Chemisch element · referentiefiche

73Ta

Tantaal

Tantaal (Ta) is element 73 van het periodiek systeem, een overgangsmetaal in groep 5, periode 6 en het d-blok. De elektronenconfiguratie [Xe] 4f14 5d3 6s2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer73

Standaard atoomgewicht180.94788(2)

Groep5

Periode6

Blokd

Elektronenconfiguratie[Xe] 4f14 5d3 6s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Bij overgangsmetalen liggen de energieën van d- en s-elektronen dicht bij elkaar. Daardoor zijn meerdere oxidatietoestanden, complexe ionen, magnetische eigenschappen en katalytisch gedrag mogelijk.

Voor tantaal moet de configuratie [Xe] 4f14 5d3 6s2 samen met de oxidatietoestand worden gelezen. Het verwijderen of delen van elektronen verandert de bezetting van de d-orbitalen en kan kleur, magnetisme, binding en reactiviteit beïnvloeden.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

Belangrijke vormen zijn het metaal en zijn legeringen, oxiden, halogeniden en coördinatieverbindingen. Verschillende oxidatietoestanden zijn mogelijk doordat s- en d-elektronen vergelijkbare energieën hebben; liganden kunnen kleur, magnetisme en reactiviteit sterk veranderen.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 16.69 g/cm³. Het smeltpunt is 3 280 K (3 007 °C). Het kookpunt is 5 731 K (5 458 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar tantaal voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt tantaal vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals condensatoren, implantaten en superlegeringen.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Condensatoren

Tantaal speelt een rol bij condensatoren. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Implantaten

Tantaal speelt een rol bij implantaten. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Superlegeringen

Tantaal speelt een rol bij superlegeringen. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Tantaal staat in periode 6, groep 5 en het d-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Zirkonium, Niobium, Molybdeen, Hafnium. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatieovergangsmetaal

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 18 · 32 · 11 · 2

Dichtheid16.69 g/cm³

Smeltpunt3 280 K (3 007 °C)

Kookpunt5 731 K (5 458 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.5

Eerste ionisatie-energie728kJ/mol

Elektronenaffiniteit31 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van tantaal wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Anders Gustaf Ekeberg. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 180.94788(2). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Tantaal heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van tantaal hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.