Tantalum (Ta): karakteristik, perolehan, sejarah

HAI tantalum adalah logam golongan 5 dari Tabel Periodik, nomor atom 73. Ini memiliki kemiripan kimia yang hebat dengan niobium (Nb), elemen tepat di atas dalam kelompoknya. Kesamaannya begitu besar sehingga, selama enam dekade, diyakini bahwa mereka adalah elemen yang sama.

Ini menonjol karena kelembaman kimianya yang besar, ketahanan mekanis, selain titik lelehnya yang tinggi (tertinggi ketiga di antara logam-logam lainnya). Tabel periodik). Tantalum oksida menonjol karena sifat listriknya yang sangat baik (khususnya kapasitansi).

Sifat tersebut membuat tantalum banyak digunakan dalam pembuatan paduan logam, kapasitor telepon, ponsel dan perangkat elektronik lainnya, oven suhu tinggi, serta prostesis dan peralatan lainnya bedah. Senyawanya digunakan di berbagai sektor industri, seperti dirgantara, otomotif, elektronik, dan lain-lain.

Lihat juga: Dubnium — unsur golongan 5 yang berada di bawah tantalum dalam Tabel Periodik

Ringkasan Tantalum

• Tantalus adalah logam dari kelompok 5 Tabel Periodik yang menunjukkan kemiripan kimia yang besar dengan niobium.
• Ini menonjol karena inersia dan ketahanan kimianya serta titik lelehnya yang tinggi.
• Ini secara komersial diekstraksi dari tantalite.
• Kegunaan utamanya termasuk pembuatan paduan logam dan kapasitor.
• Kemiripannya dengan niobium begitu besar sehingga selama lebih dari enam dekade diyakini sama elemen.

Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)

Sifat Tantalum

• Simbol: OKE.
• Nomor atom: 73.
• Massa atom: 180.948 c.us.
• Titik fusi: 3017°C.
• Titik didih: 5425 °C.
• Distribusi elektronik: [Xe] 4f¹⁴ 6 detik² 5d³.
• Keelektronegatifan: 1,5.
• Kepadatan: 16,69 g.cm^-3 (mendekati 25°C).
• seri kimia: logam transisi; kelompok 5.

Karakteristik Tantalum

Karakteristik tantalum mirip dengan niobium. Contohnya adalah fakta bahwa mereka bereaksi dengan gas oksigen dan halogen pada suhu tinggi, selain bereaksi dengan sebagian besar bukan logam.

• 4 Ta + 5 O₂ → 2 Ta₂HAI₅
• 2 Ta + 5 X₂ → 2 Pajak₅, dengan X = F, Cl, Br, I

Hadiah Tantalum ketahanan korosi yang baik, yang dihasilkan dari pembentukan lapisan tipis oksida pada permukaan logam yang mengisolasi atom internal terhadap serangan oksidatif. Elemennya juga secara kimia inert, serta serangan dari asam, dengan pengecualian:

• asam sulfat;
• asam fluorida.

menyajikan titik leleh tertinggi ketiga di antara logam dari Tabel Periodik, kedua setelah tungsten dan renium. Selain itu, senyawa tantalum, sebagian besar, menyajikan logam dengan keadaan oksidasi sama dengan +5 dan dengan karakteristik dominan kovalen.

Juga tahu:Itrium — logam tanah jarang yang digunakan dalam pembuatan laser

Terjadi dan diperolehnya tantalum

Dengan perkiraan kelimpahan 1,7 ppm (bagian per juta, mg.kg^-1) pada kerak bumi dan sekitar 0,002 ppb (bagian per miliar, mg.t^-1) dalam air laut, tantalum adalah unsur logam relatif jarang di planet.

Sampel tantalite, bijih tantalum utama.

Tantalum dan niobium serupa terjadi secara bersamaan dalam mineral columbite, (Fe, Mn)(Nb, Ta)₂HAI₆. Namun, ketika columbite memiliki kandungan tantalum yang lebih tinggi, itu disebut tantalite.

ITU Tantalum diperoleh melalui penggunaan pangkalan tergabung, yang dapat melarutkan Nb₂HAI₅ dan ta₂HAI₅. Jika lelehan yang dihasilkan dilarutkan dalam air, garam niobium dapat dipisahkan dari garam tantalum, karena garam tantalum mengendap di pH lebih tinggi (dalam kisaran 10).

Cara lain untuk mendapatkan tantalum dari campuran Nb oksida₂HAI₅ dan ta₂HAI₅ berdasarkan pemeran adalah melalui mengambil keuntungan dari dasarnya yang lebih besar. Dalam situasi ini, gunakan larutan air dengan konsentrasi HF dan KF yang terkontrol, membentuk K₂(NbOF₅) dan K₂(TaF₇), yang pertama lebih larut dalam air daripada yang terakhir.

Aplikasi Tantalum

Penggunaan pertama tantalum terjadi pada awal abad ke-20, melalui teknik ekstraksi dan pemurnian baru. Pada tahun 1905, misalnya, para insinyur yang bekerja untuk Ernst Werner von Siemens merancang bola lampu pijar menggunakan filamen tantalum, dalam upaya untuk menggantikan filamen rapuh dari karbon digunakan sampai saat itu.

Namun, tak lama kemudian, pada tahun 1909, tantalum digantikan oleh tungsten, logam dengan titik leleh tertinggi dalam Tabel Periodik, sehingga mengurangi permintaan industri untuk itu.

Tantalum logam dalam bentuk kabel: keuletan dan titik leleh yang tinggi memungkinkan penerapannya pada lampu pijar.

Dimulainya kembali eksplorasi tantalum datang dengan manufaktur paduan, seperti Ta-Ni (tantal-nikel), yang sangat tahan terhadap korosi, digunakan dalam industri perhiasan. Selain itu, mereka diterapkan pada:

• alat mesin;
• peralatan laboratorium kimia;
• katup radio.

Paduan ini digunakan dalam industripada otomotif dan dirgantara untuk memproduksi turbin dan komponen mesin, misalnya. Tantalum juga digunakan untuk pembuatan kaca dengan indeks bias spesial, yang digunakan untuk produksi kamera ringan.

Namun, penggunaan terbesar tantalum terjadi melalui tantalum oksida, Ta₂HAI₅, karena kapasitansinya yang tinggi, dalam produksi dari kapasitor. Perangkat elektronik ini memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik di dalam, mengeluarkan listrik dalam jumlah besar ke sirkuit, yang sangat berguna dalam peralatan yang membutuhkan intensitas besar rantai.

Beberapa kapasitor: Kapasitor Tantalum memiliki keuntungan lebih kecil.

Kapasitor Tantalum memiliki keuntungan lebih kecil, menawarkan kapasitansi tertentu (besarnya mengukur jumlah muatan yang dapat disimpan) dalam unit volumetrik yang lebih kecil daripada kapasitor tradisional.

Ini penting untuk optimalisasi dan minimalisasi rangkaian listrik, karena permintaan akan komponen yang lebih kecil dan portabel meningkat. Selain itu, mereka memiliki arus bocor yang rendah, stabilitas yang lebih besar, dan masa pakai yang lebih lama. Namun, mereka memiliki biaya yang lebih tinggi.

Tahu lebih banyak: Cobalt — elemen yang memiliki sifat magnetik yang mirip dengan besi

Kewaspadaan dengan Tantalum

Logam ini biasanya tidak menimbulkan masalah bagi manusia.

• Tantalum dan senyawa utamanya tidak tergolong karsinogen.
• Garam tantalum tidak beracun karena kurang diserap dan mudah dihilangkan.
• Inersia tantalum memungkinkan untuk digunakan bahkan sebagai prostesis pada manusia.

Sejarah tantalum

Tantalum awalnya diekstraksi dari sampel mineral oleh ahli kimia Swedia Anders Ekeberg, pada tahun 1802. Karena ketahanannya yang besar terhadap larutan asam, Ekeberg menamai unsur tersebut tantalum, mengacu pada raja mitologi Yunani Tantalus, dikenal karena penderitaannya.

Raja Tantalus, satu-satunya manusia yang duduk di meja para dewa Olympian, dihukum oleh dewa karena ambisius. Dia dikirim ke Tartarus (dunia bawah), di mana ada lembah yang penuh dengan tumbuh-tumbuhan, makanan, dan air.

Namun, sebagai bagian dari hukuman, Raja Tantalus dihukum karena tidak dapat memuaskan rasa lapar atau hausnya, seperti pada Ketika mendekati air, itu mengering, dan ketika mendekati pepohonan, ranting-rantingnya dihilangkan dari jangkauannya oleh angin.

Seni mendemonstrasikan hukuman Tantalus.

karena mereka kesamaan dengan niobium, diyakini bahwa ini dan tantalum adalah elemen yang sama. Ini berlangsung selama enam dekade, dan niobium kemudian disebut columbium, ditemukan pada tahun 1801 oleh Charles Hatchett.

Pada tahun 1844, Heinrich Rose Jerman bahkan mengklaim bahwa tantalite mengandung, selain tantalum, dua logam lain, yang dipanggil olehnya niobium (mengacu pada Niobe, putri Tantalus) dan pelopio (mengacu pada Pelops, putra Tantalum). Rose, tanpa disadari, melakukan penemuan kembali columbium yang dilakukan oleh Hatchett, namun menyebutnya niobium.

Kemudian, pada tahun 1847, ahli kimia R. Hermann mengatakan dia telah menemukan elemen lain yang mirip dengan tantalum, niobium dan pelopium, menyebutnya ilmenium, mengacu pada Pegunungan Ilmensky di Rusia.

Namun, pada tahun 1868, akhirnya, ilmuwan Swiss Jean Charles Galissard Marignac berhasil memisahkan niobium dan tantalum. Dari campuran tantalum dan niobium oksida, Marignac memperoleh fluorida dari senyawa ini.

Menjelajahi kelarutan yang berbeda dari keduanya, Marignac memisahkannya. Ilmuwan lain yang berkontribusi pada pemisahan dua elemen adalah Christian Wilhelm Blomstrand dari Swedia, ketika dia mengidentifikasi khlorida dari niobium.

Jadi, ahli kimia Inggris Henry Enfield Roscoe menyimpulkan bahwa baik Marignac dan Blomstrand mampu membuktikan bahwa di tantalite hanya ada dua logam: tantalum dan niobium, sedangkan logam lain yang diusulkan tidak lebih dari campuran sederhana dari keduanya dalam proporsi berbeda yang juga dapat mengandung unsur-unsur lain, seperti tungsten, titanium, dan besi. Nama columbium tetap sebagai alternatif untuk niobium sampai tahun 1950-an.

Soal latihan tentang tantalum

pertanyaan 1

(Enem 2018) Dalam mitologi Yunani, Niobia adalah putri Tantalus, dua karakter yang dikenal menderita. Unsur kimia dengan nomor atom (Z) sama dengan 41 memiliki sifat kimia dan fisika yang sangat mirip dengan unsur dengan nomor atom 73 sehingga mereka bingung. Oleh karena itu, untuk menghormati kedua karakter dari mitologi Yunani ini, unsur-unsur ini diberi nama niobium (Z = 41) dan tantalum (Z = 73). Kedua unsur kimia ini memperoleh kepentingan ekonomi yang besar dalam metalurgi, dalam produksi: superkonduktor dan dalam aplikasi lain di industri kelas atas, tepatnya untuk sifat kimia dan fisik umum untuk keduanya.

KEAN, S. Sendok yang Menghilang: dan Kisah Nyata Lainnya tentang Kegilaan, Cinta, dan Kematian dari Unsur Kimia. Rio de Janeiro: Zahar, 2011 (diadaptasi).

Kepentingan ekonomi dan teknologi dari unsur-unsur ini, karena kesamaan sifat kimia dan fisiknya, disebabkan oleh:

A) memiliki elektron di sublevel f.

B) menjadi elemen transisi internal.

C) termasuk dalam kelompok yang sama pada tabel periodik.

D) memiliki elektron terluar masing-masing pada level 4 dan 5.

E) terletak di keluarga alkali tanah dan alkali, masing-masing.

Resolusi:

Alternatif C

Kebingungan antara niobium dan tantalum terjadi karena kesamaan besar sifat kimianya. Di dalam Qkimia, kesamaan antara unsur-unsur dapat dijelaskan oleh fakta bahwa mereka termasuk dalam kelompok yang sama dalam Tabel Periodik. Mendeleev bahkan mengelompokkannya dengan mempertimbangkan kesamaan sifat kimia dan fisik.

pertanyaan 2

Tantalum dapat diekstraksi dari mineral yang disebut tantalite, yang komposisinya dapat bervariasi. Salah satu komposisi yang mungkin adalah oksida besi II dan tantalum, FeTa₂HAI₆.

Dalam komposisi tantalite yang ditunjukkan, bilangan oksidasi tantalum adalah:

A) +2

B) +3

C) +5

D) +10

E) +12

Resolusi:

Alternatif C

Angka Romawi II dalam nomenklatur menunjukkan bahwa besi, dalam senyawa ini, memiliki bilangan oksidasi +2. Dalam oksida, oksigen Memiliki bilangan oksidasi -2. Dengan demikian, bilangan oksidasi tantalum dapat dihitung sebagai berikut:

+2 + 2x + 6 (-2) = 0

Kami menganggap x bilangan oksidasi tantalum. Dengan demikian, persamaan diatur ke nol, karena oksida yang dimaksud adalah netral secara elektrik, bukan a ion.

Memecahkan persamaan, kita memiliki:

2x + 2 - 12 = 0

2x - 10 = 0

2x = 10

x = +5

Tantalum, seperti niobium, memperoleh ini bilangan oksidasi dalam sebagian besar senyawanya.

Oleh Stefano Araújo Novais
guru kimia