condensateurs
Le tantale est utilisé dans des matériaux de condensateurs lorsque capacité élevée, oxyde stable ou forte compacité sont recherchés.
Mendeleev
Tableau periodique
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Élément chimique · fiche de référence
73Ta
Tantale
Le tantale est l’élément 73 (Ta), situé en période 6, groupe 5 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Xe] 4f14 5d3 6s2.
Numéro atomique73
Poids atomique standard180,94788(2)
Groupe5
Période6
Blocd
Configuration électronique[Xe] 4f14 5d3 6s2
Structure électronique
Ce qui gouverne sa chimie
La sous-couche d intervient directement dans la chimie du tantale. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.
La configuration [Xe] 4f14 5d3 6s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.
Formes chimiques
Composés, ions et matériaux
Pour le tantale, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.
Comportement physique
État et changements de phase
À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 16,69 g/cm³. Le point de fusion est 3 280 K (3 007 °C). Le point d’ébullition est 5 731 K (5 458 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.
Présence et applications
Présence, formes et usages
Le tantale est très résistant à la corrosion et peut former des condensateurs de grande capacité dans un faible volume. Il est largement utilisé dans l’électronique, certains implants et équipements chimiques, ainsi que dans des superalliages soumis à de fortes contraintes.
Dans la pratique
Exemples d’utilisations concrètes
implants
Le tantale est présent dans des biomatériaux choisis pour leur résistance mécanique, leur tenue à la corrosion et leur compatibilité avec l’organisme.
superalliages
Le tantale entre dans des alliages conçus pour conserver leur résistance mécanique et résister à l’oxydation à très haute température.
Position périodique
Ce que montrent les éléments voisins
Le tantale est en période 6 et dans le groupe 5. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre l’hafnium et le tungstène sur la même période ; le niobium est au-dessus et le dubnium au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.
Données de référence
Propriétés physiques et atomiques
Classificationmétal de transition
État à température ambiantesolide
Électrons par couche2 · 8 · 18 · 32 · 11 · 2
Masse volumique16,69 g/cm³
Point de fusion3 280 K (3 007 °C)
Point d’ébullition5 731 K (5 458 °C)
Électronégativité de Pauling1,5
Première énergie d’ionisation728kJ/mol
Affinité électronique31 kJ/mol
Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.
Histoire
Découverte et identification
La découverte du tantale est associée à Anders Gustaf Ekeberg. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.
Isotopes et poids atomique
Ce que signifie la valeur du tableau
Le poids atomique standard est 180.94788(2). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.
Le tantale possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.
Précautions
Manipulation et exposition
Les risques associés au tantale dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le tantale élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.