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Tântalo - Ta



Número atômico 73 | Massa atômica 180,9479 | Elétrons [Xe]6s24f145d3 | Metal de transição externa |

História da descoberta |
Disponibilidade |
Produção | Propriedades |
Compostos e/ou reações |
Aplicações | Isótopos |

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História

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Da mitologia grega Tantalus (pai de Niobe). Descoberto em 1802 por Anders Gustaf Ekeberg (químico sueco), com a suposição de que tântalo e nióbio eram elementos idênticos. Isolado em 1820 por Jöns Jakob Berzelius (químico sueco).

Os primeiros pesquisadores conseguiram apenas o metal de forma impura. Werner von Bolton, em 1903, isolou pela primeira vez com razoável grau de pureza.


Disponibilidade

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Encontrado em minerais como a columbita (tântalo-niobato de ferro e manganês) e a tantalita (tantalato e niobato de ferro e manganês).


Produção

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A separação do tântalo do nióbio demanda várias e complexas etapas. Comercialmente o metal pode ser obtido por eletrólise do fluortantalato de potássio fundido, redução do fluortantalato de potássio com sódio ou reação do carboneto de tântalo com o óxido de tântalo.


Propriedades

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É um metal cinza, pesado e bastante duro. No estado puro, é dúctil e pode ser trefilado em arames finos, que são usados em filamentos para evaporar metais como o alumínio.

Tem excelente resistência à corrosão em temperaturas abaixo de 150°C. É atacado somente pelo ácido fluorídrico, por soluções ácidas contendo o íon fluoreto e por trióxido de enxofre. Álcalis o atacam de forma bastante lenta. Torna-se mais reativo em altas temperaturas.

O ponto de fusão é alto, inferior apenas aos do tungstênio e rênio. É supercondutor a −268,7°C. Filmes de óxido de tântalo são estáveis e possuem boas propriedades dielétricas.

Grandeza Valor Unidade
Massa específica do sólido 16650 kg/m3
Ponto de fusão 3017 °C
Calor de fusão 36 kJ/mol
Ponto de ebulição 5458 °C
Calor de vaporização 735 kJ/mol
Temperatura crítica s/ dado °C
Eletronegatividade 1,5 Pauling
Estados de oxidação +5 -
Resistividade elétrica 13 10−8 Ω m
Condutividade térmica 57,5 W/(m°C)
Calor específico 140 J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica 0,63 10−5 (1/°C)
Coeficiente de Poisson 0,34 -
Módulo de elasticidade 186 GPa
Velocidade do som 3400 m/s
Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado -


Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Reação com oxigênio Não ocorre em condições usuais
Reação com nitrogênio Não ocorre em condições usuais
Reação com água Não ocorre em condições usuais
Reação com halogênios Ocorre se aquecido:
2Ta + 5F2 → 2TaF5
2Ta + 5Cl2 → 2TaCl5
2Ta + 5Br2 → 2TaBr5
2Ta + 5I2 → 2TaI5
Reação com ácido Não é atacado pela maioria
Reação com base Bastante lenta em condições usuais


Aplicações - alguns exemplos

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• Capacitores eletrolíticos são provavelmente a principal aplicação. O dielétrico formado pela camada de óxido é mais fino que o de outros metais como alumínio. Isso permite elevada capacitância em pequeno volume, fator importante para equipamentos portáteis. Também em alguns resistores especiais para circuitos de áudio.

• Componente de diversas ligas caracterizadas pelo alto ponto de fusão, alta resistência e boa ductilidade.

• Em vários casos, o tântalo é um substituto mais econômico para a platina.

• Equipamentos para processamento de produtos químicos, reatores nucleares, aviões e mísseis.

• Óxido de tântalo é usado em vidros especiais, de alto índice de refração, para câmaras fotográficas.

• Partes diversas de fornos a vácuo.

• Tântalo é completamente imune aos líquidos do corpo humano e não é agressivo. Por isso tem encontrado aplicações cirúrgicas.


Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia-vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Simb % natural Massa Meia-vida Decaimento
177Ta 0 176,9445 2,356 d CE p/ 177Hf
178Ta 0 177,9458 9,29 m CE p/ 178Hf
179Ta 0 178,9459 1,8 a CE p/ 179Hf
180Ta 0 179,9475 8,15 h CE p/ 180Hf
β− p/ 180W
180Ta 0,012 179,9475 > 1,2 1015 a CE p/ 180Hf
β− p/ 180W
181Ta 99,988 180,9480 Estável -
182Ta 0 181,9502 114,43 d β− p/ 182W
183Ta 0 182,9514 5,1 d β− p/ 183W


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Referências:
WebElements periodic table. 		LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY. Periodic Table of the Elements.