Obre el menú principal

Tàntal

element químic amb nombre atòmic 73
Per a altres significats, vegeu «Tàntal (desambiguació)».

El tàntal és un element químic de nombre atòmic 73 que se situa en el grup 5 de la taula periòdica dels elements. El seu símbol és Ta.

Tàntal
73Ta
hafnitàntaltungstè
Nb

Ta

Db
Aspecte
Blau grisós

Cristalls de tàntal i un cub d'1 cm3


Línies espectrals del tàntal
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Tàntal, Ta, 73
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 56, d
Pes atòmic estàndard 180,94788
Configuració electrònica [Xe] 4f14 5d3 6s2
2, 8, 18, 32, 11, 2
Configuració electrònica de Tàntal
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
16,69 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
15 g·cm−3
Punt de fusió 3.290 K, 3.017 °C
Punt d'ebullició 5.731 K, 5.458 °C
Entalpia de fusió 36,57 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 732,8 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 25,36 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 3.297 3.597 3.957 4.395 4.939 5.634
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 5, 4, 3, 2, -1 (òxid àcid feble)
Electronegativitat 1,5 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 761 kJ·mol−1
2a: 1.500 kJ·mol−1
Radi atòmic 146 pm
Radi covalent 170±8 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara[1]
Tàntal té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
(α-Ta)
Tetragonal[1]
Tàntal té una estructura cristal·lina tetragonal
(β-Ta)
Ordenació magnètica Paramagnètic[2]
Resistivitat elèctrica (20 °C) 131 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 57,5 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 6,3 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 3.400 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 186 GPa
Mòdul de cisallament 69 GPa
Mòdul de compressibilitat 200 GPa
Coeficient de Poisson 0,34
Duresa de Mohs 6,5
Duresa de Vickers 873 MPa
Duresa de Brinell 800 MPa
Nombre CAS 7440-25-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del tàntal
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
177Ta sin 56,56 h ε 1,166 177Hf
178Ta sin 2,36 h ε 1,910 178Hf
179Ta sin 1,82 a ε 0,110 179Hf
180Ta sin 8,125 h ε 0,854 180Hf
β 0,708 180W
180mTa 0,012% >1,2×1015 a ε 0,929 180Hf
β 0,783 180W
IT 0,075 180Ta
α 2,103 176Lu
181Ta 99,988% 181Ta és estable amb 108 neutrons
182Ta sin 114,43 d β 1,814 182W
183Ta sin 5,1 d β 1,070 183W

Característiques principalsModifica

El tàntal és un metall gris, brillant, pesant, dúctil, d'alt punt de fusió, bon conductor de l'electricitat i la calor, i molt dur. És molt resistent a l'atac per àcids; es dissol emprant àcid fluorhídric, o per mitjà de fusió alcalina. És molt semblant al niobi i se sol trobar en els minerals columbita-tantalita. Es tracta d'un metall de transició rar, blau grisenc, dur, presenta brillantor metàl·lica i resisteix molt bé la corrosió.

Aconsegueix el màxim estat d'oxidació del grup: +5.

AplicacionsModifica

És fisiològicament inert, per la qual cosa, entre les seves variades aplicacions, es pot emprar per a la fabricació d'instruments quirúrgics i en implants.

Qüestions ambientalsModifica

El tàntal ha rebut molta menys atenció per part dels estidos ambiental que del d'altres geociències. Si coneixem les concentracions a l'escorça externa (UCC, en les seves sigles angleses) i la raó Nb/Ta en l'escorça externa i en minerals és perquè aquestes mesures són útils com a eines geoquímiques.[3] Els valors més recents d'UCC i de la raó Nb/Ta (p/p) en l'escorça externa són 0,92 ppm i 12,7 respectivament.[4]

Hi ha poca informació disponible sobre les concentracions de tàntal en els diferents compartiments ambientals, especialment en aigües naturals, on ni tan sols hi ha càlculs fiables de concentracions de tàntal dissolt en aigües salades i dolces.[5] S'han publicat alguns valors sobre concentracions dissoltes en oceans, però són contradictoris. Els valors per aigües dolces no són molt millors, però, en tots els casos, probablement són inferiors a 1 ng L-1, ja que les concentracions "dissoltes" en aigües naturals estan molt per sota de les capacitats analítiques actuals.[6] L'anàlisi requereix procediments de preconcentració que, de moment, no donen resultats coherents. I, en tot cas, el tàntal sembla estar present a les aigües naturals principalment com a partícules i no en forma dissolta.[5]

Els valors per a concentracions en sòls, sediments fluvials i aerosols atmosfèrics són més fàcils d'aconseguir.[5] Els valors en sòls són propera a 1 ppm i, per tant, als valors UCC, el que indica un origen detrític. Per als aerosols atmosfèrics, els valors existents són dispersos i limitats. Quan s'observa un augment en la concentració de tàntal, probablement es degui a la pèrdua d'elements més solubles en aerosols en els núvols.[7]

No s'ha detectat contaminació relacionada amb l'ús humà de l'element.[8] El tàntal sembla ser un element molt conservador en termes biogeoquímics, però el seu cicle i la seva reactivitat encara no s'entenen completament.

ReferènciesModifica

  1. 1,0 1,1 Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. «The crystal structure of β-tantalum» (en anglès). Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, 29, 5, 1973, pàg. 1170–1171. DOI: 10.1107/S0567740873004140.
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press. (anglès)
  3. Green, TH «Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processes in the crust-mantle system». Chemical Geology, 120, 3-4, 1995, pàg. 347–359. Bibcode: 1995ChGeo.120..347G. DOI: 10.1016/0009-2541(94)00145-X.
  4. Hu, Z; Gao, S «Upper crustal abundances of trace elements: a revision and update». Chemical Geology, 253, 3-4, 2008, pàg. 205. Bibcode: 2008ChGeo.253..205H. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2008.05.010.
  5. 5,0 5,1 5,2 Filella, M. «Tantalum in the environment». Earth-Science Reviews, 173, 2017, pàg. 122-140. DOI: 10.1016/j.earscirev.2017.07.002.
  6. Filella, M.; Rodushkin, I. «A concise guide for the determination of less-studied technology-critical elements (Nb, Ta, Ga, In, Ge, Te) by inductively coupled plasma mass spectrometry in environmental samples». Spectrochimica Acta Part B, 141, 2018, pàg. 80-84. DOI: 10.1016/j.sab.2018.01.004.
  7. Vlastelic, I.; et al. «The high field strength element budget of atmospheric aerosols (puy de Dôme, France)». Geochimica et Cosmochimica Acta, 167, 2015, pàg. 253–268. Bibcode: 2015GeCoA.167..253V. DOI: 10.1016/j.gca.2015.07.006.
  8. Filella, M.; Rodríguez-Murillo, JC. «Less-studied TCE: are their environmental concentrations increasing due to their use in new technologies?». Chemosphere, 182, 2017, pàg. 605-616. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.05.024. PMID: 28525874.