Tantálio
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O tántalo ou tantálio é um elemento químico de número atômico 73 ( 73 prótons e 73 elétrons ) , símbolo Ta com massa atómica 181 uma que se situa no grupo 5 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 tantálio encontra-se no estado sólido.
É encontrado no mineral tantalita. Fisiologicamente inerte, de modo que, entre suas varias aplicações, pode ser empregado para a fabricaçao de instrumentos cirúrgicos e em implantes.
Foi descoberto em 1802 por Anders G. Ekeberg em minerais provenientes da Suécia e Finlândia e isolado por Jons Berzelius em 1820..
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Tantálio, Ta, 73 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe Série química | Metal , metal de transição | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, periodo, bloco | 5, 6 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 16650 kg/m3, 6,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | Azul grisáceo |
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| Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 180,94788(2) uma | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | 145 picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 5731 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 1° Potencial de ionização | 761 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2° potencial de ionização | 1500 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Medidas no sistema SI e nas CNPT exceto onde indicado o contrário | |||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O tantálio é um metal cinzento, pesado, ductil, muito duro, resistente a corrosão por ácidos e um bom condutor de calor e eletricidade. Em temperaturas abaixo de 150°C o tantálio é quase completamente imune ao ataque químico, mesmo pela agressiva água régia. Somente é atacado pelo ácido fluorídrico, ácido que contem o ion fluoreto ou mediante fusão alcalina. O elemento tem um ponto de fusão apenas menor que o tungstênio e o rênio O eu ponto de fusão é de 3290 K, e o ponto de ebulição é de 5731 K). O tantálio tem a maior capacitância por volume entre todas as substâncias. É parecido ao nióbio, podendo ser encontrados nos minerais columbita-tantalita. Alcança o estado de oxidação máximo do grupo: +5.
[editar] Aplicações
O principal uso do tantálio 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 tantálio incluem telefones, pagers, computadores pessoais, e eletrônicos automotivos
O tantálio também é usado para produzir uma série de ligas que possuem altos pontos de fusão, alta resistência e boa ductilidade. O Tantálio de carbono , um tipo de carbeto muito duro, é usado para produzir ferramentas de cortes, furadeiras e máquinas trefiladoras. O tantálio em superligas, é usado para produzir componentes de motores de jatos, equipamentos para processos químicos, peças de mísseis e reatores nucleares. Filamentos de tantálio 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 tantálio 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.
[editar] História
O tantálio ( 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 tantálio 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 ductil 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 tantálio com 99,9% de pureza. Os filamentos feitos com o metal tantálio 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 tantálio – estar entre reagentes e não ser afetado por eles – foi a origem do seu nome.
[editar] Ocorrência
O tantálio não é encontrado livre na natureza. Ocorre principalmente no mineral tandalita ( (Fe, Mn) Ta2O6] , euxenita e outros minerais como a samarskita e a fergusonita. A tandalita é encontrado na maior parte misturado a columbita. Na crosta terrestre, o tantálio participa com 8 ppm em peso.
Minérios de tantálio são encontrados na Austrália, Brasil, Canadá, República Democrática do Congo, Moçambique, Nigéria, Portugal e Tailândia.
O tantálio quase sempre é encontrado em minerais associado ao nióbio. Diversas etapas complicadas estão envolvidas na separação destes dois elementos. Comercialmente a produção do tantálio pode seguir um dos diversos métodos:
- eletrólise do fluortantalato de potássio fundido;
- Redução do fluortantalato de potássio com sódio;
- Reagindo o carboneto de tantàlio com óxido de tantálio;
- Como subproduto da extração do estanho.
[editar] Compostos
No Laboratório Nacional de Los Alamos os cientistas desenvolveram um carbeto de tantálio ( composto de grafite ) que é um dos materiais mais duros sintetizados
Um dos compostos importantes é o pentóxido de tantálio ( 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 slentes devido ao alto índice de refração.
[editar] Isótopos
O tantálio natural é constituido 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.
[editar] Precauções
Compostos que contêm tantálio 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 tantálio podem causar tumores, e a poeira do metal é explosivo.
