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Übergangsmetalle: Tantal

Symbol: Ta
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 73
Relative Atommasse: 180,9479
Schmelzpunkt: 3269 K
Siedepunkt: 5698 K
Dichte: 16,68 g cm-3
Elektronegativität: 1,4
Ionisierungsenergie: 7,89 eV
Konfiguration: [Xe] 4f14 5d³ 6s²
Oxidationszahlen: 5, 4, 3, 2, 1, -1
Atomradius: 143 pm
Ionenradius: 64 pm (+5); 68 pm (+4)

Das Übergangsmetall Tantal ist ein dunkles, hartes Metall mit einem sehr hohen Schmelzpunkt von 3017 Grad Celsius. Nur Wolfram, Rhenium, Osmium und Kohlenstoff sind bei dieser Temperatur noch fest. Außerdem ist das Kernisomer Ta-130m das einzige natürlich vorkommende energetisch angeregte Nuklid. Man geht davon aus, dass es irgendwann zerfällt; allerdings ist erst eine Untergrenze der Halbwertzeit bestimmt, sie beträgt mehr als das Millionenfache des Alters des Universums. Das Element entsteht in roten Riesensternen, und verschmelzenden Neutronensternen. Chemisch ähnelt Tantal sehr stark dem Niob. Seine häufigste Oxidationsstufe ist +5, es nimmt aber je nach Verbindung alle Oxidationsstufen von +5 bis -3 ein.

In der Erdkruste ist Tantal mit einer Konzentration von knapp zwei Milligramm pro Kilogramm ähnlich häufig wie einige andere technisch bedeutende Metalle. Tantal bildet abbauwürdige Lagerstätten aus mehreren Mineralen, darunter Columbit-Tantalit (Coltan); die derzeit wichtigsten Minen befinden sich in Zentralafrika, darunter im Kongobecken. Tantalerz ist deswegen eines der bedeutendsten Konfliktminerale, außerdem gelten die verbleibenden Reserven als sehr niedrig – beim derzeitigen Verbrauch sollen sie nur noch wenige Jahrzehnte halten.

Die bedeutendste Anwendung für Tantal sind Elektronikbauteile, vor allem Kondensatoren und Widerstände, die man sehr klein und leicht bauen kann. Deswegen spielt das Metall eine große Rolle in mobilen Geräten; abgesehen davon braucht man auch für die Batterien von E-Autos das Element, was den Bedarf weiter steigen lassen dürfte. Eine weitere wichtige Anwendungsbereich ist die Metallurgie: Kleine Mengen Tantal in Stählen und anderen Legierungen machen sie sehr korrosionsfest und widerstandsfähig. Für extreme Anwendungen wie Vakuumöfen verwendet man wegen seiner hohen Festigkeit und Schmelztemperatur auch Tantal selbst. Unter bestimmten Bedingungen bildet das Element außerdem extrem harte Nitride und Karbide für hochstabile Werkzeugteile, sowie Superlegierungen für Flugzeugtriebwerke, chemische und nukleare Reaktoren und militärische Hardware. In der Medizin nutzt man Tantal, das mit Weichteilen und Knochen kompatibel ist, auch für Implantate.

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