탄탈륨(Ta): 특성, 획득, 역사

영형 탄탈 주기율표 5족 금속이며, 원자 번호 73. 와 화학적 유사성이 크다. 니오브 (Nb), 해당 그룹의 바로 위에 있는 요소입니다. 유사성이 너무 커서 60년 동안 같은 요소라고 믿었습니다.

높은 녹는점(금속 중 세 번째로 높음)과 함께 화학적 관성, 기계적 저항이 우수합니다. 주기율표). 탄탈륨 산화물은 탁월한 전기적 특성(특히 정전용량)으로 인해 두드러집니다.

이러한 특성으로 인해 탄탈륨은 금속 합금, 전화 축전기, 휴대 전화 및 기타 전자 기기, 고온 오븐, 보철 및 기타 장비 외과. 그 화합물은 항공 우주, 자동차, 전자 제품과 같은 산업의 다양한 분야에서 사용됩니다.

너무 참조: 두브늄 — 주기율표에서 탄탈륨 아래에 있는 5족 원소

탄탈륨 요약

• 탄탈루스는 금속 니오븀과 화학적 유사성이 큰 주기율표 5족의 원소.
• 관성 및 내화학성 및 높은 융점이 두드러집니다.
• 탄탈라이트에서 상업적으로 추출됩니다.
• 주요 용도는 금속 합금 및 축전기의 제조를 포함합니다.
• 니오븀과 매우 유사하여 60년 이상 동안 같은 것으로 여겨졌습니다. 요소.

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탄탈륨 속성

• 상징: 좋아요.
• 원자 번호: 73.
• 원자 질량: 180,948 c.u.s.
• 퓨전 포인트: 3017°C
• 비점: 5425°C
• 전자 유통: [세] 4f¹⁴ 6초² 5d³.
• 전기 음성도: 1,5.
• 밀도: 16.69g.cm^-3 (25°C에 가까움).
• 화학 시리즈: 전이금속; 그룹 5.

탄탈륨 특성

탄탈륨의 특성은 니오븀의 특성과 유사합니다. 이것의 예는 그들이 산소 가스와 반응한다는 사실입니다. 할로겐 고온에서 대부분의 반응과 더불어 비금속.

• 4타 + 5오₂ → 2타₂영형₅
• 2타 + 5X₂ → 2 세금₅, X = F, Cl, Br, I

탄탈륨 선물 좋은 내식성, 그것은 얇은 층의 형성으로 인한 것입니다. 산화물 단열재인 금속 표면에 원자 내부 산화 공격. 요소는 또한 실질적으로 화학적으로 불활성, 뿐만 아니라 의 공격 산, 제외한:

• 황산;
• 불산.

선물 금속 중 세 번째로 높은 융점 주기율표에 이어 두 번째로 텅스텐 그리고 레늄. 또한, 탄탈륨 화합물은 대부분 금속을 다음과 같이 나타냅니다. +5와 동일한 산화 상태 그리고 주로 공유 특성을 가지고 있습니다.

또한 알고:이트륨 — 레이저 제조에 사용되는 희토류 금속

탄탈륨의 발생과 획득

1.7ppm(백만분의 일, mg.kg^-1) 에 지각 및 약 0.002ppb(parts per billion, mg.t^-1) 해수에서 탄탈륨은 금속 원소입니다. 비교적 드문 행성.

주요 탄탈륨 광석인 탄탈라이트 샘플.

탄탈륨 및 이와 유사한 니오븀은 광물 콜럼바이트(Fe, Mn)(Nb, Ta)에서 동시에 발생합니다.₂영형₆. 그러나 콜럼바이트가 탄탈륨 함량이 높을 때 탄탈라이트라고 합니다.

그만큼 탄탈륨은 다음을 사용하여 얻습니다. 기지 융합, Nb를 녹일 수 있는₂영형₅ 그리고 따₂영형₅. 생성된 용융물이 물에 용해되면 니오븀 염이 탄탈 염에서 분리될 수 있습니다. pH 더 높습니다(10의 범위에서).

Nb 산화물 혼합물로부터 탄탈륨을 얻는 또 다른 방법₂영형₅ 그리고 따₂영형₅ 캐스트를 통해 그것의 더 큰 기본을 활용. 이 상황에서 사용 해결책 HF와 KF의 농도가 조절된 물, K를 형성₂(NbOF₅) 및 K₂(타프₇) 전자가 후자보다 물에 더 잘 녹습니다.

탄탈륨 응용

탄탈륨의 첫 사용은 20세기 초에 이루어졌습니다. 새로운 추출 및 정제 기술. 예를 들어, 1905년에 Ernst Werner von Siemens에서 일하는 엔지니어들은 전구를 설계했습니다. 연약한 필라멘트를 대체하기 위해 탄탈 필라멘트를 사용하는 백열등 탄소 그때까지 사용.

그러나 얼마 지나지 않아 1909년에 탄탈륨이 주기율표에서 융점이 가장 높은 금속인 텅스텐으로 대체되어 산업적 수요가 감소했습니다.

와이어 형태의 금속 탄탈륨: 연성과 높은 융점으로 인해 백열 램프에 사용할 수 있습니다.

탄탈륨 탐사 재개 합금 제조, 부식에 매우 강한 Ta-Ni(탄탈-니켈)와 같이 보석 산업에서 사용됩니다. 또한 다음 사항에 적용됩니다.

• 가공 도구;
• 화학 실험실 장비;
• 라디오 밸브.

이 합금은 다음에서 사용됩니다. 산업~에 예를 들어, 터빈과 엔진 부품을 생산하기 위한 자동차 및 항공 우주. 탄탈륨은 또한 다음 용도로 사용됩니다. 유리 제조 굴절률 스페셜, 경량 카메라 생산에 사용됩니다.

그러나 탄탈륨의 가장 큰 사용은 탄탈륨 산화물, Ta를 통해 발생합니다.₂영형₅, 높은 커패시턴스로 인해 생산품 커패시터. 이러한 전자 장치에는 저장 기능이 있습니다. 전기 요금 내부에서 회로에 많은 양의 전기를 방전시키는 것으로, 대전력을 필요로 하는 기기에 매우 유용합니다. 체인.

여러 축전기: 탄탈 축전기는 더 작다는 장점이 있습니다.

탄탈륨 커패시터는 더 작아서 특정 커패시턴스를 제공하는 장점이 있습니다. 축전기보다 작은 부피 단위로 저장할 수 있는 전하의 양을 측정합니다. 전통적인.

이것은 더 작고 휴대 가능한 구성 요소에 대한 요구가 증가함에 따라 전기 회로의 최적화 및 최소화에 필수적입니다. 또한 누설 전류가 낮고 안정성이 높으며 수명이 더 깁니다. 그러나 비용이 더 많이 듭니다.

더 알아보기: 코발트 — 철과 유사한 자기적 특성을 갖는 원소

탄탈륨 사용 시 주의사항

이 금속은 일반적으로 인간에게 문제가 되지 않습니다.

• 탄탈륨과 그 주요 화합물은 발암 물질로 분류되지 않습니다.
• 탄탈륨 염은 잘 흡수되지 않고 쉽게 제거되기 때문에 독성이 없습니다.
• 탄탈륨의 관성은 인간의 보철물로도 사용할 수 있습니다.

탄탈륨 역사

탄탈륨은 처음에 스웨덴 화학자 Anders Ekeberg가 광물 시료에서 추출, 1802년. 산성 용액에 대한 내성이 크기 때문에 Ekeberg는 원소의 이름을 탄탈륨이라고 명명했습니다. 그리스 신화 그의 고통으로 유명한 탄탈루스.

올림포스 신들의 식탁에 앉았던 유일한 인간인 탄탈루스 왕은 신들 야심차기 때문입니다. 그는 초목, 음식, 물이 가득한 계곡이 있는 타르타로스(지하 세계)로 보내졌습니다.

그러나 형벌의 일환으로 탄탈루스 왕은 굶주림과 목마름을 해소할 수 없다는 형을 선고받았다. 물에 접근하면 물이 빠지고 나무에 접근하면 나뭇가지가 손이 닿지 않는 곳에서 제거됩니다. 바람.

탄탈루스의 형벌을 보여주는 예술.

그들의 때문에 니오븀과의 유사점, 이것과 탄탈륨은 같은 원소라고 믿어졌다. 이것은 60년 동안 계속되었고 니오븀은 1801년 Charles Hatchett에 의해 발견된 콜럼븀이라고 불렸습니다.

1844년 독일인 Heinrich Rose는 탄탈라이트가 탄탈륨 외에 두 가지 다른 금속을 함유하고 있다고 주장하기까지 했습니다. 그는 니오븀(탄탈루스의 딸인 니오베와 관련하여)과 펠로피오(탄탈루스의 아들인 펠롭스를 언급하면서)라고 불렀다. 탄탈). 로즈는 자신도 모르는 사이에 Hatchett에 의해 수행된 컬럼븀의 재발견을 니오븀이라고 불렀습니다.

이후 1847년 화학자 R. 헤르만은 러시아의 일멘스키 산맥과 관련하여 탄탈륨, 니오븀, 펠로피움과 유사한 원소를 일메늄이라고 부르는 또 다른 원소를 발견했다고 말했습니다.

그러나 1868년 마침내 스위스 과학자 Jean Charles Galissard Marignac 니오븀과 탄탈륨을 분리하는 데 성공. 탄탈륨과 니오븀 산화물의 혼합물에서 Marignac은 이러한 화합물의 불화물을 얻었습니다.

Marignac은 둘 다의 다른 용해도를 조사하여 이들을 세분화했습니다. 두 원소의 분리에 기여한 또 다른 과학자는 스웨덴의 기독교인 Wilhelm Blomstrand입니다. 염화물 니오븀.

따라서 영국의 화학자 Henry Enfield Roscoe는 Marignac과 Blomstrand가 다음을 증명할 수 있다고 결론지었습니다. 탄탈라이트에는 탄탈륨과 니오븀의 두 가지 금속 만있었습니다., 다른 제안된 금속은 텅스텐, 티타늄 및 철과 같은 다른 원소도 포함할 수 있는 서로 다른 비율의 단순한 혼합물에 지나지 않습니다. 콜럼븀이라는 이름은 1950년대까지 니오븀의 대안으로 남아 있었습니다.

탄탈륨에 대한 해결 된 연습

질문 1

(Enem 2018) 그리스 신화에서 니오비아는 고통받는 두 인물로 알려진 탄탈로스의 딸이었습니다. 원자번호(Z)가 41인 화학 원소는 화학적, 물리적 성질이 원자 번호 73인 원소와 너무 유사하여 혼동을 불러일으켰습니다. 따라서 그리스 신화에 나오는 이 두 인물을 기리기 위해 이 원소에 니오븀(Z = 41)과 탄탈륨(Z = 73)이라는 이름을 붙였습니다. 이 두 가지 화학 원소는 야금, 초전도체 및 고급 산업의 기타 응용 분야에서 정확히 화학적 및 물리적 특성 둘 다 공통.

킨, 에스. 사라지는 숟가락: 그리고 화학 원소로 인한 광기, 사랑과 죽음의 다른 실화. 리우데자네이루: 자하르, 2011(개정).

화학적 및 물리적 특성의 유사성으로 인해 이러한 요소의 경제적, 기술적 중요성은

A) f 하위 수준에 전자가 있습니다.

B) 내부 전환의 요소가 되어야 합니다.

다) 주기율표에서 같은 족에 속한다.

D) 최외각 전자는 각각 준위 4와 5에 있습니다.

E) 알칼리 토류 및 알칼리 계열에 각각 위치합니다.

해결:

대안 C

니오븀과 탄탈륨 사이의 혼동은 화학적 특성이 매우 유사하기 때문에 발생합니다. 입력 큐화학, 원소 간의 유사성은 주기율표에서 같은 족에 속한다는 사실로 설명할 수 있습니다. Mendeleev는 화학적 및 물리적 특성의 유사성을 고려하여 그룹화했습니다.

질문 2

탄탈륨은 구성이 다양할 수 있는 탄탈라이트라는 광물에서 추출할 수 있습니다. 가능한 조성 중 하나는 철 II 산화물과 탄탈륨, FeTa의 조성입니다.₂영형₆.

입증된 탄탈라이트 조성에서 탄탈륨의 산화수는 다음과 같습니다.

가) +2

나) +3

다) +5

라) +10

마) +12

해결:

대안 C

명명법에서 로마 숫자 II는 다음을 나타냅니다. 철, 이 화합물에서 의 산화수는 +2입니다. 산화물에서는 산소 산화수가 -2입니다. 따라서 탄탈륨의 산화수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

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

우리는 x 탄탈륨의 산화수를 고려합니다. 따라서 문제의 산화물은 전기적으로 중성이 아니라 전기적으로 중성이므로 방정식은 0으로 설정됩니다. 이온.

방정식을 풀면 다음과 같습니다.

2x + 2 - 12 = 0

2x - 10 = 0

2x = 10

x = +5

탄탈륨은 니오븀과 같이 이것을 얻습니다. 산화수 대부분의 화합물에서.

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