Štruktúra Tantalus, vlastnosti, použitie, získanie

On Tantalo, taktiež známy ako Tantalio, Je to prechodný kov, ktorého chemický symbol je ta. Je tmavý, kovový jas, ťažký, kývajúci, tvrdý a vysoký hustota. Možno jeho najvýraznejšou charakteristikou je jej odolnosť voči väčšine chemických zlúčenín.

Tantalus objavil v roku 1802 švédsky chemik Anders Gustaf Ekenberg, ktorý priradil meno na pamiatku gréckeho tantologického charakteru Mygo, ktorý ho súvisí s lákavým problémom, ktorý rozpustí oxidy kovov v kyseline v kyseline v kyseline.

Tantalo kovové fragmenty. Zdroj: Hi-Res Obrázky chemických prvkov, CC po 3.0, cez Wikimedia Commons

Pretože však to bolo Tantalo a nióbum veľmi podobné kovy, predpokladalo sa, že Ekenberg izoloval niobium. Ale v roku 1844 nemecký chemik Heinrich Rose ukázal, že niób a Tantal sú rôzne kovy, čím sa vrátia úver Ekenbergovi za jeho objav.

Tantalus je kov, ktorého hlavná užitočnosť spočíva v vypracovaní kondenzátorov malých veľkostí používaných v mobilných telefónoch, notebookoch, elektronických fotoaparátoch atď. Tantalus sa tiež používa na lekárske účely v kostných implantátoch a pri oprave kostí lebky.

Mnohé z ich rúd sa nachádzajú v centre afrického kontinentu. Jeho získanie znamenalo ozbrojené konflikty medzi niekoľkými krajinami, ktoré bojujú proti lomom, z ktorých sa extrahujú minerály Tantalo. Preto je možné povedať, že je to jeden z najhorších kovov modernej éry, pokiaľ ide o jej získanie a marketing.

[TOC]

Štruktúra Tantalus

Tantal sa môže prijať pri teplote miestnosti Dve kryštalické štruktúry: kubický sústredený v tele (BCC), označený ako fáza a (a-TA) a zodpovedný za jej ťažnosť; a tetragonálny alebo fázový β (p-TA), ktorý je metastabilný, poskytuje tvrdosť a transformuje sa do fázy a, keď sa kryštály zahrievajú medzi 750-775 ° C.

Niektoré zdroje tiež uvádzajú existenciu tretej kryštalickej štruktúry: kubický sústredený na tváre (FCC), ktorá sa považuje za neobvyklú a bolo možné ich pozorovať iba vo veľmi tenkých listoch Tantalus. Táto štruktúra (FCC-TA) teda hovorí, ako tretí alotropický.

Elektronická konfigurácia

Tantalus má nasledujúcu elektronickú konfiguráciu:

[Xe] 4f¹⁴ 5 D³ 6s²

Orbitálne elektróny 4F sú veľmi „vo vnútri“ úžasného atómu z hľadiska energie; to znamená, že sa nezúčastňujú žiadnej zo svojich chemických reakcií. Preto môže Tantal použiť iba elektróny orbitálov 5D a 6S, aby ich stratili a transformovali na katióny, aby interagovali s inými atómami alebo aniónmi, aby vznikli svojim zlúčeninám.

Môže vám slúžiť: dusičnan draselný (KNO3)

Keď Tantalo stratí päť elektrónov týchto orbitálov 5D a 6S, stáva sa Pentavalent katión TA⁵⁺, ktorý je veľmi stabilný elektronicky; charakteristika, ktorá v skutočnosti zdieľa s vašimi náprotivkami v⁵⁺ A mo⁵⁺. To je dôvod, prečo sú pre tento kov najbežnejšie zlúčeniny (V) alebo +5.

Vlastnosti Tantalus

Fyzický vzhľad

Je to jasný, ale tmavý kov, ktorý môže predstavovať niektoré moderné alebo fialové viso. Tieto sfarbenia sú spôsobené vrstvami s rôznou hrúbkou ich oxidu, ktoré pokrývajú kovový povrch.

Kusy Tantalus sú veľmi ťažné a kladiteľné, aj keď v závislosti od ich procesu získania môžu byť tiež veľmi tvrdé a krehké.

Je to dobrý vodič elektriny a tepla. Má veľmi vysoký bod topenia (3017 ° C), ktorý prekonal iba volfrám, Renio a osmium. Okrem toho je to jeden z mála žiaruvzdorných kovov; to znamená, že je veľmi odolný voči teplu a opotrebeniu.

Tantal má dve alotropné formy: alfa, ťažisko a mäkké; a beta, tvrdá a krehká. Je to kov rezistentný na koróziu, a to kvôli oxidovému filmu, ktorý ho pokrýva. Tantalus v prachovej forme môže spontánne strieľať do vzduchu.

Atómové číslo

73

Molárna hmota

180.947 g/mol

Bod topenia

3017 ° C

Bod varu

5458 ° C

Hustota

16.69 g/cm³

Fúzne teplo

36.57 kJ/mol

Odparovanie

753 kj/mol

Molárna kalikára

25.36 J/(mol · k)

zapaľovač

> 250 ° C

Index lomu

2.05

Tvrdosť

6.5 na Mohs Scale

Oxidačné stavy

Tantalo atómy sa môžu podieľať na svojich zlúčeninách s nasledujúcimi oxidačnými stavmi: -3, -1, +1, +2, +3, +4 a +5, ktoré sú najdôležitejšie. Preto sú tantálne (V) alebo +5 zlúčeniny (V) častejšie a stabilnejšie (TA⁵⁺).

Elektronegativita

1.5 Pauling Scale.

Ionizačné energie

Prvé: 761 kj/mol

Po druhé: 1500 kJ/mol

Reaktivita

Tantálna pri teplotách pod 150 ° C je jedným z naj chemických alebo nižších kovov reaktivity. Pri okolitej teplote nie je napadnutá zriedenými alebo koncentrovanými kyselinami, dokonca je odolný voči pôsobeniu kráľovskej vody. Môže byť rozpustený iba kyselinou fluórčou.

Tantalus nie je napadnutý väčšinou alkalis rozpustených vo vode, ale roztaveným alkalisom a hydroxidom draselným. Pri vysokých teplotách môže reagovať s fluórom, chlórom a kyslíkom.

Môže vám slúžiť: kvantitatívna analýza v chémii: merania, príprava

Tantalus je oxidovaný za vytvorenie pentoxidu (TA₂Ani₅), zlúčenina, ktorá má niekoľko aplikácií. Nitruro a Tantalo karbid sú zlúčeniny veľkej tvrdosti, ktoré sa používajú pri rezaní nástrojov. Okrem toho môže byť Tantal súčasťou niektorých organometalických zlúčenín, ako napríklad: Pentametyltalo, TA (CH₃)₅.

Žiadosti

Kusy používané v elektrine a elektronike

Tantalo kondenzátor v elektronickom obvode. Zdroj: EPOP, verejná doména, cez Wikimedia Commons

Kondenzátory alebo kondenzátory vyrobené z Tantalo majú väčšiu hodnotu vzťahu medzi kapacitanciou a objemom, ktorý akýkoľvek iný typ kondenzátora, čo umožňuje ich používať v prístrojoch, ktoré majú mikroobvody; ako sú mobilné telefóny, notebooky, elektronické fotoaparáty atď.

Tantalus sa použil pri výrobe ultra -vysokých frekvenčných elektrónov pre rádiové vysielače. Tantalo reaguje s dusík a kyslík, ktorý pomáha udržiavať vysokú prázdnotu v skúmavkách, čo je potrebné, keď sa používajú vnútorné kúsky, ako sú mriežky a taniere.

Používa sa tiež na výrobu elektród pre neónové svetlá a usmerňovače AC/DC. Tantalus sa vďaka svojej ťažnosti používa na výrobu veľmi tenkých vodičov, ktoré sa používajú pri odparovaní hliníka.

Skvelé kúsky tvrdosti

Tantalus je tvrdý a odolný kov, takže sa používa vo forme karbidu, v kovových prácach a pracovných náradiach. Používa sa tiež na výrobu reakčných motorov, jadrových reaktorov, rakiet, lopatiek turbíny a tapas lietadiel.

Chemické články s vysokou rezistenciou

Pretože Tantalus je inertný.

Okrem toho sa vďaka svojmu vysokému bodu topenia a oxidačnej odolnosti používa pri výrobe krížových predmetov na destiláciu vo vákuových pecách.

Lekárske použitie

Tantalus je nevýslovný a odolný kov na telesné tekutiny, takže sa používa v ortopedických kostných implantátoch; A navyše, vďaka svojej kloblniteľnosti boli postavené kovové listy používané na opravu poškodených častí lebky. Tieto listy sa používajú aj v súvislosti s roztrhnutými nervami.

Tantalus sa používa pri vypracovaní trabekulárneho kovu, ktorý je podobný kostnému materiálu a blíži sa k jeho fyzikálnym vlastnostiam. Jeho trabekulárna a pórovitá konfigurácia uprednostňuje tvorbu infiltrácie kostí a rýchleho tkaniva.

Môže vám slúžiť: Kyselina chlorista: vzorec, charakteristiky a použitia

Tento postup sa uplatňuje na artroplastiku bedra a kolena a pri liečbe nekrózy kostného tkaniva femorálnej hlavy.

Hyalurorano je gél, ktorý sa používa na transport liekov cez perkutánny katéter. Tantalus je začlenený do gélu, aby bol nepriehľadný pre X -Rays a pozoroval jeho vstup do tela.

Podobne bol Tantal skúmaný na prevenciu osteoartritídy a adolescentnej idiopatickej skoliózy.

Ďalší

Tantalus sa používa v priemysle Cauchera ako katalyzátor v syntéze butadieno. Používa sa tiež pri vypracovaní pier, analytických mierok a chirurgických a zubných nástrojov pri výmene platiny.

Oxid Tantalus sa používa pri výrobe indexu s vysokým refrakčným indexom pre šošovky fotoaparátu.

Získanie

Tantalus má hojnosť medzi 1 a 2 ppm v zemskej kôre, nie je vo slobodnom stave. Komerčne sa využíva z minerálu Tantalita, hoci sa nachádza aj v Columbite a Coltáne.

Minerál na rozdrvenie je vylúhovaný s kyselinou fluorhorhorovou zmiešanou so sírovou alebo kyselinou chlorovodíkovou, ktorá produkuje Tantalus a fluoridový komplex, H₂[Taf₇]. Tento komplex prechádza extrakciou kvapalin-kvapaliny pomocou organických rozpúšťadiel.

H₂[Taf₇] Fluorid draselný sa ošetrí na výrobu fluktantalátu draselného, ​​K₂[Taf₇], ktorý sa konečne zníži s kovovým sodíkmi zahrievaním v elektrickej peci, čím sa získa kovový tantalus.

Izotopy

Tantalus má celkom 38 izotopov, z ktorých je možné považovať iba za stabilné: ¹⁸¹Ubytovať sa. Tento izotop má množstvo 99.98 % Tantalus, zatiaľ čo 0.Zostávajúce 12% predstavuje ^{180 m}Ubytovať sa.

Izotop s najmenším polovičným životom je ¹⁹¹TA, s hodnotou vyššou ako 300 nanosekundami; zatiaľ čo ten s najväčším polovičným životom je vyššie uvedený ^{180 m}TA 2.0 · 10¹⁶ . Časť rádioaktívneho rozkladu sa vytvára elektronickým zachytením a emisiou a a p častíc^-.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tantalum. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. DR. Doug Stewart. (2020). Fakty prvkov tantalum. Získané z: Chemicool.com
4. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Tantalum. Zhrnutie prvkov Pubchem pre AtomicNumber 73. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
5. Kráľovská spoločnosť chémie. (2020). Tantalum. Získané z: RSC.orgán
6. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (2020). Tantalum. Získané z: Britannica.com
7. Šošovica B.Vložka. (2020). Tantalum. Získané z: Lentech.com
8. Zdroj laboratória Jefferson. (2020). Izotopy prvku tontalum. Zotavené z: vzdelávania.JLab.orgán