טנטלום
טנטלום (באנגלית: Tantalum) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי Ta ומספרו האטומי 73.
| טונגסטן - טנטלום - הפניום | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נתונים בסיסיים | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| מספר אטומי | 73 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סמל כימי | Ta | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סדרה כימית | מתכות מעבר | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מראה | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אפור-כחול | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תכונות אטומיות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| משקל אטומי | 180.947 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה | 2, 8, 18, 32, 11, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| קונפיגורציה אלקטרונית | [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| דרגות חמצון | 2, 4, 3, 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תכונות פיזיקליות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| צפיפות | 16,650 kg/m3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מצב צבירה בטמפ' החדר | מוצק | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקודת רתיחה | 5,731K (5,457.85°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקודת התכה | 3,290K (3,016.85°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| לחץ אדים | 0.776Pa ב-3,269K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מהירות הקול | 3,400 מטר לשנייה ב-293.15K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שונות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אלקטרושליליות | 1.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| קיבול חום סגולי | 140 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מוליכות חשמלית | 7.61×10^6/m·Ω | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מוליכות חום | 57.5 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אנרגיית יינון ראשונה | 761 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| היסטוריה | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מגלה | אנדרס גוסטב אקברג | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תאריך גילוי | 1802 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקרא על שם | טנטלוס | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
תכונות
טנטלום הוא מתכת מעבר שצבעה אפור כחול, עמידה מאוד בפני קורוזיה ומוליכה טובה מאוד של חשמל וחום. בטמפרטורות הנמוכות מ-150 מעלות צלזיוס טנטלום חסין כמעט לחלוטין בפני חומרים כימיים ואפילו בפני מי מלח. החומצה היחידה שיכולה לתקוף טנטלום היא חומצה פלואורית (HF).
שימושים
השימוש העיקרי של טנטלום הוא בצורה של תחמוצת טנטלום, המשמשת בייצור רכיבים אלקטרוניים, בעיקר בתור התווך הדיאלקטרי בקבלים, עבור ציוד אלקטרוני מסוגים שונים כולל טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים. רכיבים אלקטרוניים נוספים המשתמשים בטנטלום הם מסננים, זכרונות DRAM ומסכי LCD.[1]
שימוש נוסף של טנטלום הוא בייצור סגסוגות בעלות נקודת התכה גבוהה במיוחד. יחד עם מתכות אחרות, לטנטלום תפקיד בייצור קרבידים, סגסוגות על לרכיבי מנועי סילון, חלקי טילים ועוד. בתעשייה הכימית משמש הטנטלום לייצור מחליפי חום, בטנות כורים וצנורות.
בזכות עמידותו בפני חומרים רבים, טנטלום מתפקד כרכיב שתלים בגוף.
בשנת 1980 שימש 55% מהטנטלום לייצור קבלים אלקטרוליטיים, 30% לייצור חודים נוקשים לכלי עבודה כמו מקדחים, 9% לתעשייה הכימית ו-6% לסגסוגות בעלות נקודת התכה גבוהה במיוחד.[2]
בין השנים 1902-1910, יוצרו נורות להט עם חוט להט מטנטלום כחלופה יעילה לנורות להט עם חוט להט מפחם.[3]
היסטוריה
הטנטלום נתגלה על ידי הכימאי השוודי אנדרס אקברג (Anders Ekeberg) ב-1802 ובודד לראשונה על ידי הכימאי השוודי יונס יעקב ברצליוס (Jöns Berzelius). רבים מבין הכימאים בתקופה זו האמינו כי ניוביום וטנטלום הם אותו יסוד, עד שב-1846 הפריד היינריך רוז את הטנטלום מהניוביום והוכיח שהם שונים.[4] מאוחר יותר, ב-1866 הציע מריגנאק שיטה יעילה להפריד ביניהם ופתח הפתח לניצול תעשייתי של הטנטלום והניוביום.[5] החוקרים הראשונים הצליחו להפיק רק מתכת שאינה טהורה. הראשון שהצליח לזקק טנטלום טהור היה ורנר פון בולטון (Werner von Bolton) ב-1903. תיילים מהמתכת טנטלום שימשו בנורות ליבון עד שהמתכת טונגסטן החליפה אותה בתפקיד זה.[3]
מקור השם ליסוד הוא טנטלוס, אביה של ניובה, דמות מהמיתולוגיה היוונית, שנענש לאחר מותו לעמוד במים עד ברכיו כשפירות גדלים מעל ראשו. טנטלום קרוי על שם טנטלוס בשל הקושי הניכר בזיקוקו.
צורה בטבע
בטבע, טנטלום מופיע בעיקר במינרלים כמו טנטליט Fe, Mn)Ta2O6), קולטן, אוקסניט וסמרסקיט.
כלכלה
המקורות העיקריים לטנטלום הם מחצבי קולטן ותוצרת לוואי מעיבוד של סיגי בדיל. בשנות ה-70 של המאה ה-20 היה קצב הייצור העולמי השנתי של טנטלום בין 700–1,000 טון. לטנטלום אין בורסה מרכזית בה הוא נסחר ועל כן קשה להעריך במדויק את מחירו. באופן כללי הטנטליט נסחר סביב ה-40$ לק"ג אולם המחיר חווה מספר עליות תלולות וצניחות עוקבות: בסוף שנות ה-70, בשנת 1988 ובשנת 2000. עליות המחירים הביאו לחסכון ולשימוש בתחליפים.[6][7]
אוסטרליה היא המקור העיקרי למינרלים עשירים בתחמוצת טנטלום. היצרן הגדול ביותר "Sons of Gwalia" מפעיל באוסטרליה שני מכרות המספקים כ-50% מהתצרוכת העולמית לטנטלום.[8] את המינרלים המכילים טנטלום כורים גם בקנדה, בברזיל, בסין וברפובליקה הדמוקרטית של קונגו (שבה מצויים כ-80% מהעתודות הידועות בעולם). גם תאילנד ומלזיה הן יצואניות של מינרלי טנטלום, המתקבלים במדינות אלה כמוצר לוואי של תהליך הכרייה והפקת הבדיל.
עיקר האספקה מיבשת אפריקה מגיע מהאזורים המזרחיים של הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו. מקומות נוספים שבהם כורים מינרלים עשירים בטנטלום הם אתיופיה, ניגריה, זימבבואה, מוזמביק, נמיביה, דרום אפריקה ומצרים.
אמצעי זהירות
טנטלום מתכתי לא גורם לבעיות בשימוש מסחרי במעבדות, אך ישנן עדויות לכך שתרכובות טנטלום יכולות לגרום לגידולים בגוף ולכן יש לטפל בהן בהתאם.
למרות זאת, לטנטלום שימוש בהשתלות בגוף, מכיוון שהוא לא מגיב עם נוזלים בגוף.
קישורים חיצוניים
- טנטלום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
- טנטלום ב-Webelements (אנגלית)