タンタル（Ta）：特性、入手、歴史

O タンタル 周期表のグループ5の金属であり、原子番号 73. それは、ニオブ（Nb）、そのグループのすぐ上の要素。類似性は非常に大きいので、60年間、それらは同じ要素であると信じられていました。

それは、その高い融点（金属の中で3番目に高い）に加えて、その優れた化学的不活性、機械的耐性で際立っています。周期表). 酸化タンタルは、その優れた電気的特性（特に静電容量）のために際立っています。

このような特性により、タンタルは金属合金、電話コンデンサ、携帯電話やその他の電子機器、高温オーブン、義肢やその他の機器外科。その化合物は、航空宇宙、自動車、電子機器など、業界のさまざまな分野で使用されています。

も参照してください： ドブニウム—周期表のタンタルの下にあるグループ5の元素

タンタルのまとめ

タンタロスは金属ニオブとの化学的類似性が高い周期表のグループ5から。
慣性と耐薬品性、高融点で際立っています。
タンタル石から商業的に抽出されています。
その主な用途には、金属合金やコンデンサの製造が含まれます。
ニオブとの類似性は非常に高いため、60年以上にわたって同じであると信じられていましたエレメント.

タンタルの特性

シンボル： わかった。
原子番号： 73.
原子質量： 180,948 c.u.s.
融点： 3017°C。
沸点： 5425°C。
Eletronicディストリビューション： [Xe] 4f¹⁴ 6秒² 5d³.
電気陰性度： 1,5.
密度： 16.69 g.cm^-3 （25°Cに近い）。
化学シリーズ： 遷移金属; グループ5。

タンタルの特徴

タンタルの特性はニオブの特性と似ています。この一例は、それらが酸素ガスと反応し、ハロゲン高温で、ほとんどと反応することに加えて非金属.

4 Ta + 5 O₂ →2Ta₂O₅
2 Ta + 5 X₂ →2税₅、X = F、Cl、Br、Iの場合

タンタルプレゼント 優れた耐食性、の薄層の形成から生じる酸化物を絶縁する金属表面に原子酸化的攻撃の内部。要素もです 実質的に化学的に不活性、およびの攻撃酸、例外：

硫酸;
フッ化水素酸。

を提示します 金属の中で3番目に高い融点 周期表の2番目にタングステンとレニウム. さらに、タンタル化合物は、ほとんどの場合、金属に +5に等しい酸化状態 そして主に共有結合の特徴を持っています。

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タンタルの発生と入手

推定存在量は1.7ppm（parts per million、mg.kg）^-1）で 地球の地殻 および約0.002ppb（parts per billion、mg.t^-1）海水では、タンタルは金属元素です で比較的まれ星.

タンタルとその類似のニオブは、鉱物のコルンブ石（Fe、Mn）（Nb、Ta）に同時に発生します。₂O₆. ただし、コルンブ石のタンタル含有量が高い場合は、タンタル石と呼ばれます。

THE タンタルは、基地融合、Nbを溶解することができます₂O₅ とta₂O₅. 得られた溶融物を水に溶解すると、タンタル塩が沈殿するため、ニオブ塩をタンタル塩から分離することができます。 pH より高い（10の範囲）。

Nb酸化物の混合物からタンタルを得る別の方法₂O₅ とta₂O₅ キャストベースで そのより大きな塩基性を利用する. この状況では、解決 HFとKFの濃度が制御された水、Kを形成₂（NbOF₅）とK₂（TaF₇）、前者は後者よりも水に溶けやすい。

タンタルアプリケーション

タンタルの最初の使用は、20世紀の初めに 新しい抽出および精製技術. たとえば、1905年に、エルンストヴェルナーフォンシーメンスで働いていたエンジニアが電球を設計しました。タンタルフィラメントを使用した白熱灯、炭素それまで使用されていました。

しかし、その後まもなく、1909年に、タンタルは周期表で最も融点の高い金属であるタングステンに置き換えられたため、タンタルに対する産業需要が減少しました。

糸の形の金属タンタル。 — ワイヤーの形の金属タンタル：延性と高融点により、白熱灯への応用が可能になりました。

タンタル探査の再開は、 合金製造、Ta-Ni（タンタルニッケル）など、非常に耐食性が高く、宝飾品業界で使用されています。さらに、それらは以下に適用されます：

工作機械;
化学実験装置;
ラジオバルブ。

これらの合金はで使用されます業界でたとえば、タービンやエンジンコンポーネントを製造するための自動車および航空宇宙。タンタルは ガラス製造 屈折率 特別、軽量カメラの製造に使用されます。

ただし、タンタルの最大の使用は、酸化タンタル、Taを介して発生します₂O₅、その高い静電容量のために、 の生産 コンデンサ. これらの電子機器には、保存する機能があります電荷内部では、回路に大量の電気を放電します。これは、大量の電力を必要とするアプライアンスで非常に役立ちます。鎖.

白い背景の上のさまざまな種類のコンデンサ。 — いくつかのコンデンサ：タンタルコンデンサには、小さいという利点があります。

タンタルコンデンサには、より小さく、特定の静電容量（大きさコンデンサよりも小さい体積単位で保存できる電荷量を測定します）伝統的。

これは、電気回路の最適化と最小化に不可欠です。より小型でポータブルなコンポーネントの需要が高まっているためです。さらに、漏れ電流が低く、安定性が高く、耐用年数が長くなっています。ただし、コストが高くなります。

詳細： コバルト—鉄と同様の磁気特性を持つ元素

タンタルに関する注意事項

この金属は通常、人間には何の問題もありません。

タンタルとその主な化合物は発がん性物質として分類されていません。
タンタル塩は吸収が不十分で除去が容易なため、毒性がありません。
タンタルの慣性により、人間の義肢としても使用できます。

タンタルの歴史

タンタルは当初 スウェーデンの化学者AndersEkebergが鉱物サンプルから抽出、1802年。酸性溶液に対するその優れた耐性のために、Ekebergは元素タンタルを王にちなんで名付けましたギリシャ神話彼の苦しみで知られるタンタロス。

オリンポスの神々の食卓に座った唯一の死すべき者であるタンタロス王は、神々野心的であるため。彼はタルタロス（冥界）に送られました。そこでは、植物、食物、そして水でいっぱいの谷がありました。

しかし、罰の一環として、タンタロス王は、水に近づくと水はけ、木に近づくと枝はその手の届かないところに風。

彼らのために ニオブとの類似点、これとタンタルは同じ元素であると信じられていました。これは60年間続き、その後ニオブはコロンビウムと呼ばれ、1801年にチャールズハチェットによって発見されました。

1844年、ドイツのハインリヒローゼは、タンタル石に加えて、タンタル石に加えて、他の2つの金属が含まれていると主張しました。彼はニオブ（タンタロスの娘ニオベに関連して）とペロピオ（ペロプスに関連してタンタル）。ローズは気づかずに、ハチェットによって行われたコロンビウムの再発見を行いましたが、それをニオブと呼びました。

その後、1847年に化学者R。ヘルマン氏は、ロシアのイルメンスキエ山脈に関連して、タンタル、ニオブ、ペロピウムに似たさらに別の元素を発見し、それをイルメニウムと呼んでいると述べた。

しかし、1868年、ついにスイスの科学者ジャン・チャールズ・ガリサード・マリニャック ニオブとタンタルを分離することができました. タンタルとニオブの酸化物の混合物から、マリニャックはこれらの化合物のフッ化物を取得しました。

両方の異なる溶解度を調査し、マリニャックはそれらを分解しました。 2つの要素の分離に貢献した別の科学者は、スウェーデンのクリスチャンヴィルヘルムブロムストランドでした。塩化ニオブの。

したがって、英国の化学者ヘンリー・エンフィールド・ロスコーは、マリニャックとブロムストランドの両方がそれを証明できたと結論付けました タンタル石には、タンタルとニオブの2つの金属しかありませんでした。、他の提案された金属は、タングステン、チタン、鉄などの他の元素も含む可能性のある、異なる比率の両方の単純な混合物にすぎませんでした。コロンビウムという名前は、1950年代までニオブの代替品として残っていました。

タンタルに関する解決済みの演習

質問1

（Enem 2018）ギリシャ神話では、ニオビアは苦しみで知られる2人のキャラクターであるタンタロスの娘でした。原子番号（Z）が41の化学元素は、原子番号73の元素と非常によく似た化学的および物理的特性を持っているため、混乱しています。したがって、ギリシャ神話のこれら2つの文字に敬意を表して、これらの要素にはニオブ（Z = 41）とタンタル（Z = 73）の名前が付けられました。これらの2つの化学元素は、冶金学、生産において大きな経済的重要性を獲得しました。超伝導体およびハイエンド産業の他の用途、正確には化学的および物理的特性両方に共通。

キーン、S。消えるスプーン：そして化学元素からの狂気、愛と死のその他の実話。リオデジャネイロ：Zahar、2011年（適応）。

これらの元素の経済的および技術的重要性は、それらの化学的および物理的特性の類似性のために、

A）fサブレベルに電子があります。

B）内部遷移の要素である。

C）周期表の同じグループに属している。

D）最も外側の電子がそれぞれレベル4と5にある。

E）それぞれアルカリ土類およびアルカリ族に位置する。

解像度：

代替C

ニオブとタンタルの混同は、それらの化学的性質が非常に類似しているために発生します。の Q化学、元素間の類似性は、それらが周期表の同じグループに属しているという事実によって説明することができます。メンデレーエフは、化学的および物理的特性の類似性を考慮してそれらをグループ化しました。

質問2

タンタルは、タンタル石と呼ばれる鉱物から抽出できます。タンタル石の組成はさまざまです。可能な組成の1つは、酸化鉄とタンタル、FeTaの組成です。₂O₆.

タンタル石の実証された組成では、タンタルの酸化数は次のとおりです。

A）+2

B）+3

C）+5

D）+10

E）+12

解像度：

代替C

命名法のローマ数字IIは、鉄、この化合物では、酸化数は+2です。酸化物では、空気酸化数は-2です。したがって、タンタルの酸化数は次のように計算できます。

+2 + 2x + 6（-2）= 0

xをタンタルの酸化数と見なします。したがって、問題の酸化物は電気的に中性であり、イオン.

方程式を解くと、次のようになります。

2x + 2-12 = 0

2x-10 = 0

2x = 10

x = +5

タンタルは、ニオブのように、これを取得します酸化数その化合物のほとんどで。

StefanoAraújoNovais著
化学の先生