Kémiai elem · adatlap

73Ta

Tantál

A tantál 73 rendszámú kémiai elem (Ta), a 6. periódus 5. csoportjában, a d-mezőben található. Szobahőmérsékleten a referencia szerinti halmazállapot: szilárd. Elektronkonfigurációja: [Xe] 4f14 5d3 6s2.

Rendszám73

Standard atomtömeg180.94788(2)

Csoport5

Periódus6

Meződ

Elektronkonfiguráció[Xe] 4f14 5d3 6s2

Elektronszerkezet

Mi határozza meg a kémiai viselkedését

A d-alhéj részt vesz a tantál kémiájában. Az átmenetifémek hasonló energiájú elektronokat használhatnak a kötésképzésben, ezért a d-mezőben gyakoriak a változó oxidációs állapotok, a koordinációs vegyületek és a katalitikus viselkedés.

A [Xe] 4f14 5d3 6s2 elektronkonfigurációt a vegyület oxidációs állapotával együtt kell értelmezni: elektronok eltávolítása megváltoztatja a d-pályák betöltöttségét, és ezzel a színt, mágnesességet, kötésviszonyokat és reakciókészséget is.

Kémiai formák

Vegyületek, ionok és anyagok

A tantál fontos kémiai formái közé tartozik a fém és ötvözetei, az oxidok, halogenidek és koordinációs vegyületek. A változó oxidációs állapotok gyakoriak, mert az s- és d-elektronok energiája hasonló, a fémion körüli ligandumok pedig erősen módosíthatják a színt, mágnesességet és reakciókészséget.

Fizikai viselkedés

Halmazállapot és fázisátalakulások

A referencia szerinti halmazállapot szobahőmérsékleten szilárd. A megadott sűrűség 16.69 g/cm³. Az olvadáspont 3 280 K (3 007 °C). A forráspont 5 731 K (5 458 °C). A nyomás, a tisztaság és a kristályszerkezet módosíthatja a mért fizikai tulajdonságokat.

Előfordulás és felhasználás

A tantál előfordulása és felhasználása

A gyakorlatban a tantál többek között a következő területeken jelenik meg: Kondenzátorok, Implantátumok és Szuperötvözetek.

A gyakorlatban

Konkrét felhasználási példák

Kondenzátorok

A tantál kondenzátoranyagokban használható, ahol nagy kapacitás, stabil oxidréteg vagy kompakt alkatrész-kialakítás szükséges.

Implantátumok

A tantál korrózióállósága, szilárdsága és biokompatibilitása miatt egyes orvosbiológiai anyagokban használható.

Szuperötvözetek

A tantál olyan ötvözetekben használható, amelyeket nagy hőmérsékleten is nagy szilárdságra és oxidációállóságra terveznek.

Helye a periódusos rendszerben

Mit mutatnak a szomszédos elemek

A tantál a 6. periódus 5. csoportjában található. A bemutatott környezetben hafnium és volfrám között helyezkedik el ugyanabban a periódusban; nióbium fölötte, dubnium pedig alatta található ugyanabban a csoportban. Ezek a helyzetek lehetővé teszik az atomméret, az ionizációs energia és a kötési viselkedés összehasonlítását a közeli elemekkel.

Referenciaadatok

Fizikai és atomi tulajdonságok

Besorolásátmenetifém

Halmazállapot szobahőmérsékletenszilárd

Elektronhéjak2 · 8 · 18 · 32 · 11 · 2

Sűrűség16.69 g/cm³

Olvadáspont3 280 K (3 007 °C)

Forráspont5 731 K (5 458 °C)

Pauling-féle elektronegativitás1.5

Első ionizációs energia728kJ/mol

Elektronaffinitás31 kJ/mol

Az értékek az elemre, illetve ahol értelmezhető, a semleges atomra vonatkoznak. A fizikai adatok függhetnek az allotróp módosulattól, a nyomástól és a mérési körülményektől.

Történet

Felfedezés és azonosítás

A tantál felfedezését Anders Gustaf Ekeberg nevéhez kötik. Az elem felismerése, tiszta mintájának izolálása és modern rendszámának meghatározása nem feltétlenül ugyanabban az időpontban történt.

Izotópok és atomtömeg

Hogyan befolyásolja az izotópösszetétel az értékeket

A standard atomtömeg 180.94788(2). Ez az érték a természetes földi anyag izotópösszetételére vonatkozik, nem egyetlen konkrét atom tömegére.

A tantál legalább egy stabil izotóppal rendelkezik. Az izotópok protonszáma azonos, ezért ugyanahhoz az elemhez tartoznak, neutronszámuk és atomtömegük azonban különbözik.

Biztonság

Kezelés és expozíció

A tantál veszélyei a kémiai formától, a dózistól és az expozíció útjától függenek. Az elemi tantál, ionjai és vegyületei nagyon eltérő biológiai és környezeti hatásúak lehetnek, ezért mindig a ténylegesen kezelt anyagra vonatkozó biztonsági adatokat kell ellenőrizni.