analitycznych oraz instrumentów chirurgicznych i dentystycznych w wymianie platyny.

Tlenek tantalus jest stosowany do produkcji wysokiego wskaźnika refrakcji dla soczewek aparatu.

Uzyskanie

Tantalus ma obfitość od 1 do 2 ppm w skórce Ziemi, nie będąc w wolnym stanie. Jest wykorzystywany komercyjnie z minerału Tantalita, chociaż znajduje się również w Columbita i Coltán.

Mineral do zmiażdżenia, jest odciek z kwasem fluorhorowym zmieszanym z kwasem siarkowym lub solnym, wytwarzając kompleks tantalu i fluoru, H, H₂[TAF₇]. Ten kompleks ulega ekstrakcji ciekłobójczej za pomocą rozpuszczalników organicznych.

H₂[TAF₇] Fluor potasowy jest leczony w celu wytwarzania fluktutalanu potasu, k₂[TAF₇], który ostatecznie jest zmniejszony z metalicznym sodem przez ogrzewanie w piekarniku elektrycznym, uzyskując w ten sposób metalowy tantalus.

Izotopy

Tantalus ma w sumie 38 izotopów, z których można uznać tylko za stabilne: ¹⁸¹Ta. Ten izotop ma obfitość 99.98 % Tantalus, a 0.Pozostało 12% jest reprezentowane przez ^180mTa.

Izotop z najmniejszą półfinią jest ¹⁹¹TA, o wartości większej niż 300 nanosekund; podczas gdy ten z największą półfinią jest wspomniany ^180mTA 2.0 · 10¹⁶ . Część rozpadu radioaktywnego jest wytwarzana przez wychwytywanie elektroniczne i emisję cząstek α ​​i β^-.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantal. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Fakty elementów Tantalum. Odzyskane z: Chemicool.com
4. National Center for Biotechnology Information. (2020). Tantal. Podsumowanie elementu PubChem dla AtomicNumber 73. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
5. Royal Society of Chemistry. (2020). Tantal. Odzyskane z: RSC.org
6. Redaktorzy Enyclopaedia Britannica. (2020). Tantal. Odzyskane z: Britannica.com
7. Lentech b.V. (2020). Tantal. Odzyskane z: lentech.com
8. Jefferson Lab Resource. (2020). Izotopy elementu Tontalum. Odzyskane z: edukacja.Jlab.org