Tantal (Ta)

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).

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