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Tantale, anciennement tantale (symbole chimique Ta, numéro atomique 73) est un métal rare, bleu-gris, brillant. Il est très dur, a un point de fusion élevé et est très résistant à la corrosion.

Les condensateurs à base de tantale et de son oxyde sont largement utilisés dans les téléphones portables, les téléavertisseurs, les ordinateurs personnels et l'électronique automobile. Le tantale est également utilisé pour fabriquer des outils en carbure pour le travail des métaux et pour la production de superalliages pour les composants de moteurs à réaction, les équipements de traitement chimique, les réacteurs nucléaires et les pièces de missiles. Compte tenu de son inertie, le tantale est souvent utilisé dans les instruments chirurgicaux et les implants. Le pentoxyde de tantale est utilisé pour fabriquer du verre spécial pour les objectifs de caméra. Le carbure de tantale est utile pour fabriquer des composites extrêmement durs avec des métaux et du graphite, et ces composites sont ensuite utilisés dans des outils.

Occurrence et isolement

Le tantale se trouve principalement dans les minéraux tantalite (Fe, Mn) Ta2O6 et euxenite (Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6. La tantalite se trouve généralement mélangée à de la columbite dans un minerai appelé coltan. D'autres minéraux contenant du tantale comprennent la samarskite et la fergusonite.

Les minerais de tantale sont extraits en Éthiopie, en Australie, au Brésil, en Égypte, au Canada, en République démocratique du Congo, au Mozambique, au Nigéria, au Portugal, en Malaisie et en Thaïlande.1 L'exploitation des ressources dans les régions de conflit du Congo a soulevé des questions éthiques concernant les droits de l'homme et les espèces sauvages menacées.

Plusieurs étapes compliquées sont impliquées dans la séparation du tantale du niobium. La production commercialement viable de cet élément peut suivre l'une de plusieurs méthodes différentes, telles que: (a) l'électrolyse du fluorotantalate de potassium fondu; (b) réduction du fluorotantalate de potassium avec du sodium; ou (c) faire réagir du carbure de tantale avec de l'oxyde de tantale. Le tantale est également un sous-produit de la fusion de l'étain.

Histoire et étymologie

Le tantale a été découvert en Suède en 1802 par Anders Ekeberg et isolé en 1820 par Jöns Berzelius. De nombreux chimistes contemporains pensaient que le niobium et le tantale étaient le même élément, jusqu'à ce que les chercheurs montrent (en 1844 et 1866) que les acides niobiques et tantaliques sont des composés différents. Les premiers chercheurs ont réussi à isoler uniquement le métal impur, et le premier métal ductile relativement pur a été produit par Werner von Bolton en 1903. Des fils en tantale ont été utilisés pour les ampoules jusqu'à ce qu'il soit remplacé par du tungstène.

Le nom tantale est dérivé du personnage mythologique grec Tantalos, père de Niobe. Tantale a été puni après la mort en étant condamné à se tenir jusqu'aux genoux dans l'eau avec des fruits parfaits poussant au-dessus de sa tête, ce qui l'a éternellement «agacé». S'il se penchait pour boire l'eau, celle-ci s'écoulait au-dessous du niveau qu'il pouvait atteindre, et s'il atteignait le fruit, les branches sortaient de sa prise. Cela a été considéré comme similaire à la non-réactivité générale du tantale - il n'est pas affecté par les réactifs et est donc difficile à affiner.

Caractéristiques notables

Le tantale est un métal de transition qui se trouve dans la période six du tableau périodique, entre l'hafnium et le tungstène. De plus, il est situé dans le groupe cinq (ancien groupe 5B), juste en dessous du niobium, et ses propriétés chimiques sont similaires à celles du niobium.

Cet élément est sombre, dense, ductile, très dur et facile à fabriquer. Il est hautement conducteur de chaleur et d'électricité. Il est réputé pour sa résistance à la corrosion par les acides. À des températures inférieures à 150 ° C, il est presque complètement immunisé contre les attaques de l'aqua regia normalement agressif. Il peut être dissous avec de l'acide fluorhydrique ou des solutions acides contenant l'ion fluorure et le trioxyde de soufre, ainsi qu'avec une solution d'hydroxyde de potassium. Le point de fusion du tantale de 3 017 ° C (point d'ébullition 5 458 ° C) n'est dépassé que par les points de fusion du tungstène et du rhénium.

Isotopes

Le tantale naturel se compose de deux isotopes: le Ta-181 est un isotope stable et le Ta-180m a une demi-vie de plus de 1015 années (voir notation scientifique). De plus, de nombreux isotopes radioactifs (nombre de masses atomiques allant de 155 à 190) ont été produits artificiellement, avec des demi-vies très courtes.

Composés

  • Carbure de tantale (TaC): Cette poudre brune lourde est un matériau céramique extrêmement dur et réfractaire. Il est utile pour la fabrication de composites céramique-métal et est utilisé commercialement dans les embouts d'outils pour les outils de coupe. Il est parfois utilisé comme additif cristallin fin aux alliages de carbure de tungstène. Lorsqu'il est utilisé comme revêtement de moule, il produit une surface à faible friction. Les scientifiques du Los Alamos National Laboratory ont développé un matériau composite carbure de tantale-graphite qui est l'un des matériaux les plus durs jamais synthétisés.
  • Pentachlorure de tantale ou chlorure de tantale (V) (TaCl5): Cette poudre blanche est la principale matière première de la chimie du tantale. Il s'hydrolyse facilement et libère du HCl. Il est préparé en chauffant du tantale métallique dans du chlore. Les échantillons sont souvent contaminés par l'oxychlorure de tantale (V) (TaOCl3), formé par hydrolyse ou à partir de traces d'oxygène lors de la préparation. TaCl5 est purifié par sublimation pour donner des aiguilles blanches. Il peut former des complexes stables avec certains composés (tels que les éthers) et il peut agir comme catalyseur pour des réactions particulières.
  • Pentoxyde de tantale ou oxyde de tantale (V) (Ta2O5): Cet oxyde a un indice de réfraction élevé et une faible absorption de lumière, et est utile pour les revêtements dans les régions proche des UV aux IR du spectre. Il ne se décompose qu'au-dessus de 1470 ° C. Il est utilisé pour fabriquer des condensateurs dans l'électronique automobile, les téléphones portables et les téléavertisseurs. Il est également utilisé dans les composants à couches minces et les outils à grande vitesse. Compte tenu de son indice de réfraction élevé, il a été utilisé dans la fabrication du verre de nombreux objectifs photographiques.

Applications

Le tantale, en tant que poudre métallique, est principalement utilisé dans la production de composants électroniques, principalement des condensateurs et certaines résistances haut de gamme de qualité audio. Les condensateurs électrolytiques au tantale exploitent la tendance du tantale à former une couche de surface d'oxyde protectrice, en utilisant une feuille de tantale comme une plaque du condensateur, l'oxyde comme diélectrique (isolant électrique entre les plaques) et une solution électrolytique comme l'autre plaque. Parce que la couche diélectrique peut être très mince (plus mince que la couche similaire dans, par exemple, un condensateur électrolytique en aluminium), une capacité élevée peut être obtenue dans un petit volume. Compte tenu des avantages de taille et de poids, les condensateurs au tantale sont intéressants pour les téléphones portables, les téléavertisseurs, les ordinateurs personnels et l'électronique automobile.

Le tantale est également utilisé pour produire une variété d'alliages ductiles solides qui ont des points de fusion élevés. Allié à d'autres métaux, il est également utilisé dans la fabrication d'outils en carbure pour les équipements de travail des métaux et dans la production de superalliages pour les composants de moteurs à réaction, les équipements de traitement chimique, les réacteurs nucléaires et les pièces de missiles. Les fils et les filaments de tantale sont utilisés pour chauffer et évaporer les métaux tels que l'aluminium.

Étant donné que le tantale résiste aux attaques des fluides corporels et n'est pas irritant, il est largement utilisé dans la fabrication d'instruments et d'implants chirurgicaux. L'oxyde est utilisé pour fabriquer du verre spécial (à indice de réfraction élevé) pour les objectifs de caméra. Le métal est également utilisé pour fabriquer des pièces pour les fours à vide.

Précautions

Les composés contenant du tantale sont rarement rencontrés et le métal ne pose normalement pas de problèmes en laboratoire. Néanmoins, il doit être manipulé avec soin, en prenant les précautions habituelles de laboratoire. Il existe des preuves que les composés du tantale peuvent provoquer des tumeurs, et sa poussière métallique présente un risque d'incendie et d'explosion.

Voir également

Remarques

  1. ↑ International tantalum resources - a complete picture, à partir de 2002. Récupéré le 5 décembre 2007.

Les références

  • Chang, Raymond. 2006. Chimie. 9e éd. New York: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 0073221031
  • Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo et Manfred Bochmann. 1999. Chimie inorganique avancée. 6e éd. New York: Wiley. ISBN 0471199575
  • Fairbrother, F. 1967. La chimie du niobium et du tantale. New York: Elsevier. ASIN B0006BQA7U
  • Greenwood, N.N., et A. Earnshaw. 1998. Chimie des éléments. 2e éd. Oxford, Royaume-Uni; Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann, Elsevier Science. ISBN 0750633654
  • Tantale Laboratoire national de Los Alamos. Récupéré le 5 décembre 2007.
  • Tantale - matières premières et transformation TIC. site de l'industrie. Récupéré le 5 décembre 2007.
  • Tantale Fiche d'information sur les produits chimiques SPECTRUM. Récupéré le 5 décembre 2007.
  • Tantale WebElements.com. Récupéré le 5 décembre 2007.

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 16 novembre 2015.

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