Tantal

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)
Første ionisasjonspotensial		761 kJ/mol
Andre ionisasjonspotensial		1 500 kJ/mol
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi – legg gjerne inn.

Tantal er et grunnstoff med kjemisk symbol Ta og atomnummer 73. Atommassen (u) er 180,9479.

Historie

Tantal 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.

Tantalatomets elektronskall

Egenskaper

Tantal 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

Naturlig 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.

CAS-nummer: 7440-25-7

Forekomst

Rent tantal

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

I 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. 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.