Tântalo (elemento químico)

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.

Háfnio - Tântalo - Tungstênio Nb Ta Db       Tabela periódica
Geral
Nome, símbolo, número	Tântalo, Ta, 73
Classe Série química	Metal , metal de transição
Grupo, período, bloco	5 (VB), 6 , d
Densidade, dureza	16650 kg/m3, 6,5
Cor e aparência	Azul cinza
Propriedades atômicas
Massa atómica	180,94788(2) u
Raio médio†	145 pm
Raio atómico calculado	200 pm
Raio covalente	138 pm
Raio de van der Waals	Sem dados
Configuração electrónica	[Xe]4f14 5d3 6s2
Estado de oxidação (óxido)	5 ( levementeácido)
Estructura cristalina	Cúbica centrada no corpo
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	3290 K (3017 °C)
Ponto de ebulição	5731 K (5458 °C)
Entalpia de vaporização	743 kJ/mol
Entalpia de fusão	31,6 kJ/mol
Pressão de vapor	0,776 Pa a 3269 K
Velocidade do som	3400 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Electronegatividade	1,5 (Pauling)
Calor específico	140 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	7,61 x 106 m-1·Ω-1
Condutividade térmica	57,5 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	761 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1500 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD ED MeV PD 179Ta Sintético 1,82 a ε 0,110 179Hf 180Ta 0,012% 8,125 h ε β+ 0,854 0,708 180Hf 180W 180mTa {Sin} >1,2 x 1015 a β- ε 0,075 180W 180Hf 181Ta 99,988% Ta é estável com 108 nêutrons
Unidades SI e CNTP exceto onde indicado o contrário.

Características principais

Tântalo

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

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

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

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.

Minérios de tântalo são encontrados na Austrália, Brasil, Canadá, República Democrática do Congo, Moçambique, Nigéria, Portugal e Tailândia.

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

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

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

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

• Los Alamos National Laboratory - Tantalum

Ligações externas

• WebElements.com - Tantalum
• EnvironmentalChemistry.com - Tantalum
• Tantalum-Niobium International Study Center