TÌM HIỂU KIM LOẠI TANTALIUM

KIM LOẠI TANTALIUM
GVHD: NGUYỄN THỊ ÁNH HỒNG
Thành viên:
Nguyễn Thị Tiện:2102305
Phạm Thanh Tùng:2102315
Phạm Văn Tuân:2102314


Tên gọi và lịch sử hình thành








Tantali được đặt theo Tantalus, cha của Niobe trong thần thoại Hy Lạp
Được tìm thấy ở Thụy Điển năm 1802 bởi Anders Êkeberg và được chiết
tách năm 1820 bởi Jons Berzelius
Từng bị nhầm lẫn với Niobi
Chiếm 1-2 ppm trong vỏ Trái Đất theo khối lượng
Thường có trong quặng Tantalit, quặng hay lẫn với columit (hay niobit)
Có 2 đồng vị : Ta-181 là đồng vị bền, Ta-180 là đồng vị phóng xạ


Đặc điểm nguyên tố






Cấu hình: [Xe]4f145d36s2
STT: 73
Bán kính nguyên tử: 1,46Ao bằng với Nb do
sự co lantanoit. Bởi vậy, Nb và Ta rất giống
nhau về tính chất hóa học.
Tantalium (Ta) là kim loại hiếm, cứng, có
màu xám xanh óng ánh, rất khó nóng chảy,
khó sôi.(tonc= 3015oC, tos=5500oC)


Điều chế









Chế hóa quặng và tách riêng Nb và Ta
Fe(EO3)2 + 6NaOH  2Na3EO4 + FeO + 3H2O
Mn(EO3)2 + NaOH  2Na3EO4 + MnO + 3H2O
Rửa sản phẩm với nước để hòa tan các hợp chất tan rổi chế hóa tiếp với axit
loãng để hòa tan FeO, MnO và còn lại hidrat của các pentaoxit
2Na3EO4 + 6HCl  E2O5 + 3H2O + 6NaCl
Chế hóa các hidrat với dung dịch của hỗn hợp HF và KF
Ta2O5 + 4KF + 6HF  2K2[TaF7] + 5H2O

Nb2O5 + 4KF + 6HF  2K2[NbOF5] + 3H2O
Kết tinh phân đoạn tách riêng 2 muối
Điện phân Ta2O5 trong K[TaF7] nóng chảy, khử K[TaF7] bằng Na, hay bằng
phản ứng giữa hợp chất Tantali Cacbua với Tantali ôxít. Tantali còn là sản
phẩm phụ của tinh luyện thiếc.
K2[TaF7] + 5Na  2KF + 5NaF + Ta


Ứng dụng




Tạo các linh kiện điện tử như tụ điện Ta có điện dung lớn
mà kích thước nhỏ nên dùng trong điện thoại di động, máy
nhắn tin, laptop,trang sức,..
Tạo nhiều hợp kim có độ nóng chảy cao, cứng, dễ gia công.
Chế tạo các siêu hợp kim cho động cơ phản lực như hợp
kim chứa 90%Nb và 10%Ta, dụng cụ thí nghiệm hóa
học, lò phản ứng hạt nhân, các bộ phận của lò luyện chân
không và các bộ phận của tên lửa.









Dẻo, dễ kéo sợi nhỏ nên dùng như dây tóc làm bốc hơi các
các kim loại khác như Nhôm
Thép chứa Ta và Nb dùng làm dụng cụ cắt gọt nhanh
Không phản ứng với các dung dịch trong cơ thể, không
gây dị ứng nên được dùng chế tạo dụng cụ phẫu thuật. Sợi
dây rất mảnh làm bằng Ta dùng để nối dây chằng và huyết
quản trong cơ thể người.
Ôxít Tantali còn được dùng để tạo kính có chiết suất cao
cho thấu kính của máy quay.


Tính chất hóa học







Ở điều kiện thường, Ta trơ về mặt hóa học do màng oxit
bền bảo vệ, chỉ hòa tan trong HF và hỗn hợp HF + HNO3
3Ta + 5HNO3 + 21HF  3H2[TaF7] + 5NO +10H2O
Khi đun nóng, Ta tác dụng được với flo và oxi. Ở nhiệt độ
cao, Ta tác dụng với Cl2, S, N2, C, Si… thường tạo nên
một số hợp chất kiểu xâm nhập và có thành phần biến đổi
giống như các nguyên tố nhóm IVB. Đặc biệt, TaC có độ
cứng và nhiệt độ nóng chảy (3800oC) không thua kém kim
cương.
Ở dạng bột, Ta tác dụng với hơi nước giải phóng H2
Ta tan trong kiềm đun nóng có chất oxy hóa

4Ta + 5O2 + 12KOH  4K4[TaO4] + 6H2O


Hợp chất của Tantalum








Ta2O5 có màu trắng, tonc =1500oC, không tan trong nước và axit, phản

ứng với kiềm khi đốt nóng tạo muối
Ta2O5 + 2KOH = 2KTaO3 + H2O
Tantalat được tạo nên khi nấu chảy Ta 2O5 trong cacbonat kim loại kiềm,
tan trong nước tạo hexantantalat
Ta2O5 + K2CO3 = K3TaO4 + CO2
6K3TaO4 + 5H2O = K8Ta6O19 + 10KOH
Peoxitantalat được tạo nên khi các hợp chất của Ta(V) tác dụng với dung
dịch H2O2
Ta2O5 + 8H2O2 + 6KOH = 2KTa(O2) + 11H2O
TaO2 là bột màu đen, trơ với dung dịch axít và kiềm, được tạo nên khi
khử Ta2O5 ở nhiệt độ cao
o
1700 C
Ta2O5 + C = 2TaO2 + CO











TaX5 là các chất rắn, đều hoạt động hóa học,bi thủy phân dễ dàng. Các TaOX 3 cũng bị
thủy phân tương tự
2TaX5 + 5H2O = Ta2O5 + 10HX
2TaOX3 + 3H2O = Ta2O5 + 6HX
TaF5 tác dụng với florua kim loại kiềm tạo anion phức [TaF6]- , [TaF7]2- , [TaF8]3- Các
TaOX3 cũng tương tự
2KF + TaF5 = K2[TaF7]
Các TaX5 được tổng hợp trực tiếp từ Ta (trừ TaI5 tạo nên khi chưng cất TaBr5 với HI) ,
ngoài ra còn có các phương pháp khác
Ta2O5 + PCl5 = 2TaCl5 + POCl3
Ta2O5 + 5Cl2 + 5C = 2TaCl5 + 5CO
Các tetrahalogenua của Ta biến đổi trạng thái oxy hóa khi tác dụng với dung dịch nước
4TaCl4 + 5H2O = 2TaCl3 + Ta2O5 + 10HCl
2TaCl4 + 14NaOH = 2Na3TaO4 + 8NaCl + 6H2O + H2
Tantan tetraclorua được điều chế bằng cách dùng Al khử TaCl5
Al + 3TaCl5 = 3TaCl4 + AlCl3


Nhận biết




Tantan dioxit(TaO2) là bột có màu đen.
Tantan tetraclorua màu đen.