73  Ta
Tantaal 


Voorkomen
Wingebieden
Naam
Ontdekking
Bereiding vroeger
Bereiding nu
Toepassingen en toelichting
Verdere toepassingen

 

 

 

VOORKOMEN                

2.10-4 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit tantaal; het is het 53e element in rangorde van voorkomen.

De belangrijkste mineralen zijn:

microliet (Na,Ca)2Ta2O6(O,OH,F)
stibiotantaliet SbTaO4
tantaliet Fe+2 Ta2O6
tapioliet  (Fe+2,Mn+2)( Ta,Nb)2O6

 

 

 

 

Ook cassiteriet en monaziet bevatten (kleien hoeveelheden) tantaal. 

WINGEBIEDEN

De belangrijkste wingebieden­ liggen in Canada, BraziliŽ, Rusland, de Verenigde Staten van Amerika, AustraliŽ, Mozambique, Democratische Republiek Congo, Nige­ria, Oeganda, Thailand, MaleisiŽ, ScandinaviŽ, Finland en Portugal.

NAAM

De naam is afgeleid van Tantalus, koning uit de Griekse mythologie, zoon van de oppergod Zeus, die vanwege het doorspelen van goddelijke geheimen naar de mensen werd veroordeeld om voortaan tot zijn kin in het water te blijven staan. Zodra hij wilde drinken zakte echter het water. (De uitdrukking 'het is een Tantalus-kwelling' is hiervan afkom­stig). De naam werd door de ontdek­ker gegeven vanwege het feit dat tantaal(V)oxide, lang­durig onder­gedompeld in zuur geen zouten vormde ("geen opnamevermogen toon­de") en omdat het isoleren van tantaal(oxide) zo moeizaam ging, dat het een Tantaluskwelling voor de ontdekker was.  

ONTDEKKING

Tantaal werd in 1802 door A.G. Ekeberg ontdekt in een mineraal afkomstig uit Finland. Later bleek het ontdekte tantaal uit twee elementen te bestaan, tantaal en niobium (genoemd naar de dochter van Tantalus, Niobe).

Lange tijd werd vermoed dat het door Hatchett ontdekte columbium (niobium) eigenlijk tantaal was. H. Rose stelde in 1846 vast dat er toch sprake was van twee verschillende elementen en stelde de naam tantaal voor. In 1866, toen J.-C.-G. de Marignac erin slaagde zouten van beide ele­menten te scheiden, kon - definitief - worden aangetoond dat het twee ver­schil­lende elementen betrof (zie ook 41 - Niobium).

BEREIDING VROEGER

Het metaal tantaal werd in 1903, in zuivere toestand, bereid door W. von Bolton, door reductie van het kaliumfluortantalaat (K2TaF7) met natrium:

 

                             K2TaF+ 5 Na  →  2 KF  +  5 NaF  +  Ta

BEREIDING NU

Tantaal wordt bereid door het erts, na een aantal fysische bewerkingen, te smelten met loog. Door verhitten ontstaat het pentaoxide, waaruit na toevoegen van kaliumfluoride in waterstoffluoride heptaf­luo­rotantalaat (TaF72-) ontstaat. Na scheiden van tantaal- en niobi­um­verbin­dingen door vloeistof-vloeistofextractie of ionenwisseling, wordt op­nieuw het pentaoxide gevormd. 

Dit kan worden gebruikt als grondstof (toeslag) bij het maken van tantaal­legeringen. Voor de bereiding van metallisch tantaal kan het worden gereduceerd met koolstof of natrium. Ook kan het worden omgezet in tantaalzouten (bv. het fluori­de), waaruit door elektrolyse van het gesmolten zout of door toevoegen van natrium tantaal wordt gevormd.

 

De winning uit anodeslib van de nikkel- of koperwinning neemt steeds toe; ook wordt de ‘klassieke’ methode voor het scheiden van platina meer en meer vervangen door vloeistof-vloeistofextractie en ionenwisseling

 

De wereldproductie bedraagt ongeveer 300 ton per jaar.

TOEPASSINGEN EN TOELICHTING

Condensator

Voor (grote) condensatoren wordt tantaal in blad- of draadvorm gebruikt. Van­wege de zeer goede diŽlektrische eigenschappen wordt tantaal(V)oxide (TaO5) als diŽlektri­cum ge­bruikt voor con­den­satoren en gelijkrichters. Hierdoor is het mogelijk zeer kleine, hoogwaardige condensatoren te maken met een grote capaciteit, die o.a. worden toegepast in satellieten. 

 

VacuŁmbuisgloeidraad

Diverse tantaallegeringen hebben een hoog smeltpunt, een zeer lage damp­span­ning, een goede geleidbaarheid en zijn zeer sterk. Daardoor zijn ze bijzonder geschikt voor het maken van gloeidraden voor vacuŁmbuizen (o.a. voor rŲntgenapparatuur).

 

Snijgereedschap

Tantaalstaal is bijzonder hard en sterk, ook bij hogere tempe­raturen. Het wordt derhalve veel toegepast in snijge­reedschap, zoals chirurgische instrumenten, boren voor tandart­sen en slijpap­paraten. Ook tantaalcarbide, -nitride en -boride worden hiervoor gebruikt.

 

Raket

Voor onderdelen van vliegtuigen en raketten, die hard en hittebestendig moeten zijn, worden tantaallegeringen als tantaalstaal en tantaalnikkel gebruikt, met ca. 5 % tantaal.

 

Brilmontuur, prothese

Het lichaam verdraagt een legering van tantaal en titaan goed. Het vertoont vrijwel geen verschijnselen van metaalallergie of afstoting. Het materiaal is bijzonder sterk en zeer corrosiebestendig­, en wordt daarom gebruikt voor brilmonturen en protheses.  

 

Cameralens

Tantaaloxide, (Ta2O5), toegevoegd aan glas, verhoogt de brekingsindex van het glas en vermindert de aberratie. Het aldus verkregen glas is zeer geschikt voor lenzen van came­ra's en andere optische apparatuur. 

VERDERE TOEPASSINGEN

Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering:

chemische industrie: bekleding van reactoren in de chemische industrie (ca. 2,5 % Ta), elektrolysecellen, pompen, roerders, etc.

gasturbines (o.a. met Fe, Cu en/of Ni)

geneeskunde (chirurgie): implantaten, schroeven, krammen en instrumenten

laboratoriummateriaal zoals kroezen, spatels, enz.

nucleaire installaties (Ta,Zr)

smeltkroezen

spinkoppen 

uurwerken

warmtewisselaars (o.a. voor met vloeibaar natrium gekoel­de kernreactoren)

 

Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):

geneeskunde:  fluorescerend materiaal voor rŲntgenstralen;  hierdoor kan met een lagere dosis worden gewerkt YTaO4
lichtmodulator LiTaO3
hoogfrequentfilters, o.a. voor radio en TV LiTaO3
oven voor zeer hoge temperatuur Ta2O5
polijstmateriaal  TaC