Tantál

A tantál a periódusos rendszer 73-as rendszámú eleme. Vegyjele Ta, nyelvújításkori neve imeny. Az átmenetifémek közé tartozik.

1802-ben Anders Ekeberg svéd természettudós fedezte fel. Nevét legfontosabb ásványáról, a tantalitról, közvetve Tantalosz görög mitológiai alak nevéből kapta.

Fizikai tulajdonságai

Szürkésfehér színű, fémesen csillogó, fém. Jól nyújtható. Tércentrált köbös rácsot alkot. Vegyületeiben általában 5 vegyértékű. Olvadáspontja igen magas, 3017 °C. Igen kemény;Vickers-keménysége 873.

Nagy tisztaságú tantál

Kémiai tulajdonságai

A tantál a vegyszereknek jól ellenáll. A halogénelemek közül a fluorral már szobahőmérsékleten is reagál, ezt a reakciót tűzjelenség kíséri. A többi halogénnel csak magasabb hőmérsékleten lép reakcióba. Szobahőmérsékleten levegőn nem változik, ha 400 °C körüli hőmérsékletre hevítik, kékes színű lesz, 600 °C körül a színe szürkésfeketére változik. Ha a fém porát kén- vagy szelénporral keverik össze, hevítve szulfiddá, illetve szeleniddé alakul. Ezek a reakciók is tűzjelenséggel járnak. Hevítés hatására szénnel, nitrogénnel és foszforral is reakcióba lép. Vörösen izzva a vizet elbontja, hidrogént fejleszt belőle. Királyvízben nem oldódik.

Előfordulása

Tantalit

A természetben elemi állapotában nem fordul elő, ásványaiban általában a nióbiummal együtt található. A földkéregben átlagos koncentrációja 0,7 mg/kg. Gazdaságilag legfontosabb ásványai oxidok; a szilikátok jelentősége alárendelt. A tantál legfontosabb ásványa a tantalit (Fe(TaO₃)₂).

Viszonylag gyakori tantáltartalmú ásványok:

• mikrolit (Na, Ca)₂Ta₂O₆(O,OH,F)
• tapiolit (Fe, Mn) (Ta,Nb)₂O₆
• ixiolit (Ta, Nb, Sn, Mn, Fe)₄O₈
• wodginit (Ta, Nb, Sn, Mn, Fe)O₂
• kolumbit Fe(NbTa)₂O₆

Ritkább, illetve kisebb tantáltartalmú ásványai:

• ittrotantalit (Y₄(Ta₂O₇)₃)
• euxenirt (Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ti, Ta)₂O₆
• struverit (Ti, Ta, Fe)O₂
• ilmenorutil Fe_x(Nb, Ta)_2x4Ti_1-xO₂

Megtalálható továbbá a szamarszkit nevű urántartalmú ásványban is.

A két elem erős geokémiai rokonsága miatt lelőhelyei gyakran a nióbiummal közösek – a Kolumbit-Tantalit érc lelőhelyeket egyszerűsítve Koltán telepeknek hívják. Ez alól a nióbium legfontosabb, karbonatitos lelőhelycsoportja kivétel. Így lelőhelyeink két alapvető genetikai csoportja:

• alkáli–peralkáli gránitokban és szienitekben;
• LCT típusú (azaz Li-, Cs- és Ta-dús) gránitokban.

A Kongói Demokratikus Köztársaságban nagy mennyiségben található tantál bányászatához kapcsolódó erőszakos cselekedetekért egyes civil szervezetek az elektronikai vállalatokat teszik felelőssé, amennyiben illegálisan, a feketepiacról szerzik be a termékeik (laptopok, mobiletelefonok) előállításához szükséges alapanyagok egy részét.

Természetvédelmi vonatkozása

A Kongói Demokratikus Köztársaságban a tantalitot egyes gorillapopulációk élőhelyén bányásszák, és ez veszélyezteti a gorillákat.

Előállítása

A tantál érceit először dúsítják, majd nátrium-hidrogén-szulfáttal vagy kálium-karbonáttal való ömlesztéssel feltárják őket. Az ércekben található tantált és nióbiumot az ömlesztés után pentoxidjaik alakjában választják el egymástól. Ezeket először hidrogén-fluoriddal és kálium-fluoriddal kezelik, majd az ekkor képződő kálium-fluoro-tantalátot (K₂[TaF₇]) frakcionált kristályosítással különítik el. Az utóbbi vegyületet vákuumkemencében nátriummal hevítik, és így tantál válik belőle szabaddá.

${\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{T}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{7}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{⟶}\mathrm{T}\mathrm{a}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{F}$

Felhasználása

Nagy kémiai ellenállóképessége miatt kémiai eszközöket és elektródákat készítenek tantálból. Fogászati fúrók, analitikai mérlegek súlyai, röntgencsövek katódjainak, töltőtollhegyeknek a készítésére használják.

Mivel a szövetek mellett jól megfér, ezért a szervezetben bennmaradó, például a csontokat megtámasztó segédeszközöket készítenek belőle.

Elterjedten használják mobiltelefonok és más elektronikus berendezések kondenzátoraihoz.

Régen izzószálakat is készítettek belőle, de ma már erre a célra a volfrámot használják.

A Galileo Jupiter-szonda SSI kamerájának CCD-érzékelőjét egy 10 mm vastag tantálréteg védte a bolygó erős magnetoszférája miatt.

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
• Nyilasi János: Szervetlen kémia
• Richard Shaw, Kathryn Goodenough et al.: Niobium–tantalum. British Geological Survey, 2011. 26 p.