موسوعة الكيمياء - قائمة العناصر : التانتالوم أو التنتالوم



التانتالوم

التنتالوم Tantalum (IPA: /ˈtæntələm/) (كان اسمه في السابق تنتاليوم tantalium, IPA: /ˌtænˈtæliəm/) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري رمزه Ta ورقمه الذري 73. وكفلز انتقالي نادر، صلد، حراري، أزرق-رمادي، لماع، فإن التنتالوم شديد المقاومة للتآكل ويتواجد في الطبيعة في معدن تنتاليت. العنصر سـُمي على اسم الملك اليوناني الأسطوري تنتالوس.

صفات عامة

سلاسل كيميائية : فلزات انتقالية

 المجموعة 5,

 الدورة 6,

 d المستوى الفرعى

 المظهرأزرق رمادي

عدد الإلكترونات لكل مستوى 2, 8, 18, 32, 11, 2

خصائصه

التنتالوم غامق اللون، كثيف، مطيلي، شديد الصلابة، سهل التصنيع، وهو موصل جيد للحرارة والكهرباء. ويشتهر الفلز بمقاومته التآكل بفعل الأحماض; بل في الحقيقة, عند درجات الحرارة تحت 150 °م فالتنتالوم يكاد يكون ذو مناعة تامة حتى لهجمات الماء الملكي العدائية في المعتاد. ويمكن أن يـُذاب في حمض الهيدروفلوريك أو المحاليل الحمضية المحتوية على أيون الفلوريد وثالث أكسيد الكبريت, وكذلك في محلول هيدروكسيد الپوتاسيوم. نقطة انصهار التنتالوم العالية عند 2996 °م (ونقطة غليانه عند 5458 °م) لا يفوقها سوى التنگستن ورنيوم في الفلزات والكربون.

هو معدن بلون رمادي، كثافته 69, 16غ/سم3. ينصهر في الدرجة 2996ْس ويغلي في الدرجة 4100ْس وقيمه الاتحادية (2-3-4-5). ومقاومته الكهربائية (4-12) ميكروأوم/سم في الدرجة 18ْس. وهو معدن قاسٍ جداً وقابل للطرق والسحب. لا يتأثر بالحموض، ما عدا حمض فلور الماء HF، ولا يتأثر بمحلولات القلويات إلا أنه يتأثر قليلاً بالقلويات المصهورة. ويتفاعل مع الفلور والكلور ويتفاعل كذلك مع الأوكسجين بالحرارة. وإذا سخن بوجود الهواء إلى الدرجة 400ْس يصبح لونه أزرق، وإلى الدرجة 600ْس يصبح لونه رمادياً مسوداً، ويحترق متحولاً إلى خامس أكسيد التنتال (Ta2O5).

استخداماته

الاستخدام الرئيسي للتنتالوم، كمسحوق فلز، هو في انتاج مكونات إلكترونية, أساساً مكثفات وبعض المقاومات عالية القدرة مكثفات التحليل الكهربي من التنتالوم تستغل ميل التنتالوم لتشكيل طبقة سطحية أكسيدية واقية, فباستخدام مسحوق التنتالوم, مضغوطاً في شكل كريات, كأحد "ألواح" المكثف, والأكسيد كعازل كهربي, ومحلول تحليل كهربائي أو مادة صلبة موصلة "كاللوح" الآخر. بسبب أن الطبقة العازلة يمكن أن تكون رقيقة جداً (أرق من طبقة مماثلة في, على سبيل المثال, مكثف تحليل كهربي من الألومنيوم), فإن سعة كهربائية عالية يمكن تحقيقها في حجم صغير. وبسبب مزايا الحجم والوزن , فمكثفات التنتالوم لهم جاذبية كبيرة للهواتف النقالة والحواسب المحمولة وإلكترونيات السيارات.

ويستخدم التنتالوم أيضاً في انتاج مختلف السبائك التي تحتاج بالإضافة إلى نقاط انصهار عالية القوة والمطيلية. فإذا ما سـُبـِك مع فلزات أخرى, فإنه يستخدم أيضاً في صناعة أدوات من الكربيد في آلات تشغيل المعادن وفي انتاج السبائك الفائقةsuperalloys لمكونات المحركات النفاثة, ومعدات العمليات الكيميائية, المفاعلات النووية, أجزاء الصواريخ. وبسبب مطيليته, فيمكن سحب التنتالوم في أسلاك رفيعة أو شعيرات, تستعمل في تبخير الفلزات مثل الألومنيوم.

وبسبب مقاومته لهجمات سوائل الجسم البشري ولكونها غير مـُهـَيـِّجة, يكثر استعمال التنتالوم في صناعة معدات الجراحة والأجهزة المزروعة في الجسم البشري. فعلى سبيل المثال, تـُستخدم طلاءات التنتالوم المسامية في صناعة أعضاء عظمية تعويضية بسبب قدرة التنتالوم على تشكيل رابطة مباشرة مع الأنسجة الصلبة. ويستخدم الأكسيد في صناعة زجاج خاص ذي معامل حراري عالي لصناعة عدسات الكاميرات. ويستخدم الفلز أيضاً في صناعة أجزاء الفرن المفرغ.

المقذوفات المـُشكـَّلة Shaped charge ومبطنات المقذوفات الخارقة المـُشكـَّلة انفجارياً explosively formed penetrator تتم صناعتهم من التنتالوم.

يعد التنتالوم أكثر المواد مقاومة للتآكل، ووجدت له كثير من الاستخدامات بناءاً على هذه الخاصية وخاصة فى المجال الطبى والجراحة وله تطبيقات فى الأوساط شديدة الحموضة، ويستخدم كذلك فى صناعة المكثفات الالكتروليتية الفائقة، وتمتاز رقائق التنتالوم بأعلى مواسعة لوحدة الحجم فى كل المواد ويساعد ذلك على نمنمة (تصغير) المكونات الالكترونية والدوائر، ولذلك تحتوى التليفونات المحمولة والحواسب على مكثفات تنتالوم.

تواجده

يوجد التنتال مصاحباً لعنصر النيوبيوم في بعض الفلزات لتشابههما في الصفات الكيمياوية، ذلك التشابه الذي يعزى إلى تساوي حجميهما الذريين تقريباً. وأشهر فلزاته التنتاليت tantalite والكولومبيت columbite.

التنتالوم يتواجد أساساً في المعادن تنتاليت (الحديد, Mn) Ta2O6، ميكرولايت ويوكسنايت (المعادن الأخرى: سمرسكايت وفرگسونايت).

خام التنتالوم يُستخرج من المناجم في إثيوبيا, أستراليا, البرازيل, مصر, كندا, جمهورية الكونغو الديمقراطية, موزمبيق, نيجريا, ناميبيا, البرتغال, ماليزيا و تايلاند. ولدراسة وافية من عام 2002 للمناجم خارج أستراليا انظر هذا التقرير والوضع لم يتغير كثيرا منذ صدور ذلك التقرير.

ويتواجد التنتاليت أساساً مختلطاً مع الكلومبيت في خام يسمى كولتان. وقد اُثيرت العديد من الأسئلة الأخلاقية حول حقوق الإنسان وتعريض الحياة البرية للخطر, بسبب استغلال هذه الثروات في مناطق النزاع في الكونغو

ويجب اتخاد عددٍ من الخطوات المعقدة لفصل التنتالوم عن النيوبيوم. الانتاج المجدي اقتصادياً لهذا العنصر يمكن أن يتـَبع أحد الطرق المختلفة التاليةالتي تتضمن; التحليل المائي لفلوروتنتالات البوتاسيوم المصهور, اختزال فلوروتنتالات الپوتاسيوم مع الصوديوم, أو عن طريق تفاعل كربيد التنتالوم مع أكسيد التنتالوم. والتنتالوم هو أيضاً ناتج جانبي لصهر القصدير.

التنتالوم في مصر

تـُقدر احتياطيات التنتالوم في مصر بنحو 40 مليون طن في منطقة أبو ضباب في سيناء، 98 مليون طن في جبال نويبع.

النظائر

التنتالوم الطبيعي يتكون من نظيرين. Ta-181 هو نظير مستقر, و Ta-180m له نصف عمر أكثر من 1015 سنة وهو متزامر نووي للنظير Ta-180. Ta-180 له ground state نصف عمر قدره 8 ساعات فقط.

احتياطات

المركبات المحتوية على التنتالوم نادرة التواجد, والفلز في المعتاد لا يسبب مشاكل في المعمل, إلا أنه يجب أن يتدوال بعناية, بإتخاذ احتياطات المعمل المعتادة. وهناك بعض الدليل على أن مركبات التنتالوم قد تتسبب في حدوث أورام, وغبار الفلز قد يتسبب في اشتعال النار و الإنفجار.