Tântalo (elemento químico)

elemento químico com número atómico 73
Pix.gif Tântalo Stylised atom with three Bohr model orbits and stylised nucleus.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 5, 6, d
Densidade, dureza 16650 kg/m3, 6,5
Número CAS 7440-25-7
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atómica 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
177Tasintético56,56 hε1,166177Hf
178Tasintético2,36 hε1,910178Hf
179Tasintético1,82ε0,110179Hf
180Tasintético8,125 hε
β-
0,854
0,708
180Hf
180W
180mTa0,012>1,2×1015 aε
β-
γ
0,929
0,783
0,075
180Hf
180W
180Ta
182Tasintético114,43 dβ-1,814182W
183Tasintético5,1 dβ-1,070183W
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 (anteriormente chamado VB) da classificação periódica dos elementos. Trata-se de um metal de transição raro, azul grisáceo, duro, que apresenta brilho metálico, cor meio acinzentada 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 principaisEditar

O tântalo é um metal cinzento, denso, 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 o quinto maior ponto de fusão dos elementos conhecidos, perdendo apenas para o Ósmio, Rênio, Tungstênio e o Carbono. O tântalo tem a maior capacitância por volume entre todas as substâncias.

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

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.

HistóriaEditar

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.

OcorrênciaEditar

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.
Produção mundial em 2019, em toneladas por ano
1.   República Democrática do Congo 580
2.   Brasil 430
3.   Ruanda 336
4.   Nigéria 180
5.   China 76
6.   Etiópia 70
7.   Austrália 67
8.   Burundi 38
9.   Rússia 26

Fonte: USGS.

CompostosEditar

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.

IsótoposEditar

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.

PrecauçõesEditar

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 explosiva.[1]

ReferênciasEditar

Ligações externasEditar

 
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  1. «Tantálio - Ta». www.quimlab.com.br. Consultado em 4 de maio de 2017