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Tantalioanteriormente tantalio (símbolo químico Ejército de reserva, número atómico 73) es un metal raro, gris azulado y brillante. Es muy duro, tiene un alto punto de fusión y es altamente resistente a la corrosión.

Los condensadores fabricados con tantalio y su óxido son ampliamente utilizados en teléfonos portátiles, buscapersonas, computadoras personales y electrónica automotriz. El tantalio también se usa para fabricar herramientas de carburo para el trabajo del metal y para la producción de superaleaciones para componentes de motores a reacción, equipos de procesos químicos, reactores nucleares y piezas de misiles. Dada su inercia, el tantalio se usa a menudo en instrumentos quirúrgicos e implantes. El pentóxido de tantalio se usa para hacer vidrio especial para lentes de cámara. El carburo de tantalio es útil para fabricar compuestos extremadamente duros con metales y grafito, y estos compuestos se utilizan en brocas para herramientas.

Ocurrencia y aislamiento

El tantalio ocurre principalmente en los minerales tantalita (Fe, Mn) Ta2O6 y euxenita (Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6. La tantalita generalmente se encuentra mezclada con columbita en un mineral llamado coltán. Otros minerales que contienen tantalio incluyen samarskita y fergusonita.

Los minerales de tantalio se extraen en Etiopía, Australia, Brasil, Egipto, Canadá, la República Democrática del Congo, Mozambique, Nigeria, Portugal, Malasia y Tailandia.1 La explotación de los recursos en las regiones en conflicto del Congo ha planteado cuestiones éticas sobre los derechos humanos y la vida silvestre en peligro de extinción.

Varios pasos complicados están involucrados en la separación del tantalio del niobio. La producción comercialmente viable de este elemento puede seguir uno de varios métodos diferentes, tales como: (a) electrólisis de fluorotantalato de potasio fundido; (b) reducción de fluorotantalato de potasio con sodio; o (c) hacer reaccionar el carburo de tantalio con óxido de tantalio. El tantalio también es un subproducto de la fundición de estaño.

Historia y etimologia

El tantalio fue descubierto en Suecia en 1802 por Anders Ekeberg y aislado en 1820 por Jöns Berzelius. Muchos químicos contemporáneos creían que el niobio y el tantalio eran el mismo elemento, hasta que los investigadores demostraron (en 1844 y 1866) que los ácidos niobico y tantalico son compuestos diferentes. Los primeros investigadores pudieron aislar solo el metal impuro, y el primer metal dúctil relativamente puro fue producido por Werner von Bolton en 1903. Los alambres hechos con metal de tantalio se usaron para bombillas hasta que fue reemplazado por tungsteno.

El nombre de tantalio se deriva del personaje mitológico griego Tantalos, padre de Niobe. Tántalo fue castigado después de la muerte al ser condenado a permanecer de pie hasta las rodillas en el agua con fruta perfecta creciendo por encima de su cabeza, los cuales eternamente lo "tentaron". Si se inclinaba para beber el agua, se escurría por debajo del nivel que podía alcanzar, y si alcanzaba la fruta, las ramas se movían fuera de su alcance. Esto se consideró similar a la falta de reactividad general del tántalo: no se ve afectada por los reactivos y, por lo tanto, es difícil de refinar.

Características notables

El tantalio es un metal de transición que se encuentra en el período seis de la tabla periódica, entre el hafnio y el tungsteno. Además, se encuentra en el grupo cinco (antiguo grupo 5B), justo debajo del niobio, y sus propiedades químicas son similares a las del niobio.

Este elemento es oscuro, denso, dúctil, muy duro y fácil de fabricar. Es altamente conductor de calor y electricidad. Es conocido por su resistencia a la corrosión por ácidos. A temperaturas inferiores a 150 ° C, es casi completamente inmune al ataque de la aqua regia normalmente agresiva. Se puede disolver con ácido fluorhídrico o soluciones ácidas que contienen el ion fluoruro y el trióxido de azufre, así como con una solución de hidróxido de potasio. El punto de fusión del tantalio de 3.017 ° C (punto de ebullición 5.458 ° C) solo se supera por los puntos de fusión del tungsteno y el renio.

Isótopos

El tantalio natural consta de dos isótopos: Ta-181 es un isótopo estable y Ta-180m tiene una vida media de más de 1015 años (ver notación científica). Además, numerosos isótopos radiactivos (números de masa atómica que van desde 155 a 190) se han producido artificialmente, con vidas medias muy cortas.

Compuestos

  • Carburo de tantalio (TaC): este polvo marrón pesado es un material cerámico extremadamente duro y refractario. Es útil para hacer compuestos de metal y cerámica y se utiliza comercialmente en brocas para herramientas de corte. A veces se usa como un aditivo cristalino fino para aleaciones de carburo de tungsteno. Cuando se usa como recubrimiento de molde, produce una superficie de baja fricción. Los científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos han desarrollado un material compuesto de carburo de grafito de tantalio que es uno de los materiales más duros sintetizados.
  • Pentacloruro de tantalio o cloruro de tantalio (V) (TaCl5): Este polvo blanco es el principal material de partida en la química del tantalio. Se hidroliza fácilmente y libera HCl. Se prepara calentando metal de tantalio en cloro. Las muestras a menudo están contaminadas con oxicloruro de tantalio (V) (TaOCl3), formado por hidrólisis o por trazas de oxígeno durante la preparación. TaCl5 Se purifica por sublimación para dar agujas blancas. Puede formar complejos estables con algunos compuestos (como los éteres) y puede actuar como catalizador para reacciones particulares.
  • Pentóxido de tantalio o óxido de tantalio (V) (Ejército de reserva2O5): Este óxido tiene un alto índice de refracción y baja absorción de luz, y es útil para recubrimientos en las regiones del espectro cercanas a los rayos UV a IR. Se descompone solo por encima de 1470 ° C. Se utiliza para fabricar condensadores en electrónica automotriz, teléfonos celulares y buscapersonas. También se utiliza en componentes de película delgada y herramientas de alta velocidad. Dado su alto índice de refracción, se ha utilizado en la fabricación del vidrio de muchas lentes fotográficas.

Aplicaciones

El uso principal del tántalo, como el polvo de metal, es en la producción de componentes electrónicos, principalmente condensadores y algunas resistencias de audio de alta gama. Los condensadores electrolíticos de tantalio explotan la tendencia del tantalio a formar una capa protectora de superficie de óxido, utilizando papel de tantalio como una placa del condensador, el óxido como el dieléctrico (aislante eléctrico entre placas) y una solución electrolítica como la otra placa. Debido a que la capa dieléctrica puede ser muy delgada (más delgada que la capa similar en, por ejemplo, un condensador electrolítico de aluminio), se puede lograr una alta capacitancia en un volumen pequeño. Dadas las ventajas de tamaño y peso, los condensadores de tantalio son atractivos para teléfonos portátiles, buscapersonas, computadoras personales y electrónica automotriz.

El tantalio también se usa para producir una variedad de aleaciones dúctiles fuertes que tienen altos puntos de fusión. Aleado con otros metales, también se utiliza en la fabricación de herramientas de carburo para equipos de metalurgia y en la producción de superaleaciones para componentes de motores a reacción, equipos de procesos químicos, reactores nucleares y piezas de misiles. Los alambres y filamentos de tantalio se usan para calentar y evaporar metales como el aluminio.

Dado que el tántalo resiste el ataque de los fluidos corporales y no irrita, es ampliamente utilizado en la fabricación de instrumentos quirúrgicos e implantes. El óxido se usa para hacer vidrio especial (con alto índice de refracción) para lentes de cámara. El metal también se utiliza para fabricar piezas para hornos de vacío.

Precauciones

Los compuestos que contienen tantalio rara vez se encuentran, y el metal normalmente no causa problemas en el laboratorio. No obstante, debe manejarse con cuidado, tomando las precauciones de laboratorio habituales. Existe alguna evidencia de que los compuestos de tantalio pueden causar tumores, y su polvo metálico es un peligro de incendio y explosión.

Ver también

Notas

  1. ↑ Recursos internacionales de tantalio: una imagen completa, a partir de 2002. Consultado el 5 de diciembre de 2007.

Referencias

  • Chang, Raymond. 2006 Química. Novena ed. Nueva York: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 0073221031
  • Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo y Manfred Bochmann. 1999 Química Inorgánica Avanzada. 6ta ed. Nueva York: Wiley. ISBN 0471199575
  • Fairbrother, F. 1967. La química del niobio y el tantalio. Nueva York: Elsevier. ASIN B0006BQA7U
  • Greenwood, N.N. y A. Earnshaw. 1998. Quimica de los elementos. 2da ed. Oxford, Reino Unido; Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann, Elsevier Science. ISBN 0750633654
  • Tantalio Laboratorio Nacional de Los Alamos. Consultado el 5 de diciembre de 2007.
  • Tantalio - materias primas y procesamiento TIC. sitio de la industria. Consultado el 5 de diciembre de 2007.
  • Tantalio Hoja de datos químicos de SPECTRUM. Consultado el 5 de diciembre de 2007.
  • Tantalio WebElements.com. Consultado el 5 de diciembre de 2007.

Enlaces externos

Todos los enlaces recuperados el 16 de noviembre de 2015.

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