O tantalas yra periodinės lentelės 5 grupės metalas, atominis skaičius 73. Jis turi didelį cheminį panašumą į niobis (Nb), elementas, esantis aukščiau jo grupėje. Panašumas toks didelis, kad šešis dešimtmečius buvo manoma, kad jie yra tas pats elementas.
Jis išsiskiria dideliu cheminiu inertiškumu, mechaniniu atsparumu, be to, aukšta lydymosi temperatūra (trečia pagal dydį tarp metalų). Periodinė elementų lentelė). Tantalo oksidas išsiskiria puikiomis elektrinėmis savybėmis (ypač talpa).
Dėl tokių savybių tantalas plačiai naudojamas gaminant metalų lydinius, telefono kondensatorius, mobilieji telefonai ir kiti elektroniniai prietaisai, aukštos temperatūros orkaitės, taip pat protezai ir kita įranga chirurginis. Jo junginiai naudojami įvairiuose pramonės sektoriuose, pavyzdžiui, aviacijos, automobilių, elektronikos ir kt.
Taip pat žiūrėkite: Dubnium – 5 grupės elementas, kuris periodinėje lentelėje yra žemiau tantalo
Tantalo santrauka
- Tantalas yra a metalo iš periodinės lentelės 5 grupės, kuri rodo didelį cheminį panašumą su niobu.
- Jis išsiskiria inercija ir cheminiu atsparumu bei aukšta lydymosi temperatūra.
- Jis komerciškai išgaunamas iš tantalito.
- Jo pagrindinė paskirtis yra metalų lydinių ir kondensatorių gamyba.
- Jo panašumas į niobį yra toks didelis, kad daugiau nei šešis dešimtmečius buvo manoma, kad jis yra tas pats elementas.
Tantalo savybės
- Simbolis: GERAI.
- Atominis skaičius: 73.
- Atominė masė: 180 948 c.u.s.
- Susiliejimo taškas: 3017°C.
- Virimo taškas: 5425°C.
- Elektroninis paskirstymas: [Xe] 4f14 6s2 5d3.
- Elektronegatyvumas: 1,5.
- Tankis: 16,69 g.cm-3 (arti 25°C).
- Cheminė serija: pereinamasis metalas; 5 grupė.
Tantalo savybės
Tantalo savybės yra panašios į niobio. To pavyzdys yra tai, kad jie reaguoja su deguonies dujomis ir halogenai esant aukštai temperatūrai, be to, reaguoja su dauguma nemetalai.
- 4 Ta + 5 O2 → 2 Ta2O5
- 2 Ta + 5 X2 → 2 Mokesčiai5, kai X = F, Cl, Br, I
Tantalas pristato geras atsparumas korozijai, kuris atsiranda dėl plono sluoksnio susidarymo oksidas ant metalinio paviršiaus, kuris izoliuoja atomai vidinis oksidacinis ataka. Elementas taip pat yra praktiškai chemiškai inertiška, taip pat ataka rūgštys, su išimtimi:
- sieros rūgšties;
- vandenilio fluorido rūgštis.
pristato trečia aukščiausia lydymosi temperatūra tarp metalų periodinės lentelės, antras po volframas ir renis. Be to, tantalo junginiai dažniausiai sudaro metalą oksidacijos laipsnis lygus +5 ir vyraujant kovalentinėms savybėms.
Taip pat žinokite:Itris - retųjų žemių metalai, naudojami lazerių gamyboje
Tantalo atsiradimas ir gavimas
Apytikslis kiekis yra 1,7 ppm (milijoninės dalys, mg.kg-1) adresu Žemės pluta ir apie 0,002 ppb (parts per milijardą, mg.t-1) jūros vandenyje tantalas yra metalinis elementas palyginti retai planeta.
Tantalas ir į jį panašus niobis randami mineraliniame kolumbite (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6. Tačiau kai kolumbite yra didesnis tantalo kiekis, jis vadinamas tantalitu.
THE Tantalas gaunamas naudojant bazės susiliejęs, kuris gali ištirpinti Nb2O5 ir ta2O5. Jei gautas lydalas ištirpinamas vandenyje, niobio druskos gali būti atskirtos nuo tantalo druskų, nes tantalo druskos nusėda pH didesnis (10 diapazone).
Kitas būdas gauti tantalą iš Nb oksidų mišinio2O5 ir ta2O5 lietiniu pagrindu yra per pasinaudojant didesniu jo baziškumu. Tokiu atveju naudokite a sprendimas vanduo su kontroliuojama HF ir KF koncentracija, sudarydamas K2(NbOF5) ir K2(TaF7), pirmasis geriau tirpsta vandenyje nei antrasis.
Tantalo aplikacijos
Pirmieji tantalo panaudojimai įvyko XX amžiaus pradžioje, per naujos ekstrahavimo ir valymo technologijos. Pavyzdžiui, 1905 m. Ernst Werner von Siemens inžinieriai sukūrė lemputes. kaitinamosios naudojant tantalo gijas, bandant pakeisti trapius siūlus anglies naudotas iki tol.
Tačiau netrukus po to, 1909 m., tantalas buvo pakeistas volframu – metalu, kurio lydymosi temperatūra yra didžiausia periodinėje lentelėje, todėl sumažėjo jo paklausa pramonėje.
Tantalo žvalgymas buvo atnaujintas kartu su lydinių gamyba, pavyzdžiui, Ta-Ni (tantal-nikelis), kurie yra labai atsparūs korozijai, naudojami juvelyrikos pramonėje. Be to, jie taikomi:
- apdirbimo įrankiai;
- chemijos laboratorinė įranga;
- radijo vožtuvai.
Šie lydiniai naudojami industrijaadresu automobilių ir aviacijos pramonėje, pavyzdžiui, turbinoms ir variklių komponentams gaminti. Tantalas taip pat naudojamas stiklo gamyba su lūžio rodikliai specialieji pasiūlymai, kurie naudojami lengvų fotoaparatų gamybai.
Tačiau daugiausia tantalo panaudojama naudojant tantalo oksidą Ta2O5, dėl savo didelės talpos gamyba kondensatoriai. Šie elektroniniai prietaisai turi galimybę saugoti elektros krūviai viduje, išleidžiant į grandinę didelius elektros energijos kiekius, o tai labai naudinga prietaisuose, kuriems reikia didelio intensyvumo grandine.
Tantalo kondensatorių pranašumas yra tas, kad jie yra mažesni ir turi tam tikrą talpą (didelį matuoja įkrovos kiekį, kurį galima laikyti) mažesniame tūriniame vienete nei kondensatoriai tradicinis.
Tai būtina norint optimizuoti ir sumažinti elektros grandinę, nes didėja mažesnių ir nešiojamų komponentų paklausa. Be to, jie turi mažą nuotėkio srovę, didesnį stabilumą ir ilgesnį tarnavimo laiką. Tačiau jie turi didesnę kainą.
Žinoti daugiau: Kobaltas – elementas, kurio magnetinės savybės panašios į geležį
Atsargumo priemonės naudojant tantalą
Šis metalas žmonėms paprastai nekelia problemų.
- Tantalas ir pagrindiniai jo junginiai neklasifikuojami kaip kancerogenai.
- Tantalo druskos yra netoksiškos, nes prastai įsisavinamos ir lengvai pašalinamos.
- Tantalo inercija leidžia jį naudoti net kaip protezą žmonėms.
Tantalo istorija
Iš pradžių tantalas buvo iš mineralinių mėginių ištraukė švedų chemikas Andersas Ekebergas, 1802 m. Dėl didelio atsparumo rūgštiniams tirpalams Ekebergas pavadino elementą tantalu, kalbėdamas apie Graikų mitologija Tantalas, žinomas dėl savo kančių.
Karalius Tantalas, vienintelis mirtingasis, sėdėjęs prie olimpinių dievų stalo, buvo nubaustas dievai už ambicingumą. Jis buvo išsiųstas į Tartarą (požemį), kur buvo slėnis, pilnas augmenijos, maisto ir vandens.
Tačiau kaip bausmės dalis, karalius Tantalas buvo nuteistas negalintis numalšinti alkio ar troškulio, kaip Priartėjus prie vandens jis nusunkdavo, o priartėjus prie medžių šakas iš jo nepasiekdavo vėjas.
dėl jų panašumų su niobu, buvo manoma, kad šis ir tantalas yra tas pats elementas. Tai tęsėsi šešis dešimtmečius, o niobis tada buvo vadinamas kolumbu, kurį 1801 m. atrado Charlesas Hatchettas.
1844 m. vokietis Heinrichas Rose netgi teigė, kad tantalite, be tantalo, yra dar du metalai, jis buvo vadinamas niobiu (kalbant apie Niobę, Tantalo dukrą) ir pelopio (turint omenyje Pelopsą, sūnų Tantalas). Rose, to nesuvokdama, iš naujo atrado kolumbį, kurį atliko Hatchett, tačiau pavadino jį niobiu.
Vėliau, 1847 m., chemikas R. Hermannas sakė atradęs dar vieną elementą, panašų į tantalą, niobį ir pelopį, pavadinęs ilmeniu, kalbėdamas apie Ilmenskio kalnus Rusijoje.
Tačiau 1868 m. pagaliau šveicarų mokslininkas Jeanas Charlesas Galissardas Marignacas pavyko atskirti niobį ir tantalą. Iš tantalo ir niobio oksidų mišinio Marignac gavo šių junginių fluoridus.
Ištyrinėdamas skirtingą abiejų tirpumą, Marignacas juos išskaidė. Kitas mokslininkas, prisidėjęs prie dviejų elementų atskyrimo, buvo švedas Christianas Wilhelmas Blomstranas, nustatęs naują chloridas niobio.
Taigi britų chemikas Henry Enfieldas Roscoe padarė išvadą, kad tiek Marignacas, tiek Blomstrand sugebėjo įrodyti, kad tantalite buvo tik du metalai: tantalas ir niobis, o kiti siūlomi metalai buvo ne kas kita, kaip paprasti abiejų skirtingų proporcijų mišiniai, kuriuose taip pat galėjo būti kitų elementų, tokių kaip volframas, titanas ir geležis. Kolumbo pavadinimas išliko kaip niobio alternatyva iki šeštojo dešimtmečio.
Išsprendė pratimus ant tantalo
Klausimas 1
(Enem 2018) Graikų mitologijoje Niobija buvo Tantalo, dviejų veikėjų, žinomų dėl kančios, dukra. Cheminio elemento, kurio atominis skaičius (Z), lygus 41, cheminės ir fizinės savybės yra tokios panašios į elemento, kurio atominis skaičius yra 73, savybes, kad jos buvo supainiotos. Todėl šių dviejų graikų mitologijos veikėjų garbei šiems elementams buvo suteikti niobio (Z = 41) ir tantalo (Z = 73) pavadinimai. Šie du cheminiai elementai įgijo didelę ekonominę reikšmę metalurgijoje, gamyboje superlaidininkai ir kitose srityse aukščiausios klasės pramonėje, būtent dėl cheminių ir fizinių savybių bendras abiem.
KEAN, S. Nykstantis šaukštas: ir kitos tikros istorijos apie beprotybę, meilę ir mirtį nuo cheminių elementų. Rio de Žaneiras: Zaharas, 2011 (pritaikytas).
Ekonominę ir technologinę šių elementų svarbą dėl cheminių ir fizinių savybių panašumo lemia
A) turi elektronus f polygyje.
B) būti vidinio perėjimo elementais.
C) priklauso tai pačiai periodinės lentelės grupei.
D) jų atokiausi elektronai yra atitinkamai 4 ir 5 lygiuose.
E) būti atitinkamai šarminių žemių ir šarminių žemių šeimoje.
Rezoliucija:
Alternatyva C
Niobio ir tantalo painiava atsiranda dėl didelio jų cheminių savybių panašumo. Į Kchemija, elementų panašumą galima paaiškinti tuo, kad jie priklauso tai pačiai periodinės lentelės grupei. Mendelejevas netgi sugrupavo juos atsižvelgdamas į cheminių ir fizinių savybių panašumą.
2 klausimas
Tantalą galima išgauti iš mineralo, vadinamo tantalitu, kurio sudėtis gali skirtis. Viena iš galimų kompozicijų yra geležies II oksido ir tantalo, FeTa2O6.
Parodytoje tantalito sudėtyje tantalo oksidacijos skaičius yra:
A) +2
B) +3
C) +5
D) +10
E) +12
Rezoliucija:
Alternatyva C
Romėniškas skaitmuo II nomenklatūroje rodo, kad geležies, šiame junginyje, oksidacijos skaičius yra +2. Oksiduose, deguonies Jo oksidacijos skaičius yra -2. Taigi tantalo oksidacijos skaičių galima apskaičiuoti taip:
+2 + 2x + 6 (-2) = 0
X laikome tantalo oksidacijos skaičiumi. Taigi lygtis nustatoma į nulį, nes aptariamas oksidas yra elektriškai neutralus, o ne jonų.
Išspręsdami lygtį, turime:
2x + 2 - 12 = 0
2x - 10 = 0
2x = 10
x = +5
Tantalas, kaip ir niobis, tai įgyja oksidacijos numeris daugumoje jo junginių.
Autorius Stefano Araújo Novais
Chemijos mokytojas