Eltàntal és l'element químic de símbolTa inombre atòmic 73. Se situa en el grup 5 de lataula periòdica dels elements i al 6è període. El seu símbol ésTa. És unmetall de transició molt semblant alniobi, situat just damunt a la taula periòdica, amb el qual es presenta en la majoria delsminerals que els contenen. Els minerals més important d'on se'ls extreu són els del grup de la columbita-tantalita ocoltan. Fou descobert el 1802 pel químicAnders Ekeberg. Se'n produeixen anualment unes 1 800 tones, majoritàriament a laRepública Democràtica del Congo i aRuanda. És un metall de gran importància degut a que amb ell s'han pogut miniaturitzar elscondensadors de tots elsdispositius electrònics que hom té a l'abast. Per la sevabiocompatibilitat s'empra en diversos tipus d'implants. També s'empra enaliatges que han de resistir altes temperatures i en lents d'objectius fotogràfics.
Anders Gustaf Ekeberg (1767-1813), químic de laUniversitat d'Uppsala,Suècia, comunicà el descobriment del tàntal com a nou element químic el 1802. Tot i això, quan el 1809 el químic britànicWilliam Hyde Wollaston (1776-1828) analitzà els minerals dels quals s'havia extret, conclogué que era idèntic alniobi, que havia sigut descobert pel químic anglèsCharles Hatchet el 1801 i que havia anomenatcolumbi.[3] Com a resultat de la similitud d'ambdós elements es produí confusió quant a la seva identificació. Aquests dos elements sovint es donen junts i, essent químicament molt similars, eren difícils de separar pels mètodes disponibles en el moment del descobriment.
No fou fins al 1846 que el químic alemanyHeinrich Rose (1795-1864) separà el tàntal i el niobi i demostrà de manera concloent que eren elements diferents, i tanmateix la seva mostra de tàntal encara era una mica impura, i no fou fins al 1903 que el tàntal pur pogué ser obtingut pel químic alemanyWerner von Bolton (1868-1912).[4]
El nomtàntal prové del llatí científictantalum, i aquest del llatíTantălus 'Tàntal', personatge mitològic, fill deZeus i de la nimfaPluto, castigat a patir fam i set eternament, per al·lusió a la nul·la capacitat d'absorció del tàntal quan se submergeix en àcids.[5] Tántal és el pare de la deessaNíobe, que dona nom alniobi.[6]
El tàntal és un element poc abundant a l'escorça de la Terra, només té una concentració mitjana de 2ppm, ocupant la 51a posició en quan a abundància dels elements químics. Se'l pot trobar com amineral natiu enplacers de rius i formant molts minerals en els quals hi és present en elevades proporcions. Els minerals que en contenen més d'un 75 % són:tantalcarbur 93,78 %;tantita 81,90 %;litiowodginita 80,09 %;natrotantita 76,53 %; itantalowodginita76,24 %.[7]
El tàntal se separa dels compostos de niobi perextracció de dissolvents en un procés líquid-líquid i després es redueix a pols de tàntal metàl·lic. El metall massiu es produeix mitjançant tècniques de metal·lúrgia en pols. També es pot obtenir mitjançantelectròlisi de sals fusionades o reducció de complexos fluorats amb un metall molt reactiu com elsodi.[8]
El tàntal és unmetall gris, brillant, pesant, dúctil, d'alta densitat 16,4 g/cm³, molt alts punt de fusió i d'ebullició, 3 017 °C i 5 458 °C respectivament. És bon conductor de l'electricitat i la calor, i molt dur.[6] Cristal·litza en una estructuracúbica centrada en el cos.[11]
El tàntal no reacciona amb l'aire en condicions normals degut a que la superfície del tàntal metall queda protegida per una fina capa d'òxid que evita l'oxidació de la resta del tàntal. Tampoc reacciona amb l'aigua en condicions normals.[11]
Amb els halògens el tàntal reacciona en escalfar-se per formar halurs de tàntal(5+).
Hom pot trobar composts de tàntal on el tàntal actua ambnombres d'oxidació +1, +2, +3, +4 i +5. A més dels halogenurs ja indicats hi ha descrits els següents composts: aluminur de tàntal, monoborur de tàntal, diborur de tàntal, bromur de tàntal(III), bromur de tàntal(IV),carbur de tàntal, clorur de tàntal(III), clorur de tàntal(IV), hidrur de tàntal, iodur de tàntal(IV), nitrur de tàntal, òxid de tàntal(IV), òxid de tàntal(V), selenur de tàntal(IV), silicur de tàntal, sulfur de tàntal(IV), tel·lurur de tàntal(IV).[6]
Es coneixen trenta-quatre isòtops i isòmers del tàntal, que val delnombre màssic 155 al 194, però només dos se'ls troba a la natura, el tàntal 181 que representa la pràctica totalitat (99,99 %) i el tàntal 180 metaestable, que té unperíode de semidesintegració de 7,15 × 1015 anys.[12]
La principal aplicació del tàntal és la producció decondensadors. La capacitat d'emmagatzemar electricitat en petita quantitat de metall ha permès la miniaturització de tots els dispositius electrònics, comtelèfons mòbils,videoconsoles,microprocessadors,aparells de ràdio, armes «intel·ligents»,míssils, etc., mitjançant la substitució dels clàssics condensadors d'alumini (més grossos) pels de tàntal (molt més petits).[13]
L'òxid de tàntal s'afegeix al vidre per a augmentar-ne la transparència i l'índex de refracció alhora que el fa més lleuger. Aquests vidres s'empren en la fabricació d'objectius per a lescàmeres fotogràfiques.[13]
Elcarbur de tàntal es considera més resistent que elcarbur de tungstè, i s'empra en eines de tall i en la fabricació de motors que han de treballar a altes temperatures i en un ambient corrosiu. També es fabrica instrumental quirúrgic i aparells químics amb aquest metall.[13]
Els condensadors d'alumini o de ceràmica no són una opció còmoda pels límits del cos humà. Tanmateix els condensadors de tàntal són excepcionalment fiables, altament duradors i molt petits, la qual cosa permet implantar dispositius petits i potents que els contenguin en pacients. Així elsaudiòfons implantables, el neurostimuladors i lesbombes d'insulina són possibles gràcies a aquests condensadors. L'aplicació més destacada és pels desfibril·ladors cardioversors implantables (ICDs). L'alternativa tradicional a un ICD és undesfibril·lador extern que s'ha de portar a tot arreu pel pacient. Un ICD pot lliurar 750 volts, suficients per ser eficaç fins i tot en el cos humà més gran.[14]
El recobriment natural molt prim d'òxid de tàntal(V) de les superfícies del metall és totalment inert alslíquids corporals, característica que converteix el tàntal en un material idoni per a implants quirúrgics. S'han utilitzat implants de tàntal encirurgia general i enneurocirurgia durant més de mig segle i mai s'han descrit problemes debiocompatibilitat. Les aplicacions quirúrgiques del tàntal inclouen: accessoris de substitució de maluc i genoll; monofilaments i cables desutura trenada pel tancament de la pell, tendons i reparació de nervis; làmines per aanastomosis nervioses; pinces pel lligament de vasos; grapes per acirurgia abdominal; làmines i plaques flexibles per a la cranioplàstia i altres cirurgies reconstructives.[14]
Com el tàntal és tant radiopàtic com biològicament inert també es pot utilitzar com un marcador ortopèdic en forma de bolles o perles. S'utilitzen per rastrejar objectes a l'interior d'un cos, com ara per fer un seguiment dels implants fixats en el cos. El tàntal també es pot utilitzar per revestir escuma de carboni per crear un recanvi biocompatible per a implants òssies, per exemple en implants dentals o per avèrtebres. Aquesta estructura és de 70 a 80 % porosa i un cop implantada el nou teixit biològic creix a través seu, ajudant a fixar-lo al seu lloc.[14]
El tàntal ha rebut molta poca atenció per part dels estudis ambientals. Si coneixem les concentracions a l'escorça terrestre i la raó Nb/Ta i en minerals és perquè aquestes mesures són útils com a eines geoquímiques.[15] Els valors més recents d'amdues són 0,92 ppm i 12,7 en massa, respectivament.[16]
Hi ha poca informació disponible sobre les concentracions de tàntal en els diferents compartiments ambientals, especialment en aigües naturals, on ni tan sols hi ha càlculs fiables de concentracions de tàntal dissolt en aigües salades i dolces.[17] S'han publicat alguns valors sobre concentracions dissoltes en oceans, però són contradictoris. Els valors per aigües dolces no són molt millors, però, en tots els casos, probablement són inferiors a 1 ng L–1, ja que les concentracions «dissoltes» en aigües naturals estan molt per sota de les capacitats analítiques actuals.[18] L'anàlisi requereix procediments de preconcentració que, de moment, no donen resultats coherents. I, en tot cas, el tàntal sembla estar present a les aigües naturals principalment com a partícules i no en forma dissolta.[17]
Els valors per a concentracions en sòls, sediments fluvials i aerosols atmosfèrics són més fàcils d'aconseguir.[17] Els valors en sòls són propera a 1 ppm i, per tant, als valors UCC, el que indica un origen detrític. Per als aerosols atmosfèrics, els valors existents són dispersos i limitats. Quan s'observa un augment en la concentració de tàntal, probablement es degui a la pèrdua d'elements més solubles en aerosols en els núvols.[19]
No s'ha detectat contaminació relacionada amb l'ús humà de l'element.[20] El tàntal sembla un element molt conservador en termes biogeoquímics, però el seu cicle i la seva reactivitat encara no s'entenen completament.
↑1,01,1Moseley, P. T.; Seabrook, C. J. «The crystal structure of β-tantalum» (en anglès). Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, 29, 5, 1973, pàg. 1170–1171.DOI:10.1107/S0567740873004140.
↑Filella, M.; Rodushkin, I. «A concise guide for the determination of less-studied technology-critical elements (Nb, Ta, Ga, In, Ge, Te) by inductively coupled plasma mass spectrometry in environmental samples». Spectrochimica Acta Part B, 141, 2018, pàg. 80-84.DOI:10.1016/j.sab.2018.01.004.
↑Vlastelic, I.; et al. «The high field strength element budget of atmospheric aerosols (puy de Dôme, France)». Geochimica et Cosmochimica Acta, 167, 2015, pàg. 253–268.Bibcode:2015GeCoA.167..253V.DOI:10.1016/j.gca.2015.07.006.
↑Filella, M.; Rodríguez-Murillo, JC. «Less-studied TCE: are their environmental concentrations increasing due to their use in new technologies?». Chemosphere, 182, 2017, pàg. 605-616.DOI:10.1016/j.chemosphere.2017.05.024.PMID:28525874.
-237516.jpg)
.jpg)
