Tantal (Ta)
Tantal (Ta, łac. Tantalum) to pierwiastek o liczbie atomowej 73, leżący w 6 okresie układu okresowego i 5 grupie. Należy do kategorii: Metale przejściowe.
Tantal w układzie okresowym
Pierwiastek leży w szóstym okresie, czyli w szóstym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 6 powłokach. Znajduje się w 5 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Wanad, Niob, Dubn — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Tantal jest ciałem stałym (topnieje w 3017 °C, wrze w 5458 °C).
Dane pierwiastka Tantal
| Symbol chemiczny | Ta |
|---|---|
| Liczba atomowa (Z) | 73 |
| Masa atomowa | 180,95 u |
| Liczba masowa | 181 |
| Grupa | 5 |
| Okres | 6 |
| Blok | d |
| Kategoria | Metale przejściowe |
| Konfiguracja elektronowa | [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s² |
| Wartościowość | V |
| Stopnie utlenienia | +5 |
| Elektroujemność (Pauling) | 1,5 |
| Energia jonizacji | 7,55 eV |
| Temperatura topnienia | 3017 °C |
| Temperatura wrzenia | 5458 °C |
| Gęstość | 16,69 g/cm³ |
| Promień atomowy | 145 pm |
| Zawartość w skorupie ziemskiej | 2 mg/kg |
| Nazwa łacińska | Tantalum |
| Rok odkrycia | 1802 |
| Odkrywca | Anders Gustaf Ekeberg |
Tantal — co to za pierwiastek
Maleńkie kondensatory w każdym telefonie; obojętny dla ciała, więc też implanty.
Właściwości pierwiastka Tantal
Tantal jest szarym, ciężkim metalem o gęstości 16,69 grama na centymetr sześcienny, czyli ponad dwa razy gęstszym od żelaza. Ma jedną z najwyższych temperatur topnienia wśród wszystkich pierwiastków: 3017 °C, a wrze dopiero w 5458. W przeciwieństwie do wielu twardych metali daje się dobrze ciągnąć i formować. Jego znakiem rozpoznawczym jest odporność chemiczna: na powierzchni tworzy się szczelna warstewka tlenku, przez którą nie przechodzą kwasy, nawet woda królewska rozpuszczająca złoto. Zaatakować go potrafią praktycznie tylko kwas fluorowodorowy i stopione zasady. W związkach występuje przede wszystkim na V stopniu utlenienia.
Zastosowanie pierwiastka Tantal
Najwięcej tantalu zużywa elektronika. Kondensatory tantalowe mieszczą dużą pojemność w bardzo małej obudowie i pracują stabilnie w szerokim zakresie temperatur, dlatego siedzą w telefonach, laptopach, sterownikach samochodowych, aparaturze lotniczej i rozrusznikach serca. Druga dziedzina to medycyna: tantal nie reaguje z płynami ustrojowymi i nie wywołuje odczynu, więc robi się z niego siatki i płytki do rekonstrukcji kości czaszki, klipsy chirurgiczne, elementy protez oraz znaczniki widoczne na zdjęciach rentgenowskich. Węglik tantalu wchodzi w skład spiekanych ostrzy do obróbki metali. Przemysł chemiczny buduje z tantalu wężownice, zbiorniki i wymienniki ciepła pracujące w agresywnych kwasach. Tantal dodaje się też do superstopów na łopatki turbin. Jego rudę, koltan, wydobywa się w rejonach objętych konfliktami zbrojnymi, co czyni z niego surowiec kontrowersyjny.
Tantal — najważniejsze związki chemiczne
Tlenek tantalu(V) Ta₂O₅ to najważniejszy związek tego pierwiastka. Cienka warstewka tlenku na powierzchni metalu pełni rolę izolatora w kondensatorach tantalowych i to jej zawdzięczają one swoją pojemność. Ten sam tlenek dodaje się do szkieł optycznych, bo silnie załamuje światło i pozwala budować cieńsze obiektywy. Węglik tantalu TaC należy do najtwardszych i najbardziej ognioodpornych materiałów. Chlorek TaCl₅ służy jako półprodukt przy otrzymywaniu czystego metalu. Znany jest również azotek tantalu TaN, z którego wykonuje się cienkowarstwowe oporniki w układach scalonych.
Tantal — gdzie go spotykasz
- kondensatory
- telefony
- implanty
- narzędzia
Tantal w szkole — co trzeba wiedzieć
Tantal ma liczbę atomową 73, leży w 5 grupie i 6 okresie, w bloku d, a jego konfiguracja to [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s². Praktycznie zawsze występuje na V stopniu utlenienia, więc wzór tlenku zapisuje się jako Ta₂O₅. Na sprawdzianie tantal pojawia się najczęściej jako przykład metalu o skrajnie wysokiej temperaturze topnienia i skrajnej odporności na korozję — warto skojarzyć obie te cechy z jego mitologiczną nazwą. Uwaga na symbole: Ta to tantal, Ti to tytan, a Tl to tal, pierwiastek silnie trujący. Te trzy bardzo łatwo pomylić przy szybkim czytaniu tablicy.
Tantal — historia odkrycia
Tantal odkrył w 1802 roku szwedzki chemik Anders Gustaf Ekeberg, badając minerały ze Skandynawii. Nazwę wziął z mitologii greckiej: Tantal stał w wodzie, która uciekała mu, gdy chciał się napić — podobnie zachowywał się nowy tlenek, który zanurzony w kwasie nie chciał go w siebie przyjąć, czyli nie rozpuszczał się. Przez kolejne dziesięciolecia tantal mylono z niobem, bo oba pierwiastki występują w tych samych minerałach i są chemicznie bardzo podobne; rozdzielono je dopiero w połowie XIX wieku.
Tantal — skąd wzięła się nazwa
od Tantala z mitologii greckiej
Tantal — izotopy
tantal-181 dominuje
Tantal — bezpieczeństwo
Biozgodny; wydobycie obarczone konfliktami społecznymi.
Ciekawostki o pierwiastku Tantal
- Kondensator tantalowy mieści ogromną pojemność w ziarnku ryżu.
- Warstewka tlenku na anodowanym tantalu jest tak cienka, że rozszczepia światło i nadaje metalowi tęczowe barwy, co wykorzystuje się w biżuterii.
- Tantal zastosowano w chirurgii już w latach czterdziestych XX wieku i był jednym z pierwszych metali uznanych za w pełni biozgodne.
- Sproszkowany tantal jest piroforyczny: bardzo drobny pył potrafi zapalić się od samego kontaktu z powietrzem.
Najczęstsze pytania o pierwiastek Tantal
Jaki jest symbol chemiczny pierwiastka Tantal?
Symbol chemiczny to Ta. Nazwa łacińska brzmi Tantalum.
Jaką liczbę atomową ma Tantal?
Liczba atomowa (Z) wynosi 73, czyli w jądrze atomu jest 73 protonów. Masa atomowa to 180,95 u.
Jaka jest wartościowość pierwiastka Tantal?
Typowa wartościowość to V. Spotykane stopnie utlenienia: +5.
Jaka jest konfiguracja elektronowa pierwiastka Tantal?
Konfiguracja skrócona to [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s². Pierwiastek należy do bloku d.
Gdzie w codziennym życiu spotykamy pierwiastek Tantal?
Najczęściej: kondensatory, telefony, implanty oraz narzędzia.
← Wróć do układu okresowego · Zobacz wszystkie: Metale przejściowe · Układ okresowy do druku