Tantali

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Tantali là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Ta và số nguyên tử bằng 73.

Nó là nguyên tố hiếm, cứng, có màu xám-xanh óng ánh, là kim loại chuyển tiếp, chống ăn mòn rất tốt, thường có trong khoáng chất tantalít. Tantali được dùng trong các dụng cụ phẫu thuật và cấy ghép trong cơ thể, vì nó không phản ứng với các dịch thể.

73	hafni ← tantali → vonfram
Nb ↑ Ta ↓ Db
	Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số

tantali, Ta, 73

Phân loại

kim loại chuyển tiếp

Nhóm, Chu kỳ, Khối

5, 6, d

Khối lượng riêng, Độ cứng

16 650 kg/m³, 6,5

Bề ngoài

màu xám xanh

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử

180,9479 đ.v.

Bán kính nguyên tử (calc.)

145 (200) pm

Bán kính cộng hoá trị

138 pm

Bán kính van der Waals

? pm

Cấu hình electron

[Xe]4f¹⁴5d³6s²

e^- trên mức năng lượng

2, 8, 18, 32, 11, 2

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít)

5 (axít trung bình)

Cấu trúc tinh thể

Lập phương tâm khối

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất

rắn

Điểm nóng chảy

3.290 K (5.463 °F)

Điểm sôi

5.731 K (9.856 °F)

Thứ tự hiện tượng từ

không từ tính

Thể tích phân tử

10,85 ×10^-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

743 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

31,6 kJ/mol

Áp suất hơi

0,776 Pa tại 3.269 K

Vận tốc âm thanh

3.400 m/s tại 293,15 K

Linh tinh

Độ âm điện

1,5 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng

140 J/(kg·K)

Độ dẫn điện

7,634x10⁶ /Ω·m

Độ dẫn nhiệt

57,5 W/(m·K)

Năng lượng ion hóa

761 kJ/mol
150 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

iso	TN	t_½	DM	DE MeV	DP
¹⁷⁹Ta	Tổng hợp	1.82 năm	ε	0.110	¹⁷⁹Hf
¹⁸⁰Ta	0.012%	8.125 h	ε β⁺	0.854 0.708	¹⁸⁰Hf ¹⁸⁰W
Gần ổn định	Tổng hợp	>1.2 E15 y	β^- ε	0.075	^{¹⁸⁰W 180}Hf
¹⁸¹Ta	99.988%	Ổn định có 124 neutron

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.

[sửa] Thuộc tính

Tantali màu xám, nặng, dễ uốn, cứng, dễ gia công, chống ăn mòn bởi axít rất tốt, dẫn điện và nhiệt tốt. Ở nhiệt độ dưới 150 C Tantali không phản ứng hóa học với chất nào, ngay cả với nước cường toan, và chỉ bị ăn mòn bởi axít flohiđríc, dung dịch axít chứa iôn flo và sulfua triôxít. Nhiệt độ nóng chảy của Tantali chỉ thấp hơn vonfram và reni (chảy tại 3.290 K, sôi tại 5.731 K). Tantali có điện dung lớn nhất trong số các hóa chất dùng trong tụ điện.

[sửa] Ứng dụng

Tantali được sử dụng chủ yếu, dưới dạng bột kim loại, để tạo ra các linh kiện điện tử, như trong các tụ điện Tantali, có điện dung lớn mà kích thước nhỏ. Do kích thuớc và khối lượng nhỏ, các tụ điện Tantali được dùng nhiều trong các điện thoại di động, máy nhắn tin, máy tính cá nhân và điện tử của ôtô.
Tantali cũng được dùng để tạo ra nhiều hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao, cứng mà dễ gia công. Khi pha với các kim loại khác, nó cũng được dùng để làm các dụng cụ tôi luyện chế tạo các siêu hợp kim cho động cơ phản lực, dụng cụ thí nghiệm hóa học, lò phản ứng hạt nhân, các bộ phận của lò luyện chân không và các bộ phận của tên lửa.
Nó dẻo và có thể kéo thành sợi nhỏ, có thể dùng như dây tóc làm bốc hơi các các kim loại khác như nhôm.
Vì không phản ứng với các dung dịch trong cơ thể, và không gây dị ứng Tantali đựoc dùng nhiều để chế tạo dụng cụ phẫu thuật.
Ôxít Tantali còn được dùng để tạo kính có chiết suất cao cho thấu kính của máy quay.

[sửa] Lịch sử

Tantali (tiếng Hy Lạp là Tantalos, một nhân vật huyền thoại) được tìm thấy ở Thụy Điển năm 1802 bởi Anders Ekeberg và được chiết tách năm 1820 bởi Jöns Berzelius. Nhiều nhà hóa học thời đó đã tin là Niobi và Tantali là một nguyên tố cho mãi đến năm 1844 và 1866 khi các nghiên cứu đã cho thấy axít Niobic và Tantalic là khác nhau. Các nghiên cứu đầu tiên chỉ tạo ra được Tantali không nguyên chất và mẫu nguyên chất đầu tiên được tạo ra bởi Werner von Bolton năm 1903. Các dây tóc làm bởi Tantali được dùng cho bóng đèn cho đến khi vonfram thay thế nó.

Tên Tantali được đặt theo Tantalus, cha của Niobe trong thần thoại Hy Lạp.

[sửa] Độ phổ biến

Tantali thường có trong khoáng chất tantalít [(Fe, Mn) Ta₂O₆], euxenit, hay các khoáng chất khác như: samarskit, and fergusonit.

Quặng Tantali có ở Úc, Braxin, Canada, Congo, Mozambique, Nigeria, Bồ Đào Nha, Thái Lan...

Tantalít hay lẫn với columbit trong quặng coltan. Việc khai khoáng quặng này ở Congo đã gây nên nhiều vấn đề về quyền con người và bảo vệ môi trường thiên nhiên.

Nhiều quy trình phức tạp cần thực hiện để tách Tantali khỏi Niobi. Các phương pháp điều chế thương mại có thể gồm: điện phân hợp chất kali florotantalat nóng chảy, khử hợp chất trên bằng natri, hay bằng phản ứng giữa hợp chất Tantali Cacbua với Tantali ôxít. Tantali còn là sản phẩm phụ của tinh luyện thiếc.

[sửa] Hợp chất

Các nhà khoa học tại Los Alamos National Laboratory đã chế tạo được chất composít chứa Tantali và cacbon thuộc vào loại vật liệu cứng nhất mà mà con người tạo ra.

[sửa] Đồng vị

Tantali tự nhiên có hai đồng vị. Ta-181 là đồng vị bền còn Ta-180m là đồng vị phóng xạ chuyển hóa chậm thành chất đồng phân nguyên tử với chu kỳ bán rã khoảng 10¹⁵ năm.

[sửa] Cảnh báo

Các hợp chất chứa Tantali rất hiếm gặp, và kim loại này thường không gây nên vấn đề gì trong phòng thí nghiệm, nhưng nó vẫn nên được coi là rất độc. Có bằng chứng cho thấy hợp chất của Tantali có thể gây nên khối u, và bụi kim loại Tantali có thể gây cháy hay nổ.