Struktur, sifat, kegunaan Tantalus, memperoleh

Dia Tantalo, juga dikenali sebagai Tantalio, Ia adalah logam peralihan yang simbol kimianya TA. Ia adalah kecerahan gelap, metalik, mulur, mudah dibentuk, keras dan tinggi. Mungkin ciri yang paling tersendiri adalah penentangannya terhadap kebanyakan sebatian kimia.

Tantalus ditemui pada tahun 1802 oleh ahli kimia Sweden Anders Gustaf Ekenberg, menyerahkan nama dalam ingatan watak Tanthological Mygo Yunani, yang menghubungkannya dengan masalah yang menggoda untuk membubarkan oksida logam dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid dalam asid.

Serpihan logam Tantalo. Sumber: Hi-Res Imej Elemen Kawalan, CC oleh 3.0, melalui Wikimedia Commons

Walau bagaimanapun, kerana ia adalah logam Tantalo dan niobium yang sangat serupa, ia dianggap bahawa Ekenberg telah mengasingkan niobium. Tetapi pada tahun 1844 ahli kimia Jerman Heinrich Rose menunjukkan bahawa niobium dan tantal adalah logam yang berbeza, mengembalikan kredit ke Ekenberg untuk penemuannya.

Tantalus adalah logam yang utiliti utamanya terletak pada penjelasan kapasitor saiz kecil yang digunakan dalam telefon bimbit, komputer riba, kamera elektronik, dll. Juga, tantalus digunakan untuk tujuan perubatan dalam implan tulang dan pembaikan tulang tengkorak.

Banyak bijih mereka terletak di pusat benua Afrika. Memperolehnya bermaksud konflik bersenjata di antara beberapa negara, yang berperang untuk mengambil kuari dari mana mineral tantalo diekstrak. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa ia adalah salah satu logam yang paling bertentangan era moden, berkenaan dengan mendapatkan dan pemasarannya.

[TOC]

Struktur tantalus

Tantal boleh mengadopsi pada suhu bilik dua struktur kristal: padu yang berpusat di dalam badan (BCC), yang ditetapkan sebagai fasa α (α-TA) dan bertanggungjawab untuk kemulurannya; dan tetragonal atau fasa β (β-TA), yang metastable, memberikan kekerasan, dan berubah menjadi fasa α apabila kristal dipanaskan antara 750-775 ºC.

Sesetengah sumber juga melaporkan kewujudan struktur kristal ketiga: padu yang berpusat di wajah (FCC), yang dianggap anomali dan hanya dapat diperhatikan dalam lembaran Tantalus yang sangat nipis. Oleh itu, struktur ini (fcc-ta) menceritakan bagaimana alotropik ketiga.

Konfigurasi Elektronik

Tantalus mempunyai konfigurasi elektronik berikut:

[Xe] 4f¹⁴ 5 d³ 6s²

Elektron orbital 4F sangat "di dalam" atom tantal dari segi tenaga; iaitu, mereka tidak mengambil bahagian dalam sebarang tindak balas kimia mereka. Oleh itu, tantal hanya boleh menggunakan elektron orbital 5d dan 6s untuk kehilangannya dan mengubahnya menjadi kation, sehingga mereka berinteraksi dengan atom atau anion lain untuk berasal dari sebatian mereka.

Boleh melayani anda: kalium nitrat (kNO3)

Apabila Tantalo kehilangan lima elektron orbital 5d dan 6s ini, ia menjadi pentavalent kation ta⁵⁺, yang sangat stabil secara elektronik; ciri yang sebenarnya berkongsi dengan rakan anda v⁵⁺ Dan mo⁵⁺. Inilah sebab mengapa sebatian Tantal (V) atau +5 adalah yang paling biasa untuk logam ini.

Sifat Tantalus

Penampilan fizikal

Ia adalah logam yang cerah tetapi gelap, dan yang dapat membentangkan visos kebiruan atau ungu. Pewarnaan ini disebabkan oleh lapisan dengan ketebalan oksida yang berbeza yang meliputi permukaan logam.

Potongan Tantalus sangat mulur dan mudah dibentuk, walaupun bergantung pada proses memperolehnya, mereka juga boleh menjadi sangat keras dan rapuh.

Ia adalah konduktor elektrik dan panas yang baik. Ia mempunyai titik lebur yang sangat tinggi (3017 ºC), hanya dilepasi oleh tungsten, renio dan osmium. Di samping itu, ia adalah salah satu daripada beberapa logam refraktori; iaitu, sangat tahan panas dan memakai.

Tantal mempunyai dua bentuk allotropik: alpha, mulur dan lembut; dan beta, keras dan rapuh. Ia adalah logam yang tahan karat, kerana filem oksida yang menutupnya. Tantalus dalam bentuk habuk boleh api secara spontan di udara.

Nombor atom

73

Jisim molar

180.947 g/mol

Takat lebur

3017 ºC

Takat didih

5458 ºC

Ketumpatan

16.69 g/cm³

Haba Fusion

36.57 kJ/mol

Haba pengewapan

753 kJ/mol

Kapasiti kalori molar

25.36 j/(mol · k)

titik pencucuhan

> 250 ºC

Indeks refraktif

2.05

Kekerasan

6.5 pada skala Mohs

Keadaan pengoksidaan

Atom Tantalo boleh mengambil bahagian dalam sebatian mereka dengan keadaan pengoksidaan berikut: -3, -1, +1, +2, +3, +4 dan +5, yang paling utama. Oleh itu, sebatian Tantal (V) atau +5 (V) lebih biasa dan stabil (TA⁵⁺).

Elektronegativiti

1.5 skala Pauling.

Tenaga pengionan

Pertama: 761 kJ/mol

Kedua: 1500 kJ/mol

Reaktiviti

Tantal pada suhu di bawah 150 ºC adalah salah satu logam reaktiviti yang paling kimia atau lebih rendah. Pada suhu ambien ia tidak diserang oleh asid yang dicairkan atau pekat, walaupun tahan terhadap tindakan air diraja. Ia hanya dapat dibubarkan oleh asid fluorhoric.

Tantalus tidak diserang oleh kebanyakan alkali yang dibubarkan di dalam air, tetapi oleh alkali cair dan kalium hidroksida. Pada suhu tinggi boleh bertindak balas dengan fluorin, klorin dan oksigen.

Boleh melayani anda: Analisis kuantitatif dalam kimia: pengukuran, penyediaan

Tantalus dioksidakan untuk membentuk pentoksida (TA₂Sama ada₅), kompaun yang mempunyai beberapa aplikasi. Nitruro dan Tantalo Carbide adalah sebatian kekerasan yang besar, digunakan dalam alat pemotong. Di samping itu, tantal boleh menjadi sebahagian daripada beberapa sebatian organometal, seperti: Pentamethyltalo, TA (CH₃)₅.

Aplikasi

Potongan yang digunakan dalam elektrik dan elektronik

Kapasitor Tantalo dalam litar elektronik. Sumber: Epop, Domain Awam, melalui Wikimedia Commons

Kapasitor atau kapasitor yang dibina dengan Tantalo mempunyai nilai yang lebih besar dari hubungan antara kapasitansi dan jumlah yang mana -mana jenis kapasitor lain, sehingga membolehkan mereka digunakan dalam instrumen yang mempunyai microcircuits; seperti telefon bimbit, komputer riba, kamera elektronik, dll.

Tantalus telah digunakan dalam pengeluaran elektron frekuensi ultra -tinggi untuk pemancar radio. Tantalo bertindak balas dengan nitrogen dan oksigen yang membantu mengekalkan kekosongan yang tinggi di dalam tiub, yang diperlukan apabila kepingan dalaman digunakan seperti gril dan plat.

Ia juga digunakan untuk pembuatan elektrod untuk lampu neon dan penerus ac/dc. Tantalus, kerana kemulurannya, digunakan untuk mengeluarkan wayar yang sangat nipis yang digunakan dalam penyejatan aluminium.

Kepingan kekerasan yang besar

Tantalus adalah logam keras dan tahan, jadi ia telah digunakan, dalam bentuk karbida, dalam kerja logam dan alat kerja. Ia juga telah digunakan dalam pembuatan enjin tindak balas, reaktor nuklear, bahagian peluru berpandu, bilah turbin dan tapas pesawat.

Artikel kimia yang tinggi

Kerana Tantalus adalah lengai.

Di samping itu, disebabkan oleh titik lebur yang tinggi dan rintangan pengoksidaan, ia digunakan dalam pembuatan crucibles untuk penyulingan dalam relau vakum.

Penggunaan Perubatan

Tantalus adalah logam yang tidak mengiris dan tahan kepada cecair badan, jadi ia telah digunakan dalam implan tulang ortopedik; Dan di samping itu, disebabkan oleh kelembapannya, lembaran logam yang digunakan dalam pembaikan bahagian yang rosak dari tengkorak telah dibina. Lembaran ini juga digunakan dalam hubungan saraf yang koyak.

Tantalus digunakan dalam penjelasan logam trabekular, yang serupa dengan bahan tulang dan mendekati sifat fizikalnya. Konfigurasi trabekular dan berliangnya memihak kepada pembentukan tulang dan penyusupan tisu pesat.

Ia boleh melayani anda: asid perchloric: formula, ciri dan kegunaan

Prosedur ini mempunyai aplikasi dalam arthroplasty pinggul dan lutut, dan dalam rawatan nekrosis tisu tulang kepala femoral.

Hyalurorano adalah gel yang digunakan untuk mengangkut ubat melalui kateter perkutaneus. Tantalus dimasukkan ke dalam gel untuk menjadikannya legap ke X -Rays dan memerhatikan kemasukannya ke dalam badan.

Begitu juga, Tantal telah disiasat untuk pencegahan osteoarthritis dan scoliosis idiopatik remaja.

Yang lain

Tantalus digunakan dalam industri Cauchera sebagai pemangkin dalam sintesis butadieno. Ia juga digunakan dalam penjelasan pen, skala analisis dan instrumen pembedahan dan pergigian dalam penggantian platinum.

Tantalus Oxide digunakan dalam pembuatan indeks pembiasan yang tinggi untuk kanta kamera.

Memperoleh

Tantalus mempunyai kelimpahan antara 1 dan 2 ppm di kerak bumi, tidak berada di keadaan bebas. Ia dieksploitasi secara komersil dari Mineral Tantalita, walaupun ia juga terdapat di Columbita dan Coltán.

Mineral untuk menghancurkan, adalah larut dengan asid fluorhorhoric dicampur dengan asid sulfurik atau hidroklorik, menghasilkan kompleks tantalus dan fluorida, H, H₂[Taf₇]. Kompleks ini mengalami pengekstrakan cecair cecair dengan menggunakan pelarut organik.

H₂[Taf₇] Kalium fluorida dirawat untuk menghasilkan potassium fluktewantate, k₂[Taf₇], yang akhirnya dikurangkan dengan natrium logam dengan pemanasan dalam ketuhar elektrik, dengan itu memperoleh tantalus logam.

Isotop

Tantalus mempunyai sejumlah 38 isotop, yang mana hanya dapat dianggap stabil: ¹⁸¹TA. Isotop ini mempunyai banyak 99.98 % daripada Tantalus, sementara 0.Baki 12% diwakili oleh ^180mTA.

Isotop dengan sekurang -kurangnya separuh kehidupan adalah ¹⁹¹TA, dengan nilai lebih besar daripada 300 nanodetik; sementara yang mempunyai separuh hayat yang paling besar adalah yang disebutkan di atas ^180mTA 2.0 · 10¹⁶ . Bahagian kerosakan radioaktif dihasilkan oleh penangkapan elektronik dan oleh pelepasan zarah α dan β^-.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantalum. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Fakta Elemen Tantalum. Pulih dari: chemicool.com
4. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2020). Tantalum. Ringkasan Elemen Pubchem untuk AtomicNumber 73. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Persatuan Kimia Diraja. (2020). Tantalum. Pulih dari: RSC.org
6. Editor enyclopaedia Britannica. (2020). Tantalum. Pulih dari: Britannica.com
7. Lentech b.V. (2020). Tantalum. Pulih dari: lentech.com
8. Jefferson Lab Resource. (2020). Isotop elemen tontalum. Pulih dari: pendidikan.Jlab.org