TÌM HIỂU KIM LOẠI TANTALIUM

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 b

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(EO 3 ) 2 + 6NaOH  2Na 3 EO 4 + FeO + 3H 2 O Mn(EO 3 ) 2 + NaOH  2Na 3 EO 4 + MnO + 3H 2 O

 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

2Na 3 EO 4 + 6HCl  E 2 O 5 + 3H 2 O + 6NaCl

 Chế hóa các hidrat với dung dịch của hỗn hợp HF và KF

Ta 2 O 5 + 4KF + 6HF  2K 2 [TaF 7 ] + 5H 2 O

Nb 2 O 5 + 4KF + 6HF  2K 2 [NbOF 5 ] + 3H 2 O

 Kết tinh phân đoạn tách riêng 2 muối

 Điện phân Ta 2 O 5 trong K[TaF 7 ] nóng chảy, khử K[TaF 7 ] bằng Na, hay bằng phản ứng giữa hợp chất Tantali Cacbua với Tantali ôxít Tantali còn là sản phẩm phụ của tinh luyện thiếc.

K 2 [TaF 7 ] + 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 =1500 o C, 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 Ta2O5 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 Ta 2 O 5 ở nhiệt độ cao

1700o C

Ta2O5 + C = 2TaO2 + CO

 TaX 5 là các chất rắn, đều hoạt động hóa học,bi thủy phân dễ dàng Các TaOX 3 cũng bị thủy phân tương tự

2TaX5 + 5H 2 O = Ta 2 O 5 + 10HX 2TaOX 3 + 3H 2 O = Ta 2 O 5 + 6HX

 TaF 5 tác dụng với florua kim loại kiềm tạo anion phức [TaF 6 ] - , [TaF 7 ] 2- , [TaF 8 ] 3- Các TaOX3 cũng tương tự

2KF + TaF 5 = K 2 [TaF 7 ]

 Các TaX 5 được tổng hợp trực tiếp từ Ta (trừ TaI 5 tạo nên khi chưng cất TaBr 5 với HI) , ngoài ra còn có các phương pháp khác

Ta 2 O 5 + PCl 5 = 2TaCl 5 + POCl 3

Ta 2 O 5 + 5Cl 2 + 5C = 2TaCl 5 + 5CO

 Các tetrahalogenua của Ta biến đổi trạng thái oxy hóa khi tác dụng với dung dịch nước

4TaCl 4 + 5H 2 O = 2TaCl 3 + Ta 2 O 5 + 10HCl 2TaCl 4 + 14NaOH = 2Na 3 TaO 4 + 8NaCl + 6H 2 O + H 2

 Tantan tetraclorua được điều chế bằng cách dùng Al khử TaCl 5

Al + 3TaCl 5 = 3TaCl 4 + AlCl 3

Nhận biết