Struktura tantalusa, lastnosti, uporabe, pridobivanje

On Tantalo, poznan tudi kot Tantalio, Je prehodna kovina, katere kemični simbol je ta. Je temna, kovinska svetlost, duktilna, podivljiva, trda in visoka gostota. Morda je njegova najbolj značilna značilnost njegova odpornost na večino kemičnih spojin.

Tantalus je leta 1802 odkril švedski kemik Anders Gustaf Ekenberg, ki so v spomin na grški Mygo tantološki značaj dodelili ime, ki ga je povezal z mamljivim problemom, da bi raztapljali kovinske okside v kislini.

Tantalo kovinski fragmenti. Vir: Hi-res slike kemičnih elementov, cc do 3.0, prek Wikimedia Commons

Ker pa sta bila Tantalo in Niobium zelo podobna kovine, se je mislilo, da je Ekenberg izoliral Niobium. Toda leta 1844 je nemški kemik Heinrich Rose pokazal, da sta Niobium in Tantal različni kovini, ki zaslužijo Ekenbergu za svoje odkritje.

Tantalus je kovina, katere glavni pripomoček je v izdelavi kondenzatorjev majhnih velikosti, ki se uporabljajo v mobilnih telefonih, prenosnih računalnikih, elektronskih kamerah itd. Tudi Tantalus se uporablja v medicinske namene v kostnih vsadkih in pri popravilu lobanjskih kosti.

Veliko njihovih rud se nahaja v središču afriške celine. Njegova pridobitev je pomenila oborožene konflikte med več državami, ki se borijo za kamnolome, iz katerih se pridobivajo minerali Tantalo. Zato lahko rečemo, da je ena najbolj nasprotujočih si kovin sodobne dobe, kar zadeva njegovo pridobivanje in trženje.

[TOC]

Struktura tantalusa

Tantal lahko sprejme pri sobni temperaturi dve kristalni strukturi: kubični centrirani v telesu (BCC), ki je označen kot faza α (α-TA) in odgovoren za njegovo duktilnost; in tetragonalni ali fazni β (β-TA), ki je metastabilna, zagotavlja trdoto in se pretvori v α fazo, ko se kristali segrejejo med 750-775 ° C.

Nekateri viri poročajo tudi o obstoju tretje kristalne strukture: kubični centriran na obraze (FCC), ki se šteje za nepravilno in jih je bilo mogoče opaziti le v zelo tankih listih Tantalusa. Tako ta struktura (FCC-TA) pove, kako tretja alotropna.

Elektronska konfiguracija

Tantalus ima naslednjo elektronsko konfiguracijo:

[Xe] 4f¹⁴ 5 d³ 6s²

4F orbitalni elektroni so zelo "znotraj" tantalnega atoma glede na energijo; to pomeni, da ne sodelujejo v nobeni od svojih kemičnih reakcij. Zato lahko Tantal uporabi samo elektrone 5D in 6S orbital, da jih izgubi in spremeni v katione, tako da bodo v interakciji z drugimi atomi ali anioni, da izvirajo iz njihovih spojin.

Vam lahko postreže: kalijev nitrat (KNO3)

Ko Tantalo izgubi pet elektronov teh 5D in 6s orbital, postane pentavalentni kation ta⁵⁺, kar je zelo stabilno v elektronski obliki; značilno, da dejansko deli z vašimi kolegi V⁵⁺ In mo⁵⁺. To je razlog, da so tantalne (v) ali +5 spojine najpogostejše za to kovino.

Lastnosti tantalusa

Fizični videz

Je svetla, a temna kovina in ki lahko predstavlja nekaj modrikastih ali vijoličnih visosov. Te obarvanja so posledica plasti z različno debelino njihovega oksida, ki pokrivajo kovinsko površino.

Kosi tantalusa so zelo duktilni in popravni, čeprav so odvisno od njihovega pridobitvenega postopka lahko tudi zelo trdi in krhki.

Je dober prevodnik električne energije in toplote. Ima zelo visoko tališče (3017 ° C), ki jo presegajo le volframo, renio in osmium. Poleg tega je ena redkih ognjevzdržnih kovin; to pomeni, da je zelo odporen na toploto in obrabo.

Tantal ima dve alotropni obliki: alfa, duktilna in mehka; in beta, trda in krhka. To je korozijska kovinska kovina zaradi oksidnega filma, ki ga pokriva. Tantalus v obliki prahu lahko spontano strelja v zrak.

Atomska številka

73

Molarna masa

180.947 g/mol

Tališče

3017 ° C

Vrelišče

5458 ° C

Gostota

16.69 g/cm³

Fuzijska toplota

36.57 kJ/mol

Toplota za uparjanje

753 kJ/mol

Molarna kalorična sposobnost

25.36 J/(mol · k)

točka vžiga

> 250 ° C

Lomni količnik

2.05

Trdota

6.5 na lestvici MOHS

Stanja oksidacije

Tantalo atomi lahko sodelujejo v svojih spojinah z naslednjimi oksidacijskimi stanji: -3, -1, +1, +2, +3, +4 in +5, pri čemer so slednji najbolj prevladujoči. Zato so tantalne (v) ali +5 spojine (v) pogostejše in stabilne (TA⁵⁺).

Elektronegativnost

1.5 Pauling lestvica.

Ionizacijske energije

Prvi: 761 kJ/mol

Drugi: 1500 kJ/mol

Reaktivnost

Tantal pri temperaturah pod 150 ° C je ena najbolj kemičnih ali nižjih reaktivnih kovin. Pri temperaturi okolice ga ne napadejo razredčene ali koncentrirane kisline, celo odporne na delovanje kraljeve vode. Raztopi se lahko le s fluorhorično kislino.

Tantalusa ne napade večina alkalij, raztopljenih v vodi, ampak staljeni alkaliji in kalijev hidroksid. Pri visokih temperaturah lahko reagira s fluorom, klorom in kisikom.

Vam lahko služi: kvantitativna analiza v kemiji: meritve, priprava

Tantalus je oksidiran, da tvori pentoksid (ta₂Tudi₅), spojina, ki ima več aplikacij. Nitruro in Tantalo karbid sta spojina velike trdote, ki se uporabljajo pri rezalnih orodjih. Poleg tega je tantal lahko del nekaterih organometalnih spojin, kot so: pentametiltalo, ta (ch₃)₅.

Prijave

Kosi, ki se uporabljajo v električni energiji in elektroniki

Kondenzator tantalo v elektronskem vezju. Vir: EPOP, javna domena, prek Wikimedia Commons

Kondenzatorji ali kondenzatorji, zgrajeni s Tantalo, imajo večjo vrednost razmerja med kapacitivnostjo in prostornino, ki jo ima vsaka druga vrsta kondenzatorja, kar omogoča uporabo v instrumentih, ki imajo mikrocirne; kot so mobilni telefoni, prenosni računalniki, elektronske kamere itd.

Tantalus je bil uporabljen pri proizvodnji ultra -visokih frekvenčnih elektronov za radijske oddajnike. Tantalo reagira z dušikom in kisikom, ki pomagajo ohraniti visoko praznino v ceveh, potrebne, ko se uporabljajo notranji kosi, kot so žar in plošče.

Uporablja se tudi za izdelavo elektrod za neonske luči in usmernike AC/DC. Tantalus se zaradi svoje duktilnosti uporablja za izdelavo zelo tankih žic, ki se uporabljajo pri izhlapevanju aluminija.

Odlični koščki trdote

Tantalus je trda in odporna kovina, zato je bila v obliki karbida, v kovinskem delu in delovnem orodju, uporabljena v obliki karbida. Uporabljali so ga tudi pri izdelavi reakcijskih motorjev, jedrskih reaktorjev, raketnih delov, turbinskih lopatic in tapasov letala.

Kemični članki z visokim odmevom

Ker je tantalus inerten.

Poleg tega se zaradi visoke talilne in oksidacijske odpornosti uporablja pri izdelavi lončkov za destilacije v vakuumskih petih.

Medicinske uporabe

Tantalus je kovina, ki ne nalete in odporna na telesne tekočine, zato je bila uporabljena v ortopedskih kostnih vsadkih; In poleg tega so bili zaradi svoje pobožnosti zgrajeni kovinski listi, ki se uporabljajo pri popravilu poškodovanih delov lobanje. Ti listi se uporabljajo tudi v povezavi raztrganih živcev.

Tantalus se uporablja pri izdelavi trabekularne kovine, ki je podobna kostnemu materialu in se približa njegovim fizikalnim lastnostim. Njegova trabekularna in porozna konfiguracija daje prednost tvorbi kosti in hitrega infiltracije tkiv.

Lahko vam služi: perklorna kislina: formula, značilnosti in uporabe

Ta postopek ima uporabo v artroplastiki kolkov in kolena ter pri zdravljenju nekroze kostne tkiva glave stegnenice.

Hyalurorano je gel, ki se uporablja za prevoz zdravil skozi perkutani kateter. Tantalus je vgrajen v gel, da bi bil neprozoren za X -roje in opazi njen vstop v telo.

Prav tako je bil raziskan Tantal za preprečevanje osteoartritisa in mladostniške idiopatske skolioze.

Drugi

Tantalus se v industriji Cauchera uporablja kot katalizator v sintezi butadiena. Uporablja se tudi pri izdelavi svinčnikov, analitičnih lestvic ter kirurških in zobnih instrumentov pri zamenjavi platine.

Tantalusov oksid se uporablja pri izdelavi visokega indeksa loma za objektive kamere.

Pridobivanje

Tantalus ima v Zemljini skorji obilje med 1 in 2 ppm, ki ni v svobodnem stanju. Komercialno se izkorišča iz minerala Tantalita, čeprav ga najdemo tudi v Columbita in Coltánu.

Mineral do drobljenja je izcedna vožnja s fluorhorhorično kislino, pomešano z žveplovo ali klorovodikovo kislino₂[TAF₇]. Ta kompleks se z uporabo organskih topil podvrže ekstrakciji tekočine-tekočine.

H₂[TAF₇] Kalijev fluorid se zdravi za proizvodnjo kalijevega niharja, k₂[TAF₇], ki se s kovinskim natrijem končno zmanjša s segrevanjem v električni pečici in tako pridobiva kovinski tantalus.

Izotopi

Tantalus ima skupno 38 izotopov, od katerih je mogoče samo šteti za stabilne: ¹⁸¹Ta. Ta izotop ima obilje 99.98 % Tantalusa, medtem ko 0.12% preostalih predstavlja ^180mTa.

Izotop z najmanj polovico je ¹⁹¹TA, z vrednostjo, večjo od 300 nanosekund; Medtem ko je tisti z največjo polovico življenja že prej ^180mTa 2.0 · 10¹⁶ . Del radioaktivnega razpada nastane z elektronskim zajemanjem in emisiji α in β delcev^-.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Wikipedija. (2020). Tantalum. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Doktor. Doug Stewart. (2020). Dejstva o elementih Tantalum. Okrevano od: Chemicool.com
4. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Tantalum. Pubchem Element Povzetek za AtomicNumber 73. Okrevano od: pubchem.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
5. Royal Society of Chemistry. (2020). Tantalum. Okrevano od: RSC.org
6. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (2020). Tantalum. Okrevano od: Britannica.com
7. Lentech b.V. (2020). Tantalum. Okrevano od: Lentech.com
8. Jefferson Lab Resource. (2020). Izotopi elementa tontalum. Okrevano od: izobraževanje.Jlab.org