tântalo - Tantalum


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Tântalo,   73 Ta
Tântalo cristal único e cube.jpg 1cm3
Propriedades gerais
Pronúncia / T Æ n t əl ə m / ( TAN -təl-əm )
Aparência cinza azul
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 180,947 88 (2)
Tântalo na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Nb

Ta

Db
háfniotântalotungsténio
Número atómico ( Z ) 73
Grupo grupo 5
Período período de 6
Quadra d-bloco
categoria de elemento   metal de transição
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 14 5d 3 6s dois
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 11, dois
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 3290  K (3017 ° C, 5463 ° F)
Ponto de ebulição 5731 K (5458 ° C, 9856 ° F)
Densidade (perto  rt ) 16,69 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 15 g / cm 3
Calor de fusão 36,57  kJ / mol
Calor da vaporização 753 kJ / mol
capacidade térmica molar 25,36 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 3297 3597 3957 4395 4939 5634
Propriedades atômicas
estados de oxidação -3, -1, 1, 2, 3, 4, 5 (a levemente ácida óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 1,5
energias de ionização
  • 1: 761 kJ / mol
  • 2: 1500 kJ / mol
Raio atômico empírica: 146  pm
raio covalente 170 ± 08:00
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de tântalo
outras propriedades
Estrutura de cristal cúbica de corpo centrado (BCC)
estrutura cristalina cúbica de corpo centrado para tântalo

a-Ta
Estrutura de cristal tetragonal
estrutura cristalina tetragonal para tântalo

p-Ta
Velocidade do som haste fina 3400 m / s (a 20 ° C)
Expansão térmica 6.3? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 57,5 W / (mK)
Resistividade elétrica 131 Nco · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético paramagnético
susceptibilidade magnética + 154,0 · 10 -6  cm 3 / mol (293 K)
Módulo de Young 186 GPa
módulo de cisalhamento 69 GPa
módulo de volume 200 GPa
coeficiente de Poisson 0,34
dureza de Mohs 6,5
dureza de Vickers 870-1200 MPa
dureza Brinell 440-3430 MPa
Número CAS 7440-25-7
História
Descoberta Anders Gustaf Ekeberg (1802)
Reconhecido como um distinto elemento pela Heinrich Rose (1844)
Principais isótopos de tântalo
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
177 Ta syn 56.56 h ε 177 Hf
178 Ta syn 2.36 h ε 178 Hf
179 Ta syn 1,82 y ε 179 Hf
180 Ta syn 8.125 h ε 180 Hf
β - 180 W
180 m Ta 0,012% estável
181 Ta 99,988% estável
182 Ta syn 114,43 d β - 182 W
183 Ta syn 5,1 d β - 183 W
| referências

O tântalo é um elemento químico com o símbolo Ta e número atômico 73. Anteriormente conhecido como tântalo , seu nome vem de Tântalo , um vilão da mitologia grega. O tântalo é um disco raro,, azul-cinzento, brilhante de metal de transição que é altamente resistente à corrosão. É parte da metais refractários grupo, que são amplamente utilizados como componentes menores em ligas. A inércia química de tântalo torna uma substância valiosa para equipamento de laboratório e um substituto para a platina . Seu principal uso é hoje em condensadores de tântalo em eletrônica equipamentos, tais como telefones móveis , leitores de DVD , sistemas de videogame e computadores . Tântalo, sempre em conjunto com a química semelhante nióbio , ocorre nos minerais grupos Tantalita , columbite e coltan (uma mistura de columbite e tântalo, embora não reconhecido como uma espécie mineral separadas).

História

Tântalo foi descoberto na Suécia em 1802 por Anders Ekeberg . Um ano mais cedo, Charles Hatchett tinha descoberto colômbio (agora nióbio), e em 1809 o químico Inglês William Hyde Wollaston comparado o seu óxido, columbite com uma densidade de 5,918 g / cm 3 , para que de tântalo, tântalo com uma densidade de 7,935 g de / cm 3 . Ele concluiu que os dois óxidos, apesar de sua diferença de densidade medida, eram idênticos e manteve o nome de tântalo. Depois de Friedrich Wöhler confirmou estes resultados, pensava-se que columbio e tântalo eram o mesmo elemento. Esta conclusão foi disputada em 1846 pelo químico alemão Heinrich Rose , que argumentou que havia dois elementos adicionais na amostra tantalita, e nomeou-los após os filhos de Tântalo : nióbio (de Niobe , a deusa de lágrimas), e pelopium ( de Pélops ). O elemento suposto "pelopium" foi posteriormente identificado como uma mistura de tântalo e nióbio, e verificou-se que o nióbio foi idêntico ao colômbio já descobertos em 1801 por Hatchett.

As diferenças entre o tântalo e nióbio foram demonstradas inequivocamente em 1864 por Christian Wilhelm Blomstrand , e Henri Sainte-Claire Deville , bem como por Louis J. Troost , que determinou as fórmulas empíricas de alguns dos seus compostos, em 1865. A confirmação adicional veio o químico suíço Jean Charles Galissard de Marignac , em 1866, que provou que havia apenas dois elementos. Estas descobertas não parar cientistas de publicação de artigos sobre o chamado ilmenium até 1871. De Marignac foi a primeira a produzir a forma metálico de tântalo em 1864, quando ele reduzida cloreto de tântalo, por aquecimento, numa atmosfera de hidrogénio . Investigadores primeiros só tinha sido capaz de produzir tântalo impuro, e o primeiro metal dúctil relativamente puro foi produzido por Werner von Bolton em Charlottenburg em 1903. Os fios feitos de tântalo metálico foram usadas para ampola filamentos até tungsténio substituído que em uso generalizado.

O tântalo nome foi derivado do nome da mitológica Tântalo , o pai de Niobe na mitologia grega . Na história, ele havia sido punidos após a morte por ser condenado a ficar atolado em água com frutas perfeito crescendo acima de sua cabeça, sendo que ambos eternamente atormentado ele. (Se ele se inclinou para beber a água, é drenado abaixo do nível que podia alcançar, e se estendeu a mão para a fruta, os galhos se mudou fora de seu alcance.) Anders Ekeberg escreveu "Este metal que eu chamo de tântalo ... em parte em alusão a sua incapacidade, por imersão em ácido, para absorver qualquer e ser saturado."

Durante décadas, a tecnologia comercial para a separação de tântalo de nióbio envolveu a cristalização fraccionada de heptafluorotantalate potássio longe de mono-hidrato de oxypentafluoroniobate de potássio, um processo que foi descoberto por Jean Charles Galissard de Marignac em 1866. Este método foi suplantado por extracção com solvente a partir de flúor contendo soluções de tântalo.

Características

Propriedades físicas

O tântalo é escuro (azul-cinzento), denso, dúctil, muito duro, facilmente fabricado, e altamente condutor de calor e electricidade. O metal é conhecido pela sua resistência à corrosão por ácidos ; na verdade, a temperaturas inferiores a 150 ° C tântalo é quase completamente imune a atacar pelo normalmente agressivo água régia . Ele pode ser dissolvido com ácido fluorídrico ou de soluções ácidas contendo o fluoreto iónico e trióxido de enxofre , bem como com uma solução de hidróxido de potássio . Ponto de fusão elevado de tântalo de 3017 ° C (ponto de ebulição 5458 ° C) for ultrapassado entre os elementos apenas por meio de tungsténio , rénio e ósmio para metais, e de carbono .

Tântalo existe em duas fases cristalinas, alfa e beta. A fase alfa é relativamente maleável e macia; ele tem de corpo centrado cúbico estrutura ( grupo espacial Im3m , constante de rede um = 0,33058 nm), dureza Knoop 200-400 HN e resistividade eléctrica 15-60 μΩ⋅cm. A fase beta é duro e quebradiço; sua simetria do cristal é tetragonal (grupo espacial P42 / mnm , um = 1,0194 nm, c = 0,5313 nm), a dureza de Knoop é 1000-1300 HN e resistividade eléctrica é relativamente alta em 170-210 μΩ⋅cm. A fase beta é metastável e converte para a fase alfa por aquecimento a 750-775 ° C. Tântalo massa é quase completamente de fase alfa, e a fase beta geralmente existe como filmes finos obtidos por magnetron sputtering , deposição química de vapor ou deposição electroquímica de um eutéctico solução de sal fundido.

isótopos

Tântalo natural consiste de dois isótopos : 180m Ta (0,012%) e 181 de Ta (99,988%). 181 Ta é um isótopo estável . 180m Ta ( m indica um estado metaestável) é previsto para se decompor em três maneiras: transição isomica para o estado fundamental de 180 Ta, o decaimento beta a 180 W , ou por captura de electrões a 180 Hf . No entanto, a radioactividade deste isômero nuclear nunca foi observada, e apenas um limite inferior na sua meia-vida de 2,0 × 10 16  anos tem sido definido. O estado fundamental de 180 Ta tem uma meia-vida de apenas 8 horas. 180m Ta é a única que ocorre naturalmente isómero nuclear (excluindo nuclidos de curto vivos radiogênicos e cosmogénicos). Ele também é o isótopo mais raro no Universo, tendo em conta a abundância elementar de tântalo e abundância isotópica de 180m Ta na mistura natural de isótopos (e novamente excluindo nuclídeos de curto de vida radiogênicos e cosmogênicos).

Tântalo foi examinada teoricamente como um " salga prima" para armas nucleares ( cobalto é o mais conhecido material de salga hipotético). Uma concha externa de 181 Ta seria irradiado pelo fluxo de nêutrons de alta energia intensiva de uma arma nuclear explodindo hipotética. Isto transmutar o tântalo no radioactivos isótopo 182 Ta, o qual tem uma meia-vida de 114,4 dias e produz raios gama com aproximadamente 1.120.000 electrão-volt (MeV) de energia cada um, o que aumentaria significativamente a radioactividade da precipitação nuclear a partir de a explosão por vários meses. Tais armas "salgados" nunca foram construídas ou testado, tanto quanto é do conhecimento público, e certamente nunca usados como armas.

Tântalo pode ser utilizado como um material alvo para feixes de protões acelerados para a produção de diversos isótopos de vida curta, incluindo 8 Li, 80 Rb, e 160 Yb.

Compostos químicos

Tântalo forma compostos em estados de oxidação -III a V. Mais comumente encontrados são os óxidos de Ta (V), o qual inclui todos os minerais. As propriedades químicas de Ta e Nb são muito semelhantes.

Óxidos, nitretos, carbonetos, sulfetos

Tântalo pentóxido de (Ta 2 O 5 ) é o composto mais importante do ponto de vista das aplicações. Óxidos de tântalo em estados de oxidação mais baixos são numerosas, incluindo muitas estruturas de defeitos , são levemente estudado ou pouco caracterizados.

Tantalatos, compostos contendo [Tao 4 ] 3- ou [Tao 3 ] - são numerosas. Tantalato de lítio (Litao 3 ) adopta uma estrutura tipo perovskite. Lantânio tantalato (latão 4 ) contém isolado TaO 3-
4
tetraedros.

Tal como nos casos de outros metais refractários , os compostos mais difícil conhecidas de tântalo são os nitretos e os carbonetos. Tântalo carboneto , TaC, como o mais vulgarmente utilizado de carboneto de tungsténio , é um disco de cerâmica, que é usada em ferramentas de corte. Tântalo (III) de nitreto é usada como um isolador de filme fino, em alguns processos de fabrico de microelectrónica.

O calcogeneto melhor estudado é TAS 2 , uma camada de semicondutor , como pode ser visto por outros dichalcogenides de metais de transição . Uma liga de tântalo-telúrio forma quase-cristais .

halogenetos

Halogenetos de tântalo abrangem os estados de oxidação de cinco, quatro e três. Tântalo pentafluoreto (TAF 5 ) é um sólido branco com um ponto de fusão 97,0 ° C. O anião [TaF 7 ] 2- é usado para a sua separação a partir de nióbio. O cloreto de TACL
5
, que existe como um dímero, é o principal reagente na síntese de novos compostos Ta. Hidrolisa prontamente a umoxicloreto. O halogenetos inferiorimposto
4
efiscais
3
, recurso títulos Ta-Ta.

compostos Organotantalum

Compostos Organotantalum incluem pentamethyltantalum , cloretos alkyltantalum mistos, hidretos alkyltantalum, complexos de alquilideno, bem como derivados de ciclopentadienilo do mesmo. Sais diversas e derivados substituídos são conhecidos para o hexacarbonilo [Ta (CO) 6 ] - e relacionados com isocianatos .

Ta (CH 3 ) 5 .

Ocorrência

Tantalita , distrito de Pilbara , Austrália

O tântalo é estimada em compõem cerca de 1  ppm ou 2  ppm da crosta terrestre por peso . Existem muitas espécies de minerais de tântalo, das quais apenas algumas são até agora a ser utilizadas pela indústria como matérias-primas: tântalo (uma série que consiste em tantalite- (Fe), tantalite- (Mn) e tantalite-) (Mg) Microlite (agora um nome de grupo), wodginite , euxenita (na verdade euxenite- (Y)), e polycrase (na verdade polycrase- (Y)). Tantalita ( Fe , Mn ) Ta 2 O 6 é o mineral mais importante para a extracção de tântalo. Tantalita tem a mesma estrutura mineral como columbite ( Fe , Mn ) (Ta, Nb ) 2 O 6 ; quando há mais do que tântalo nióbio é chamado tântalo e quando há mais do que nióbio tântalo é chamado columbite (ou niobite ). A elevada densidade de tântalo e outros minerais contendo tântalo faz com que o uso de separação gravitacional o melhor método. Outros minerais incluem samarskita e fergusonite .

Cinza e branco mapa do mundo com China, Austrália, Brasil e Kongo cor azul que representa menos de 10% da produção mundial de tântalo cada e Rwanda colorido em verde que representa 60% da produção mundial de tântalo
produtores de tântalo em 2015, com o Ruanda sendo o principal produtor

A mineração primária de tântalo é na Austrália , onde o maior produtor, globais Metals avançadas , anteriormente conhecido como Talison Minerals , opera duas minas na Austrália Ocidental, Greenbushes no Sudoeste e Wodgina no Pilbara região. A mina Wodgina foi reaberto em janeiro de 2011 após a mineração no local foi suspenso no final de 2008, devido à crise financeira global. Menos de um ano após a sua reabertura, a Global Metals avançadas anunciou que, devido ao novo "... suavizando a demanda de tântalo ...", e outros fatores, as operações de mineração de tântalo foram cessar no final de fevereiro de 2012. Wodgina produz uma tântalo primária concentrar-se que é ainda mais atualizado na operação Greenbushes antes de serem vendidos aos clientes. Considerando que os grandes produtores de nióbio estão em Brasil e Canadá , o minério há também produz uma pequena porcentagem de tântalo. Alguns outros países, como China , Etiópia e Moçambique minérios mina com uma maior percentagem de tântalo, e que produzem uma percentagem significativa da produção do mundo dele. O tântalo é também produzido na Tailândia e Malásia como um subproduto do estanho mineração lá. Durante a separação gravitacional dos minérios de depósitos de aluvião, não só é cassiterite (SnO 2 ) encontrado, mas uma pequena percentagem de tântalo também incluído. A escória dos fornos de fundição de estanho, em seguida, contém quantidades economicamente úteis de tântalo, que é lixiviado a partir da escória.

Cinza e branco mapa do mundo com o Canadá, Brasil e Moçambique cor azul que representa menos de 20% da produção mundial de tântalo cada ea Austrália colorido em verde que representa 60% da produção mundial de tântalo
produtores de tântalo, em 2006, com a Austrália sendo o principal produtor

A produção mundial de tântalo mina sofreu uma importante mudança geográfica desde o início do século 21, quando a produção foi predominantemente da Austrália e do Brasil. A partir de 2007 e até 2014, as principais fontes de produção de tântalo de minas dramaticamente deslocado para a RDC, Ruanda, e alguns outros países africanos. Futuras fontes de fornecimento de tântalo, por ordem de tamanho estimado, estão sendo exploradas em Arábia Saudita , Egito , Greenland , China , Moçambique , Canadá , Austrália , o Estados Unidos , Finlândia e Brasil .

Estima-se que existam menos de 50 anos deixou de recursos de tântalo, com base na extração nas taxas atuais, demonstrando a necessidade de aumentar a reciclagem .

Status como um recurso conflito

O tântalo é considerado um recurso conflito . Coltan , o nome do industrial para uma columbita - tantalita mineral a partir do qual o nióbio e tântalo são extraídos, também podem ser encontrados em África Central , razão pela qual tântalo está sendo ligada à guerra na República Democrática do Congo (ex- Zaire ). De acordo com um 23 de outubro de 2003 das Nações Unidas relatório, o contrabando e exportação de coltan ajudou a alimentar a guerra no Congo, uma crise que resultou em aproximadamente 5,4 milhões de mortes desde 1998 - o que torna mais mortífero conflito documentado do mundo desde a Segunda Guerra Mundial . Questões éticas têm sido levantadas sobre o comportamento responsável das empresas, direitos humanos, e colocando em risco a vida selvagem, devido à exploração de recursos como coltan nas regiões de conflito armado da Bacia do Congo. No entanto, embora importante para a economia local no Congo, a contribuição da mineração de coltan no Congo para a oferta mundial de tântalo é geralmente pequeno. O United States Geological Survey relata em seu anuário que esta região produziu um pouco menos de 1% da produção de tântalo do mundo no período 2002-2006, chegando a 10% em 2000 e 2008.

O objectivo declarado das projeto Soluções de tântalo esperança é "tântalo livre de conflitos de origem na República Democrática do Congo"

Produção e fabricação

tendência temporal da produção de tântalo até 2012

Vários passos estão envolvidos na extracção de tântalo de tântalo. Em primeiro lugar, o minério é esmagado e concentrou-se por separação por gravidade . Isto é geralmente levada a cabo perto do meu site.

Refining

A refinação de tântalo a partir dos seus minérios é um dos processos de separação mais exigentes em metalurgia industrial. O principal problema é que os minérios de tântalo contêm quantidades significativas de nióbio , que possui propriedades químicas quase idênticas às de Ta. Um grande número de procedimentos foram desenvolvidos para enfrentar este desafio.

Nos tempos modernos, a separação é alcançada por hidrometalurgia . Extracção começa com a lixiviação o minério com ácido fluorídrico em conjunto com ácido sulfúrico ou ácido clorídrico . Este passo permite que o tântalo e nióbio a ser separada das várias impurezas não metálicas na rocha. Embora Ta ocorre como vários sais minerais, que é convenientemente representada como o pentóxido de, uma vez que a maioria dos óxidos de tântalo (V) se comportam de forma semelhante sob estas condições. Uma equação simplificada para a sua extracção é assim:

Ta 2 O 5 + 14 HF → 2 H 2 [TaF 7 ] + 5 H 2 O

Completamente ocorrer reacções análogas para o componente de nióbio, mas o hexafluoreto é tipicamente predominantes nas condições da extracção.

Nb 2 O 5 + 12 HF → 2H [NBF 6 ] + 5 H 2 O

Estas equações são simplificadas: suspeita-se que bissulfato (HSO 4 - ) e cloreto de competir como ligandos para o Nb (V) e iões de Ta (V), quando os ácidos sulfúrico e clorídrico são usados, respectivamente. Os complexos de fluoreto de tântalo e nióbio são então removidas a partir da solução aquosa solução por extracção líquido-líquido em solventes orgânicos , tais como ciclo-hexanona , octanol , e metil isobutil cetona . Este procedimento simples, permite a remoção da maior parte das impurezas contendo metais (por exemplo, ferro, manganês, titânio, zircónio), os quais permanecem na fase aquosa sob a forma dos seus fluoretos e outros complexos.

A separação do tântalo de nióbio é então conseguida através da redução da força iónica da mistura de ácidos, o que faz com que o nióbio para se dissolverem na fase aquosa. Propõe-se que oxifluoreto de H 2 [NbOF 5 ] é formado sob estas condições. Subsequentemente à remoção do nióbio, a solução de H purificado duas TaF 7 ] é neutralizada com solução aquosa de amoníaco para precipitar o óxido de tântalo hidratado como um sólido, que pode ser calcinada a pentóxido de tântalo (Ta 2 O 5 ).

Em vez da hidrólise, o H 2 [TaF 7 ] pode ser tratada com fluoreto de potássio para produzir heptafluorotantalate potássio :

H 2 [TaF 7 ] + 2 KF → K 2 [TaF 7 ] + 2 HF

Ao contrário de H 2 [TaF 7 ], o sal de potássio é prontamente cristalizado e manuseado como um sólido.

K 2 [TaF 7 ] pode ser convertido para o tântalo metálico por redução com sódio , em aproximadamente 800 ° C em sal fundido .

K 2 [TaF 7 ] + 5 Na → Ta + 5 NaF + 2 KF

Num método mais antigo, chamado o Marignac processo, a mistura de H 2 [TaF 7 ] e H 2 [NbOF 5 ] foi convertido para uma mistura de K 2 [TaF 7 ] e K 2 [NbOF 5 ], a qual foi, em seguida, ser separados por cristalização fraccionada , explorando as suas diferentes solubilidades em água.

Eletrólise

Eletrólise utilizando uma versão modificada do processo Hall-Héroult . Em vez de exigir o óxido de metal de entrada e de saída para ser em forma líquida, tântalo electrólise opera em óxidos em pó não-líquidos. A descoberta inicial surgiu em 1997, quando os investigadores da Universidade de Cambridge imerso pequenas amostras de certos óxidos em banhos de sais fundidos e reduziu o óxido com corrente eléctrica. O cátodo utiliza óxido de metal em pó. O ânodo é feito de carbono. O sal fundido a 1.000 ° C (1.830 ° F) é o electrólito. A primeira refinaria tem capacidade suficiente para fornecer 3-4% da demanda global anual.

Fabricação e metalurgia

Todos soldadura de tântalo deve ser feito em uma atmosfera inerte de árgon ou hélio , a fim de protegê-lo de contaminação com gases atmosféricos. Tântalo não é solderable . Moagem de tântalo é difícil, especialmente para recozido tântalo. Na condição de recozido, tântalo é extremamente dúctil e pode ser facilmente formado como folhas de metal.

aplicações

Eletrônicos

Tântalo condensador electrolítico

A principal utilização de tântalo, como o metal em pó, é na produção de componentes electrónicos, principalmente condensadores e alguns de alta potência resistências . Tântalo condensadores electrolíticos explorar a tendência do tântalo para formar um protector de óxido de camada de superfície, utilizando pó de tântalo, pressionado em forma de pastilha, como uma "placa" do condensador, o óxido como o dieléctrico , e uma solução electrolítica ou sólida condutora como a outro "prato". Uma vez que a camada dieléctrica pode ser muito fina (mais fina do que a camada semelhante em, por exemplo, um condensador de electrólito de alumínio), uma alta capacitância pode ser alcançada em um pequeno volume. Por causa das vantagens de tamanho e peso, condensadores de tântalo são atraentes para telefones portáteis , computadores pessoais , eletrônica automotiva e câmeras .

Alloys

O tântalo é também utilizado para produzir uma variedade de ligas que têm pontos de fusão alta, força, e ductilidade. Misturado com outros metais, que também é utilizado na fabricação de ferramentas de metal duro para equipamento e trabalho de metais na produção de superligas para os componentes dos motores a jacto, equipamento de processo químico, reactores nucleares , peças de mísseis, permutadores de calor, tanques e navios. Por causa da sua ductilidade, tântalo pode ser transformado em fios ou filamentos finos, que são utilizados para a evaporação de metais tais como alumínio . Uma vez que resiste ao ataque de fluidos corporais e é não irritante, o tântalo é amplamente utilizados no fabrico de instrumentos cirúrgicos e implantes. Por exemplo, os revestimentos porosos de tântalo são usados na construção de implantes ortopédicos devido à capacidade de tântalo para formar uma ligação directa ao tecido duro.

O tântalo é inerte contra a maioria dos ácidos, com excepção do ácido fluorídrico e quente de ácido sulfúrico , e quentes alcalinas soluções também causar tântalo para corroer. Esta propriedade faz com que seja um metal útil para recipientes de reacção químicos e tubos para líquidos corrosivos. Bobinas de troca de calor para o aquecimento a vapor de ácido clorídrico são feitas de tântalo. Tântalo foi extensivamente usado na produção de ultra-altas frequências tubos de electrões para os transmissores de rádio. O tântalo é capaz de capturar o oxigénio e azoto, através da formação de nitretos e óxidos e, por conseguinte, ajudou a manter o vácuo elevado necessário para os tubos quando utilizados para as partes internas, tais como grelhas e placas.

Outros usos

Bimetálicos moedas cunhadas pelo Banco de Cazaquistão com anel de prata e centro de tântalo.

O ponto de fusão elevado e resistência à oxidação de chumbo para o uso do metal, na produção do forno a vácuo partes. O tântalo é extremamente inerte e, portanto, é formado em uma variedade de partes resistentes à corrosão, tais como bainhas , corpos de válvula, e fixadores de tântalo. Devido à sua elevada densidade, em forma de carga e dos penetradores explosivamente formados forros foram construídos a partir de tântalo. Tântalo aumenta grandemente a capacidade de penetração de uma armadura em forma de carga devido à sua alta densidade e alto ponto de fusão. Também é ocasionalmente utilizado em preciosos relógios , por exemplo a partir de Audemars Piguet , FPJourne , Hublot , Montblanc , Omega , e Panerai . O tântalo é também altamente bio-inerte e é utilizado como um material de implante ortopédico. A elevada rigidez de tântalo faz com que seja necessário usá-lo como uma espuma altamente poroso ou andaime com menor rigidez para implantes de substituição da anca para evitar a blindagem de stress . Uma vez que o tântalo é um não-ferrosos, metais não-magnético, estes implantes são considerados para ser aceitável para os pacientes submetidos a procedimentos de IRM. O óxido é utilizado para fazer especial elevado índice de refracção de vidro para a câmara lentes.

Problemas ambientais

Tântalo recebe muito menos atenção no campo ambiental do que em outros geociências. Concentrações superiores da crosta (UCC) e a relação de Nb / Ta na camada superior e em minerais estão disponíveis porque essas medições são úteis como uma ferramenta geoquímico. Os valores mais recentes para o rácio UCC e a Nb / Ta (w / w) na crosta superior repousar a 0,92 ppm e 12,7, respectivamente.

Há poucos dados disponíveis em concentrações de tântalo nos diferentes compartimentos ambientais, especialmente em águas naturais, onde não foram produzidas até estimativas fiáveis de concentrações dissolvidas '' tântalo em água do mar e água doce. Alguns valores de concentrações dissolvidas em oceanos foram publicadas, mas eles são contraditórios. Valores em águas doces saem pouco melhor, mas, em todos os casos, eles são provavelmente inferiores a 1 ng L -1, visto que as concentrações '' dissolvidos em águas naturais são bem abaixo maioria das capacidades analíticas correntes. Análise requer procedimentos de pré-concentração que, no momento, não dão resultados consistentes. E, em qualquer caso, tântalo parece estar presente em águas naturais principalmente como partículas, em vez de dissolvidos.

Os valores para as concentrações em solos, sedimentos de cama e aerossóis atmosféricos são mais fáceis de encontrar. Valores em solos estão perto de 1 ppm e, assim, a valores de UCC. Isso indica origem detrítica. No caso dos aerossóis atmosféricos os valores disponíveis são dispersos e limitado. Quando enriquecimento tântalo é observado, é provavelmente devido à perda de mais elementos, solúveis em água em aerossóis nas nuvens.

Poluição ligada ao uso humano do elemento não foi detectado. Tântalo parece ser um elemento muito conservadora em termos bioquímicos, mas a sua reactividade de ciclismo e estão ainda não é totalmente compreendido.

Precauções

Compostos contendo tântalo raramente são encontradas no laboratório. O metal é altamente biocompatível e é usada para o corpo implantes e os revestimentos , por conseguinte, a atenção pode ser focado em outros elementos ou a natureza física do composto químico .

As pessoas podem ser expostas ao tântalo em local de trabalho por ele na respiração, contacto com a pele, ou o contato de olho. O Safety and Health Administration Ocupacional (OSHA) definiu o limite legal ( limite permitido ) para a exposição de tântalo no local de trabalho como de 5 mg / m 3 durante um dia de trabalho de 8 horas. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado (REL) de 5 mg / m 3 durante um dia de trabalho de 8 horas e um limite de curto prazo de 10 mg / m 3 . Em níveis de 2500 mg / m 3 , o tântalo é imediatamente perigosos para a vida e a saúde .

Referências

links externos