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Lexikon der Chemie: Tantal

Tantal, Symbol Ta, chem. Element aus der V. Nebengruppe des Periodensystems, der Vanadiumgruppe, Schwermetall; Z 73, Massenzahlen der natürlichen Isotope 181 (99,9877 %), 180 (0,0123 %, schwach radioaktiv, Halbwertszeit 2,0 · 1013 Jahre), Atommasse 180,9479, Wertigkeit vor allem V, auch IV, III, D. 16,677 g cm-3, F. 2996 °C, Kp. 5425 °C, elektrische Leitfähigkeit 7,6 Sm/mm2, Supraleitfähigkeit unterhalb 4,48 K, Standardelektrodenpotential (Ta/Ta5+) -0,812 V.

Eigenschaften. T. ist ein grauglänzendes, zähes, in reiner Form duktiles, im kubisch-raumzentrierten Gitter kristallisierendes Metall. Es ist dehnbarer als Niob, kalt verformbar, läßt sich walzen und schmieden und ist polierfähig. Ähnlich Niob ist T. infolge Passivierung durch eine hohe chem. Widerstandsfähigkeit ausgezeichnet, es ist beständig gegenüber den meisten Säuren sowie gegen Laugen, wird auch durch Alkalihydroxidschmelzen nur schwer angegriffen, löst sich aber in Flußsäure sowie in heißer konz. Schwefelsäure. Beim Erhitzen wird T. durch Luftsauerstoff zu Tantal(V)-oxid oxidiert. Tantalpulver verbrennt, an der Luft erhitzt, unter lebhaftem Aufleuchten. Fluor greift T. schon in der Kälte an, während Chlor T. bei erhöhter Temperatur in Tantal(V)-chlorid überführt. Ähnlich Vanadium und Niob vermag T. bereits bei Raumtemperatur Wasserstoff aufzunehmen; Stickstoff reagiert bei erhöhter Temperatur unter Bildung von Tantalnitrid.

Analytisches. Aufgrund nahezu identischer Atom- und Ionenradien bei analoger Besetzung der äußeren Elektronenschalen ähnelt T. sehr weitgehend dem im Periodensystem über ihm stehenden Niob. Zur Trennung beider Elemente werden Ionenaustauschverfahren und Papierchromatographie herangezogen, nutzt man die unterschiedliche Löslichkeit der Fluorometallate(V) (Niob). Eine besondere Rolle spielen die Röntgenfluoreszenzanalyse und die Atomemissionsspektrometrie. Zur gravimetrischen Bestimmung wird T. als Tantal(V)-oxid-Hydrat oder als Tantal-Kupferron-Komplex gefällt und zu Tantal(V)-oxid verglüht.

Vorkommen. T. ist am Aufbau der Erdkruste mit 2,9·10-4 % beteiligt und tritt stets vergesellschaftet mit Niob auf. Das wichtigste Mineral ist der Columbit (Fe, Mn) (Nb, TaO3)2 den man bei Überwiegen der Tantalkomponente als Tantalit bezeichnet. T. tritt ferner vergesellschaftet mit Elementen der III. Nebengruppe auf, so in Fergusonit Y(Ta, NbO4), Yttrotantalit (Y, U, FeZr) (Ta, NbO3)2 und Samarskit (Ln, FeII, U, Ca) (Nb, Ta, FeIIIO3)2. Mikrolith ist im wesentlichen ein Calcium-ditantalat, Ca2Ta2O7. Für die Gewinnung des T. bedeutungsvoll ist Pyrochlor (Ca, Na)2 (Nb, Ta, TiO3)2 (OH, F).

Gewinnung. Als Ausgangsmaterial dienen Niob-Tantal-Erze. Über Aufbereitung dieser Erze und Trennung beider Elemente Niob. Das Metall wird vor allem durch Umsetzung von Kalium-heptafluorotantalat(V) mit Natrium, durch Reduktion von Tantal(V)-chlorid oder -fluorid im Wasserstoffplasma oder durch Elektrolyse z. B. einer Tantal(V)-oxid-/Kalium-heptafluorotantalat(V)-/Alkalichlorid-/Alkalifluorid-Schmelze erzeugt und dann ähnlich wie das homologe Niob einer Raffination unterworfen.

Verwendung. T. wird vor allem aufgrund seiner chem. Widerstandsfähigkeit und Festigkeit auf vielen Gebieten eingesetzt. Es findet Anwendung im chem. Apparatebau, in Tantalgleichrichtern und -kondensatoren, bei der Herstellung von Kathoden für Elektronen- und Röntgenröhren, als Getter in Elektronenröhren, in der Medizin als Werkstoff für Knochennägel, Pinzettenspitzen, Kanülen, Nadeln, Klammern und Schrauben, für Knochenersatzteile sowie für Zahnbohrer. Ferner werden Schreibfedern für Füllfederhalter aus T. gefertigt. In der Vergangenheit diente T. als Material für Glühlampenfäden. Auch Tantallegierungen werden vielseitig verwendet.

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