Tântalo (elemento químico)

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Pix.gif Tântalo Stylised Lithium Atom.svg
HáfnioTântaloTungstênio
Nióbio
  Cubic-body-centered.png
 
73
Ta
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Ta
Dúbnio
Tabela completaTabela estendida
Aparência
azul cinza


Monocristal de tântalo de alta pureza (99,999%), alguns fragmentos cristalinos de tântalo, e um cubo de tântalo de alta pureza (99,99%) de 1 cm3 para comparação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número Tântalo, Ta, 73
Série química Metal de transição
Grupo, período, bloco 5B, 6, d
Densidade, dureza 16650 kg/m3, 6,5
Número CAS 7440-25-7
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica 180,94788 (2) u
Raio atómico (calculado) 200 pm
Raio covalente 138 pm
Raio de Van der Waals pm
Configuração electrónica [Xe] 4f14 5d3 6s2
Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 18, 32, 11, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação 5, 4, 3, 2, -1 (levemente ácido)
Óxido
Estrutura cristalina cúbica centrada no corpo
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 3 290 K
Ponto de ebulição 5 731 K
Entalpia de fusão 31,6 kJ/mol
Entalpia de vaporização 743 kJ/mol
Temperatura crítica  K
Pressão crítica  Pa
Volume molar m3/mol
Pressão de vapor 0,776 Pa a 3269 K
Velocidade do som 3400 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie  K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 1,5
Calor específico J/(kg·K)
Condutividade elétrica S/m
Condutividade térmica 57,5 W/(m·K)
Potencial de ionização 761 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1500 kJ/mol
3º Potencial de ionização kJ/mol
4º Potencial de ionização kJ/mol
5º Potencial de ionização kJ/mol
6º Potencial de ionização kJ/mol
7º Potencial de ionização kJ/mol
8º Potencial de ionização kJ/mol
9º Potencial de ionização kJ/mol
10º Potencial de ionização kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD
MeV
177Ta sintético 56,56 h ε 1,166 177Hf
178Ta sintético 2,36 h ε 1,910 178Hf
179Ta sintético 1,82 ε 0,110 179Hf
180Ta sintético 8,125 h ε
β-
0,854
0,708
180Hf
180W
180mTa 0,012 >1,2×1015 a ε
β-
γ
0,929
0,783
0,075
180Hf
180W
180Ta
182Ta sintético 114,43 d β- 1,814 182W
183Ta sintético 5,1 d β- 1,070 183W
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O tântalo (forma preferida em Portugal e Brasil) ou tantálio é um elemento químico de número atômico 73 (73 prótons e 73 elétrons) , símbolo Ta com massa atómica 181 u que se situa no grupo 5 (VB) da classificação periódica dos elementos. Trata-se de um metal de transição raro, azul grisáceo, duro, que apresenta brilho metálico e resiste muito bem à corrosão. Na temperatura ambiente o tântalo encontra-se no estado sólido.

É encontrado no mineral tantalita. Fisiologicamente inerte, de modo que, entre suas varias aplicações, pode ser empregado para a fabricação de instrumentos cirúrgicos e em implantes.

Foi descoberto em 1802 por Anders Gustaf Ekeberg em minerais provenientes da Suécia e Finlândia e isolado por Jons Berzelius em 1820.

Características principais[editar | editar código-fonte]

O tântalo é um metal cinzento, pesado, dúctil, muito duro, resistente a corrosão por ácidos e um bom condutor de calor e eletricidade. Em temperaturas abaixo de 150 °C o tântalo é quase completamente imune ao ataque químico, mesmo pela agressiva água régia. Somente é atacado pelo ácido fluorídrico, ácido que contem o íon fluoreto ou mediante fusão alcalina. O elemento tem um ponto de fusão apenas menor que o do tungstênio e o rênio. O tântalo tem a maior capacitância por volume entre todas as substâncias.

Assemelha-se ao nióbio, podendo ser encontrados nos minerais columbita-tantalita.

Alcança o estado de oxidação máximo do grupo: +5.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

O principal uso do tântalo é como óxido , um material dielétrico, para a produção de componentes eletrônicos, principalmente capacitores, que são muito pequenos em relação a sua capacidade. Por causa desta vantagem do tamanho e do peso os principais usos para os capacitores de tântalo incluem telefones, pagers, computadores pessoais, e eletrônicos automotivos

O tântalo também é usado para produzir uma série de ligas que possuem altos pontos de fusão, alta resistência e boa ductilidade. O tântalo de carbono , um tipo de carbeto muito duro, é usado para produzir ferramentas de cortes, furadeiras e máquinas trefiladoras. O tântalo em superligas, é usado para produzir componentes de motores de jatos, equipamentos para processos químicos, peças de mísseis e reatores nucleares. Filamentos de tântalo são usados para a evaporação de outros metais como o alumínio.

Por ser não-irritante e totalmente imune à ação dos fluidos corporais, é usado extensivamente para produzir equipamentos e implantes cirúrgicos em medicina e odontologia. O óxido de tântalo é usado para elevar o índice de refração de vidros especiais para lentes de câmera. O metal também é usado para produzir peças eletrolíticas de fornalhas de vácuo.

História[editar | editar código-fonte]

O tântalo ( do grego "Tântalo", pai de "Níobe" na mitologia grega ) foi descoberto em 1802 por Anders G. Ekeberg em minerais provenientes da Suécia ( Ytterby ) e da Finlândia ( Kimito ) e isolado em 1820 por Jons Berzelius. Até 1844 muitos químicos acreditavam que o nióbio e o tântalo eram o mesmo elemento. Os pesquisadores Rowe ( 1944 ) e Jean Charles Galissard de Marignac ( 1866 ) demonstraram que os ácidos nióbico e tantálico eram compostos diferentes. Posteriormente os investigadores puderam isolar somente o metal impuro, e o primeiro metal dúctil relativamente puro foi produzido por Werner von Bolton em 1903. Em 1922, um engenheiro de uma usina de Chicago ( Estados Unidos ) conseguiu obter industrialmente o tântalo com 99,9% de pureza. Os filamentos feitos com o metal tântalo eram usados em lâmpadas incandescentes até serem substituídos pelo tungstênio.

Seu nome é derivado do carácter Tântalo, ( filho de Zeus e pai de Níobe, da mitologia grega ) que, por desagradar aos deuses, foi condenado a ficar eternamente com fome e sede mergulhado de joelhos com água até o pescoço, sob uma árvore carregada de frutos. Quando se dobrava para beber, a água drenava e, quando levantava as mãos para apanhar frutos, os galhos se moviam para fora do seu alcance. Esta similaridade com o comportamento não reativo do tântalo – estar entre reagentes e não ser afetado por eles – foi a origem do seu nome.

Ocorrência[editar | editar código-fonte]

Ocorre principalmente no mineral tantalita ( (Fe, Mn) Ta2O6] , euxenita e outros minerais como a samarskita e a fergusonita. A tantalita é encontrado na maior parte misturado a columbita. Na crosta terrestre, o tântalo participa com 8 ppm em peso.

O maior produtor de tântalo é a Austrália. Outros grandes produtores são Brasil e Canadá (como subproduto da mineração de nióbio); Tailândia e Malásia (como subproduto da mineração de cassiterita); China, Etiópia e Moçambique. Futuras fontes de abastecimento de tântalo estão sendo exploradas na Arábia Saudita, Egito, Gronelândia, Estados Unidos e Finlândia, além de países já citados acima. É estimado que o tântalo perfaça cerca de 1 ou 2 ppm da crosta terrestre, em peso.

O tântalo quase sempre é encontrado em minerais associado ao nióbio. Diversas etapas complicadas estão envolvidas na separação destes dois elementos. Comercialmente a produção do tântalo pode seguir um dos diversos métodos:

  • eletrólise do fluortantalato de potássio fundido;
  • Redução do fluortantalato de potássio com sódio;
  • Reagindo o carboneto de tântalo com óxido de tântalo;
  • Como subproduto da extração do estanho.

Compostos[editar | editar código-fonte]

No Laboratório Nacional de Los Alamos os cientistas desenvolveram um carbeto de tântalo ( composto de grafite ) que é um dos materiais mais duros sintetizados

Um dos compostos importantes é o pentóxido de tântalo ( Ta2O5 ) que por ser um material dielétrico é usado para a fabricação de capacitores utilizados em equipamentos eletrônicos e, em vidros especiais para a fabricação de lentes devido ao alto índice de refração.

Isótopos[editar | editar código-fonte]

O tântalo natural é constituído por dois isótopos. O Ta-181 é um isótopo estável, e o Ta-180m é um radioisótopo (com meia-vida acima de 1015 anos) transformando-se lentamente num isômero nuclear.

Precauções[editar | editar código-fonte]

Compostos que contêm tântalo raramente são encontrados, e o metal normalmente não causa problemas quando manuseado em laboratório, entretanto deve ser considerado como altamente tóxico Há alguma evidência que os compostos de tântalo podem causar tumores, e a poeira do metal é explosivo.

Referências[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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