Tantaal

Isotope van Tantaal
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
¹⁷⁷Ta	sin	56.56 h	e	1.166	¹⁷⁷Hf
¹⁷⁸Ta	sin	2.36 h	e	1.910	¹⁷⁸Hf
¹⁷⁹Ta	sin	1.82 j	e	0.110	¹⁷⁹Hf
¹⁸⁰Ta	sin	8.125 h	e	0.854	¹⁸⁰Hf
¹⁸⁰Ta	sin	8.125 h	ß^-	0.708	¹⁸⁰W
^180mTa	0.012%	>1.2×10¹⁵ y	e	0.929	¹⁸⁰Hf
			ß^-	0.783	¹⁸⁰W
			IO	0.075	¹⁸⁰Ta
¹⁸¹Ta	99.988%	Ta is stabiel met 108 neutrone
¹⁸²Ta	sin	114.43 d	ß^-	1.814	¹⁸²W
¹⁸³Ta	sin	5.1 d	ß^-	1.070	¹⁸³W

Portaal

Chemie

Tantaal is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ta en atoomgetal 73. Tantaal is genoem ná Tantalos, die heerser van die stad "Tantalis" in die Griekse mitologie. Tantaal is in 1802 deur Anders Gustaf Ekeberg ontdek. Die metaal het twee natuurlike isotope. Tantaal word dikwels in gevalle gebruik waar 'n uitsonderlike hoë smeltpunt benodig word.

Tantaal is 'n blink, silweragtige metaal. Dit weerstaan chemiese aanvalle by temperature onder 150 °C. Tantaal is bestand teen korrosie as gevolg van 'n oksiedfilm op sy oppervlak.^[1]

Geskiedenis

Tantaal is ontdek deur Anders G. Ekeberg in 1802, in Uppsala, Swede, in die minerale tantaliet uit Finland en yttrotantaliet uit Swede. Ongelukkig vir Ekeberg het die bekende Engelse chemikus William Wollaston in 1809 ontken dat dit 'n nuwe element was en daar het verwarring ontstaan oor verskil tussen niobium en tantaal. Dis twee elemente wat moeilik van mekaar geskei kan word. In 1846 het die Duitse mineraloog Heinrich Rose uiteindelik bewys dat tantaal en niobium verskillende elemente is en aan alle twyfel 'n einde gemaak. In 1903 het Werner von Bolton vir die eerste keer tantaalmetaal daargestel.^[2]

Voorkoms

Tantaal is die skaarsste stabiele element in ons hele sonnestelsel, met net een atoom tantaal vir elke 181 miljard atome van ander elemente. Dit maak tantaal baie minder volop as goud, of enige van die tradisionele edelmetale.^[3]

In 2022 was die prys van tantaal ongeveer 150 Amerikaanse dollar per kilogram Ta₂O₅. In 2013 was dit nog $260.-^[4]

Die vernaamste tantaalerts is tantaliet, wat ook yster, mangaan en niobium bevat, en samarskiet, wat sewe metale bevat. Nog 'n erts wat tantaal en niobium bevat, is pirochloor. Die belangrikste myngebiede is Thailand, Australië, Kongo, Brasilië, Portugal en Kanada. Die vraag na tantaal is ongeveer 2300 ton per jaar.^[1] Tantaal word veral in Australië en Suid-Amerika aangetref. Daar word beraam dat die huidige hulpbronne van tantaal binne die volgende 50 jaar uitgeput sal wees. ^[5]

Eienskappe

Tantaal is 'n seldsame oorgangsmetaal wat hoogs bestand is teen korrosie.^[4] Dit is hoogs rekbaar en kan in 'n dun draad getrek word. Die chemiese eienskappe daarvan is baie soortgelyk aan dié van niobium. In suiwer elementêre vorm het dit 'n hardheid van 200 Vickers en 'n treksterkte van 900 MPa, wat dit net so hard en amper twee keer so sterk maak as die beste staal. Sterk sure het hoegenaamd geen effek daarop nie. Selfs koningswater kan nie tantaal aanval of beskadig nie.^[3]

Tantaal is hoogs korrosiebestand as gevolg van die vorming van 'n oksiedfilm. Dit is 'n uitstekende geleier van hitte en elektrisiteit. Die metaal het 'n smeltpunt wat slegs deur wolfram en renium oorskry word. Tantaal is een van die vyf belangrikste vuurvaste metale (metale met baie hoë weerstand teen hitte en slytasie). Die ander vuurvaste metale is wolfram, molibdeen, renium en niobium.^[2]

Vervaardiging

Tantaalpoeiers kan verkry word deur kaliumfluorotantalaat te reduseer met natriummetaal:

K_{2}TaF_{7}+5Na\rightarrow Ta+NaF+2KF

Hierdie eksoterme reaksie word onder 'n inerte atmosfeer in 'n gesmelte NaCl as oplosmiddel uitgevoer. 80%-90% van tantaalpoeiers wat in kapasitors gebruik word, word op hierdie manier verkry. Daar is egter ook 'n elektrolitiese proses wat gesmelte K₂TaF₇ met KF, KCl en opgeloste Ta₂O₅ aan elektolise blootstel. Die smelt bevat die ione K⁺, Cl⁻, F⁻, TaF₈⁻, TaOF₆⁻ en TaO₂F₄⁻.^[6]

Gebruike

Tantaal word in vier gebiede aangewend: ^[1]

hoë-temperatuur toepassings, soos vliegtuigenjins;
elektriese toestelle, soos kapasitors;
sirurgiese implantate
hantering van korrosiewe chemikalieë in chemiese industrie gebruik, bv. vir hitteruilers in ketels waar sterk sure verdamp word.

Dit word selde as 'n legeringsmiddel gebruik omdat dit geneig is om metale bros te maak.

Elektronika

Tantaal het belangrike toepassings in elektroniese toerusting.^[4] Vanweë die lae mislukkingsyfer word tantaal gereeld in kapasitors in slimfone en rekenaars gebruik.^[5]

Trouringe

Tantaal het 'n unieke grys kleur wat 'n bietjie blou lyk. Die natuurlike kleur van tantaal is effens donkerder as titanium s'n, maar tantaalringe kan ook swart wees.^[5]

Tantaal is 'n hipoallergene metaal. Dit is uiters kraakbestand (anders as wolfram) en sal nie reageer ná blootstelling aan alledaagse chemikalieë, soos huishoudelike skoonmakers nie. Tantaal is ook matig krapbestand. As 'n tantaalring gekrap word, kan dit na sy oorspronklike glans teruggepoleer word.^[5]

Die omgewing

Omdat tantaaloksied baie onoplosbaar is, is daar byna geen tantaal in natuurlike waters te vinde nie. Min pogings is aangewend om die vlak daarvan in grond te meet, wat 'n reeks van 0,1 tot 3 dpm toon. Slegs klein hoeveelhede tantaal word deur plante geneem: die hoeveelheid in plantegroei oorskry selde 5 ppb.^[1]

Verwysings

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 "Tantalum -Ta". Lenntech.
↑ ^2,0 ^2,1 "Tantalum Element Facts". Chemicool.
↑ ^3,0 ^3,1 "Rare cases: The tale of tantalum". Hailwood Peters Watches.
↑ ^4,0 ^4,1 ^4,2 "Price of tantalum from 2012 to 2022". statista.
↑ ^5,0 ^5,1 ^5,2 ^5,3 Mandy Youtz (2021). "What is Tantalum?". Koser Jewelers.
↑ Oleg D. Neikov, Stanislav S. Naboychenko, Irina B. Murashova, Nikolay A. Yefimov (2019). Chapter 23 - Production of Refractory Metal Powders; in: Handbook of Non-Ferrous Metal Powders (Second Edition). Elsevier. pp. 685–755. doi:10.1016/B978-0-08-100543-9.00023-3. ISBN 9780081005439.{{cite book}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)