تانتالم

Tantalum

 

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Tantalum, Ta, 73 گروه شیمیایی فلز انتقالی گروه, تناوب, بلوک 5 (VB), 6 , d جرم حجمی, سختی 16650 kg/m3, 6.5 رنگ آبی خاکستری

خواص  اتمی       وزن اتمی 180.9479 amu شعاع اتمی (calc.) 145 (200) pm شعاع کووالانسی 138 pm شعاع واندروالس اطلاعات موجود نیست ساختار الکترونی Xe]4f14 5d3 6s2] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 32, 11, 2 درجه اکسیداسیون (اکسید) 5 (اسید ضعیف) ساختار کریستالی مکعبی body centered

خواص  فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 3290 K (5463 °F) نقطه جوش 5731 K (9856 °F) حجم مولی  ש» 10-6 * 10.85«متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 743 kJ/mol گرمای هم جوشی 31.6 kJ/mol فشار بخار 0.776 Pa at 3269 K سرعت صوت 3400 m/s at 293.15 K

متفرقه     الکترونگاتیویته 1.5 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 140 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 7.61 106/m اهم رسانائی گرمایی 57.5 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 761 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1500 kJ/mol

پایدارترین  ایزوتوپها     iso NA نیمه عمر DM DE MeV DP 179Ta {syn.} 1.82 y ε 0.110 179Hf 180Ta 0.012% 8.125 h ε β+ 0.854 0.708 180Hf 180W Meta {Syn} >1.2 E15 y β- ε 0.075 180W 180Hf 181Ta 99.988% Ta با108نوترون پایداراست واحدهایSI& STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

تانتالم ( سابقاً تانتالیم نامیده می شد) عنصر شیمیایی است که با نشان Ta و عدد اتمی 73 در جدول تناوبی وجود دارد. تانتالم که فلز انتقالی براق ، سخت ، کمیاب و به رنگ آبی خاکستری است به شدت در برابر فرسایش بوسیله اسید مقاوم بوده و در کانی تانتالیت وجود دارد. تانتالم چون با مایعات بدن واکنش نمی کند در وسایل جراحی و پیوندها به کار می رود.

خصوصیات  قابل توجه

تانتالم خاکستری رنگ ، سنگین ،انعطاف پذیر ، بسیار سخت ، به آسانی قابل تهیه ، به شدت در برابر اسیدها مقاوم و از هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی برخوردار می باشد. در واقع این فلز در دماهای زیر 150 درجه سانتیگراد کاملاً از حملات شیمیایی مصون است و فقط توسط اسید هیدروفلوئوریک ، محلولهای اسیدی حاوی یون فلورید و تری اکسید سولفور آزاد مورد حمله قرار می گیرد. تنها نقطه ذوب تنگستن و رنیم از این عنصر بیشتر است (نقطه ذوب k 3290 و نقطه جوش k 5731).

 

کاربردهـــــــــا

کاربرد اصلی تانتالم بصورت پودر فلزی در تولید قطعات الکترونیکی ، عمدتاً خازنهای تانتالم می باشد. موارد استفاده از خازنهای تانتالم بیشتر در تلفنهای سیار ، پیجرها ، رایانه ها و الکترونیک موتوری است. از تانتالم همچنین جهت تولید آلیاژهای مختلفی که دارای نقاط ذوب بالا ، مقاومت و انعطاف پذیری هستند استفاده می شود. تانتالم با عناصر دیگر آلیاژهایی می سازد که در تولید ابزارهای کاربید برای وسایل فلزکاری و در تولید ابر آلیاژها برای قطعات موتورهای جت ، ابزار فرآیندهای شیمیایی ، رآکتورهای هسته ای و قطعات موشک به کار می روند. این فلز انعطاف پذیر بوده و می توان آنرا به شکل سیمهای ظریفی تبدیل نمود که به عنوان یک افروزه جهت تبخیر فلزاتی همچون آلومینیم به کار می روند. چون در برابر واکنش مایعات بدن مصون است و تحریک کننده نیز نمی باشد در ساخت وسایل جراحی کاربرد وسیعی دارد. قرار است از اکسید تانتالم برای ساخت شیشه هایی با ضریب شکست بالا جهت لنز دوربین استفاده شود. علاوه بر اینها از این فلز در تولید قسمتهای کوره خلأ استفاده می گردد.

 

تاریخچه

تامتالم ( واژه یونانی Tantalos، ویژگی اسطوره شناسی) در سال 1802 توسط Anders Ekeberg در سوئد کشف شد و در سال 1820 بوسیلهJons Berzelius جداسازی شد. بسیاری از شیمیدانان معاصر تا سال 1844 تصور می کردند نیوبیم و تانتالم عناصری مشابه هستند تا اینکه پس از سال 1866 محققان اثبات کردند اسیدهای نیوبیم و تانتالم ترکیباتی متفاوت می باشند. محققان در ابتدا فقط توانستند نوع ناخالص این فلز را جدا کنند و اولین شکل نسبتاً خالص و انعطاف پذیر این فلز در سال 1903 بوسیله Werner von Bolton تولید شد. قبل از تنگستن از سیمهای باریک تانتالم در لامپ استفاده می شد. نام این عنصر از نام تانتالوس ، پدر نایوبی در اسطوره شناسی یونانی گرفته شده که پس از مرگ مجازات شد بصورتیکه با میوه هایی رسیده بالای سرخود محکوم به ایستادن تا زانو در آب بود و هر دو حالت برای همیشه او را به هوس می انداخت اگر برای نوشیدن آب خم شود سطح آب پایین می رود و اگر برای چیدن میوه اقدام کند شاخه ها از دسترس او دور می شوند. این حالت مشابه خصوصیت عمومی واکنش ناپذیری تانتالم به حساب می آید – این عنصر در کنار معرفها قرار می گیرد ولی تحت تاثیر آنها واقع نمی شود.

 

پیدایــــــــش

تانتالم اصولاً در کانی تانتالیت FeMn)Ta2O))6) و اوکسنیت و سایر کانیها (سامارسکیت و فرگوسونیت) یافت می شود. کانیهای تانتالم در استرالیا ، برزیل ، کانادا، جمهوری دموکراتیک کنگو ، موزامبیک ، نیجریه ، پرتقال و تایلند استخراج می شوند. تانتالیت اکثراً به همراه کلمبیت در سنگ معدنی به نام کلتان وجود دارد که درباره منابع آنها سوالاتی مطرح شده است. مراحل پیچیده ای برای جداسازی تانتالم از نیوبیم به کار گرفته می شود. 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 می باشد.

 

ترکیبات

دانشمندان آزمایشگاه ملی Los Alamos مادهای مرکب گرافیت ، کاربید و تانتالم ساخته اند که یکی از سخت ترین مواد ساخته شده محسوب می شود.

 

ایزوتوپهــــــا

تانتالم بطور طبیعی دارای دو ایزوتوپ می باشد . Ta-181 که ایزوتوپی پایدار است و Ta-180 که ایزوتوپ رادیواکتیو است که خیلی سریع به یک ایزومر هسته ای با نیمه عمر بیش از   15 10سال تبدیل می شود.

 

هشدارهــــــــا

ترکیبات دارای تانتالم به ندرت مشکل ساز بوده و این فلز عموماً در آزمایشگاه دردسرساز نمی باشد اما باید آنرا شدیداً سمی به حساب آورد. شواهدی مبنی بر تومورزایی ترکیبات تانتالم وجود دارد و گرده فلز آن خطر انفجار و احتراق در پی دارد.