Tántalo


Símbolo: Ta
Clasificación: Metales de transición Grupo 5
Número Atómico: 73
Masa Atómica: 180,948
Número de protones/electrones: 73
Número de neutrones (Isótopo 181-Ta): 108
Estructura electrónica: [Xe] 4f14 5d3 6s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 11, 2
Números de oxidación: +3, +4, +5
Electronegatividad: 1,5
Energía de ionización (kJ.mol-1): 761
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 14
Radio atómico (pm): 147
Radio iónico (pm) (carga del ion): 72(+3), 68(+4), 64(+5)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 31,4
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 753,1
Punto de Fusión (ºC):3017
Punto de Ebullición (ºC): 5458
Densidad (kg/m3): 16654; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 10,87
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Gris
Propiedades comparadas



Isótopos: Dos isótopos naturales: 180-Ta (1,2x1015 años, 0,012%), 181-Ta (99,988%). Treinta y uno isótopos inestables cuyos períodos de semidesintegración oscilan entre 10,1 milisegundos (157-Ta) y 1,82 años (179-Ta).
Descubierto en: 1802
Descubierto por: Anders Ekeberg
Fuentes: Mineral: Tantalita o tapiloita : son tantalatos de hierro y manganeso [(Fe,Mn)(Ta2O6)], junto a la columbita o mossita (del niobio), itrotantalita (Ta6Y4O21, con Er,U,Ca,Fe y otros).
Usos: Aparatos de laboratorio, condensadores eléctricos. Medicina. Lentes de cámaras.
Curiosidades sobre el elemento: Descubierto en 1802 por Ekeberg, muchos químicos pensaban que el niobio y el tántalo eran el mismo elemento hasta que Rowe, en 1844, y Marignac, en 1866, demostraron que los ácidos nióbico y tantálico eran diferentes. Los primeros investigadores sólo consiguieron obtener metal impuro. En 1903, Bolton produjo tántalo relativamente puro por primera vez. El nombre Tántalo (padre de Niobe) se eligió para indicar la dificultad de encontrar un disolvente para su óxido.
Constituye el 2x10-4% en peso de la corteza. No se encuentra en estado elemental. Sus minerales coinciden con los del niobio, del que es difícil de separar. El principal es la columbita-tantalita. Otros son los mencionados en el niobio.
La separación de tántalo y niobio es un proceso complicado que consta de varias etapas que implican la disolución con ácido fluorhídrico y la precipitación de K4(Ta4O5F14), mientras que el correspondiente compuesto de niobio queda en disolución. Partiendo de este fluorotantalato de potasio, se obtiene el elemento por varios métodos: reducción con sodio, electrólisis fundido, reacción del carburo con óxido de tántalo.
El tántalo es un metal gris, pesado y muy duro. Al tomar agua o nitrógeno se vuelve quebradizo. Cuando está puro es muy dúctil y puede estirarse en alambres finos que se usan como filamentos para evaporar metales tales como aluminio.
Su conductividad eléctrica es un 12% de la del cobre. Tiene un punto de fusión superado sólo por el del wolframio y el renio.
Por debajo de 150ºC es prácticamente inmune al ataque de la mayoría de los reactivos ya que se recubre de una capa de óxido que lo protege. Sólo es atacado por el flúor, ácido fluorhídrico y soluciones ácidas de ion fluoruro y por el SO3 libre. Es insoluble en el resto de los ácidos (incluida el agua regia), en las bases y sólo los hidróxidos alcalinos fundidos lo atacan lentamente. Pulverizado arde en el aire con facilidad. Por encima de 150 ºC reacciona con el cloro, azufre.
Se utiliza fundamentalmente para la obtención de aleaciones con propiedades tales como: alto punto de fusión, resistentes, dúctiles, inoxidables, etc.
Es un buen "getter" (afinador de vacío, es decir, para eliminar trazas de gases) a altas temperaturas (filamentos de lámparas) y las películas de óxido de tántalo son estables y tiene buenas propiedades dieléctricas, por lo que (el 60%) se emplea para fabricar condensadores electrolíticos y partes de hornos de vacío.
Otros usos incluyen equipos químicos (revestimiento, vasijas inoxidables), reactores nucleares, aviones, cohetes.
Al ser inerte a los líquidos corporales y no producir irritación se usa en la fabricación de material quirúrgico. Fabricación de pesas.
Entre sus compuestos:
El óxido de tántalo (Ta2O5) tiene un elevado índice de refracción y se emplea en la fabricación de vidrios especiales para lentes de cámaras.
El 10% del tántalo se emplea en la producción de TaC usado en sierras de cortar.
Se ha obtenido un material composite (híbrido) de grafito y carburo de tántalo que es uno de los materiales más duros que se conocen y con un punto de fusión de 3738 ºC.
Ni el tántalo ni sus combinaciones son tóxicos.
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©Antonio Jiménez