تنتالوم

	هفنيوم → تنتالوم ← تنگستن
المظهر
	gray blue;
الخصائص العامة
الاسم، الرمز، الرقم	تنتالوم, Ta, 73
النطق	//
تصنيف العنصر	transition metal
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	5, 6, d
الوزن الذري القياسي	180.94788
التوزيع الإلكتروني	[Xe] 4f14 5d3 6s2; 2, 8, 18, 32, 11, 2
الخصائص الطبيعية
الطور	solid
الكثافة (بالقرب من د.ح.غ.)	16.69 g·cm−3
الكثافة السائلة عند ن.إ.	15 گ·سم−3
نقطة الانصهار	3290 ك, 3017 °C, 5463 °F
نقطة الغليان	5731 ك, 5458 °س, 9856 °ف
حرارة الانصهار	36.57
حرارة التبخر	732.8 ك‌ج·مول−1
السعة الحرارية المولية	25.36 ج·مول−1·ك−1
ضغط البخار
الخصائص الذرية
حالات الأكسدة	5, 4, 3, 2, -1 (mildly acidic oxide)
سالبية كهربية	1.5 (مقياس پولنگ)
طاقات التأين	الأولى: 761 ك‌ج·مول−1
	الثانية: 1500 ك‌ج·مول−1
نصف القطر الذري	146 پ‌م
نصف قطر تساهمي	170±8 pm
متفرقات
البنية البلورية	α-Ta: body-centered cubic
الترتيب المغناطيسي	paramagnetic
المقاومية الكهربائية	(20 °C) 131 nΩ·m
ناقلية حرارية	57.5 W·m−1·K−1
التمدد الحراري	(25 °س) 6.3 µm·م−1·ك−1
سرعة الصوت (قضيب رفيع)	(20 °س) 3400 م·ث−1
معامل ينگ	186 گ‌پا
معامل القص	69 گ‌پا
معامل الحجم	200 گ‌پا
نسبة پواسون	0.34
صلادة موس	6.5
صلادة ڤيكرز	873 MPa
صلادة برينل	800 م‌پا
رقم تسجيل كاس	7440-25-7
أكثر النظائر استقراراً
	الموضوعة الرئيسية: نظائر تنتالوم
	·

التنتالوم Tantalum (IPA: /ˈtæntələm/) (كان اسمه في السابق تنتاليوم tantalium, IPA: /ˌtænˈtæliəm/) هوعنصر كيميائي في الجدول الدوري رمزه Ta ورقمه الذري 73. وكفلز انتنطقي نادر، صلد، حراري، أزرق-رمادي، لماع، فإن التنتالوم شديد المقاومة للتآكل ويتواجد في الطبيعة في معدن تنتاليت.

التاريخ

اكتشفه العالم السويدي إكبرگ Ekeberg عام 1802 وسماه بهذا الاسم نسبة إلى الملك الإغريقي تنتالوس Tantalos.

خصائصه

التنتالوم غامق اللون، كثيف، مطيلي، شديد الصلابة، سهل التصنيع، وهوموصل جيد للحرارة والكهرباء. ويشتهر الفلز بمقاومته التآكل بعمل الأحماض; بل في الحقيقة, عند درجات الحرارة تحت 150 °م فالتنتالوم يكادقد يكون ذومناعة تامة حتى لهجمات الماء الملكي العدائية في المعتاد. ويمكن حتى يـُذاب في حمض الهيدروفلوريك أوالمحاليل 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.

هومعدن 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. وهومعدن 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

الإلكترونيات

Tantalum electrolytic capacitor

الاستخدام الرئيسي للتنتالوم، كمسحوق فلز، هوفي 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 أومادة صلبة موصلة "كاللوح" الآخر. بسبب حتى الطبقة العازلة يمكن حتى 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 الننطقة والحواسب المحمولة وإلكترونيات السيارات.

السبائك

ويستخدم التنتالوم أيضاً في انتاج مختلف السبائك التي بحاجة 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 أوشعيرات, تستعمل في تبخير الفلزات مثل الألومنيوم.

استخدامات أخرى

وبسبب مقاومته لهجمات سوائل الجسم البشري ولكونها غير مـُهـَيـِّجة, يكثر استعمال التنتالوم في صناعة معدات الجراحة والأجهزة المزروعة في الجسم البشري. عملى 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 في المجال الطبى والجراحة وله تطبيقات في الأوساط شديدة الحموضة، ويستخدم كذلك في صناعة المكثفات الالكتروليتية الفائقة، وتمتاز رقائق التنتالوم بأعلى مواسعة لوحدة الحجم في جميع المواد ويساعد ذلك على نمنمة (تصغير) المكونات الالكترونية والدوائر، ولذلك تحتوى التليفونات المحمولة والحواسب على مكثفات تنتالوم.

تواجده

Tantalite, Pilbara district, Australia

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 الكونغوالديمقراطية, موزمبيق, نيجريا, ناميبيا, البرتغال, ماليزيا وتايلاند. 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 الكثير من الأسئلة الأخلاقية حول حقوق الإنسان وتعريض الحياة البرية للخطر, بسبب استغلال هذه الثروات في مناطق النزاع في الكونغو(انظر كولتان).

ويجب اتخاد عددٍ من المراحل المعقدة لفصل التنتالوم عن النيوبيوم. الانتاج المجدي اقتصادياً لهذا العنصر يمكن حتى يتـَبع أحد الطرق المتنوعة التاليةالتي تتضمن; التحليل المائي لفلوروتنتالات البوتاسيوم المصهور, اختزال فلوروتنتالات الپوتاسيوم مع الصوديوم, أوعن طريق تفاعل كربيد التنتالوم مع أكسيد التنتالوم. والتنتالوم هوأيضاً ناتج جانبي لصهر القصدير.

التنتالوم في مصر

تـُقدر احتياطيات التنتالوم في مصر بنحو40 مليون طن في منطقة أبوضباب في سيناء، 98 مليون طن في جبال نويبع.[1]

النظائر

التنتالوم الطبيعي يتكون من نظيرين. Ta-181 هونظير مستقر, وTa-180m له نصف عمر أكثر من سنة (انظر scientific notation) وهومتزامر نووي للنظير Ta-180. Ta-180 له ground state نصف عمر قدرهثمانية ساعات فقط.

احتياطات

السلامة

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

السمية

التنتالوم قد يحدث ضاراً عند استنشاقه، تناوله في الأطعمة، أوامتصاصه عن طريق الجلد حيث يسبب اهتياج للجلد والعين بالمثل. مادة التنتالوم تسبب استثارة للأغشية المخاطية والجهاز التنفسى العلوى. ومن خلال التجارب المعملية وحقن الفئران بجرعات كبيرة من هذا المعدن، ثبت ما يحدثه من تلف لأنسجة الجهاز التنفسى. لا توجد هناك أية علامات أوأعراض ظهرت على الإنسان مع التعرض المزمن له. كما أنه لا توجد هناك أية نتائج تشير إلى حدوث تسمم التنتالوم من الأطعمة.

إنتاجه وتصنيعه

المصادر

^ What is a resistor?
^ المعادن الثقيلة.. سموم بيئية، فيدو

Los Alamos National Laboratory - Tantalum
T.I.C. industry site - Tantalum uses, ore mining and extraction
R. Cohen (2006). Applications of porous tantalum in total hip arthroplasty. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 14:646-655.