LE TANTALE

Le tantale est un élément chimique rare, dur et résistant à la corrosion.
Son symbole chimique est Ta et son numéro atomique est 73.
Le tantale est un métal gris brillant qui appartient au groupe des métaux de transition.

Numéro CAS: 7440-25-7
Nom chimique: Tantale
Numéro CB: CB3367656
Formule moléculaire: Ta
Poids moléculaire: 180.95
Numéro MDL: MFCD00011252
Fichier MOL: 7440-25-7.mol

Synonymes: POUDRE DE TANTALE, TANTALE MÉTALLIQUE, FIL DE TANTALE DIAMÈTRE 0.1MM 99.9% (SUR BASE MÉTALLIQUE), Tantal, TANTALE, TA000300, TA000357, TA000470, TA000280, TA000348.

Le tantale a un point de fusion très élevé d'environ 3 017°C (5 463°F).
L'une de ses propriétés les plus importantes est son excellente résistance à la corrosion.
Le tantale peut résister à de nombreux acides et autres produits chimiques agressifs, ce qui le rend utile dans les applications industrielles.

est largement utilisé en électronique, en particulier dans la production de condensateurs au tantale.
Ces condensateurs sont petits mais peuvent stocker une quantité relativement importante d'énergie électrique, ils sont donc utilisés dans des appareils tels que les smartphones, les ordinateurs, les appareils photo et l'électronique automobile.

Le tantale est également utilisé dans des applications médicales car le tantale est généralement bien toléré par le corps humain.
Le tantale peut être utilisé dans des implants chirurgicaux et d'autres dispositifs médicaux.

Une autre utilisation importante du tantale réside dans les industries aérospatiale et chimique.
Sa résistance à la chaleur et à la corrosion rend le tantale adapté aux composants à haute température et aux équipements devant fonctionner dans des environnements chimiques agressifs.

Le tantale se trouve généralement dans des minéraux tels que la tantalite et est souvent obtenu en même temps que le niobium, un autre élément chimique aux propriétés similaires.

En conclusion, le tantale est un métal important en raison de son point de fusion élevé, de son excellente résistance à la corrosion, de sa durabilité et de son utilité en électronique et en médecine.

Propriétés
Symbole chimique: Ta
Numéro atomique: 73
Apparence: Métal gris brillant
Point de fusion: 2996 °C (lit.)
Point d'ébullition: 5425 °C (lit.)
Masse volumique: 16.69 g/cm3 (lit.)
Masse volumique apparente: 500 kg/m3
Pression de vapeur: <0.01 mm Hg (537.2 °C)
Température de stockage: Aucune restriction.
Solubilité: Réagit avec HF
Forme: Fil
Couleur: Gris à argenté
Gravité spécifique: 16.6
pH: 7 (20°C dans H2O, suspension aqueuse)
Couleur de flamme: Bleu
Résistivité: 13.5 μΩ-cm, 20°C
Conductivité électrique: 7.7 × 10⁶ S/m
Solubilité dans l'eau: Très résistant à l'attaque par les acides sauf HF, résistant aux solutions alcalines [KIR83]
Conductivité thermique: 57 W/(m·K)
Capacité thermique massique: Cp(cristal): 0.14 J/(g·K); Cp(gaz): 0.12 J/(g·K), à 25℃
Merck: 13,9143
Limites d'exposition: ACGIH TLV-TWA: 0.5 ppm (2.5 mg/m3); TLV-CEILING: 2 ppm (Peau)
OSHA PEL-TWA: 5 mg/m3
NIOSH REL-TWA: 5 mg/m3; REL-STEL: 10 mg/m3; REL-Ceiling: 6 ppm (5 mg/m3); REL-IDLH: 30 ppm (250 mg/m3)
Stabilité: Stable. La poudre est très inflammable.
InChI: 1S/Ta
InChIKey: GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N

Propriétés chimiques
Le tantale est un métal ductile bleu-gris.
Le tantale est fortement résistant à la corrosion bien que la résistance à la corrosion aux acides forts et à l'oxygène atmosphérique diminue à des températures croissantes.
Le tantale est incompatible avec les oxydants forts et les alcalis.

Utilisations
Fabrication de condensateurs électroniques
Production d'implants médicaux
Fabrication d'équipements à haute température
Fabrication d'équipements de laboratoire résistants à la corrosion
Utilisé dans la technologie aérospatiale
Utilisé dans les équipements de traitement chimique
Utilisé dans certains superalliages

Applications
Le tantale est couramment utilisé dans:
Smartphones et ordinateurs
Électronique automobile
Équipements aéronautiques et aérospatiaux
Implants médicaux et matériel chirurgical
Équipement chimique et de laboratoire
Circuits électroniques et condensateurs.

Histoire
Le tantale a été découvert par le chimiste suédois Anders Ekeberg en 1802, bien que pendant longtemps après sa découverte, de nombreux chimistes aient pensé que le tantale et le niobium étaient le même élément.
En 1866, Marignac a développé une méthode de cristallisation fractionnée pour la séparation du tantale du niobium.
Ekeberg a nommé l'élément en l'honneur de Tantale, qui était le père de Niobé dans la mythologie grecque.
Le tantale ne se trouve jamais dans la nature sous forme élémentaire libre.
Le minéral le plus important est la columbite-tantalite (Fe,Mn) (Nb,Ta)2O6. Le tantale se trouve également en faibles quantités dans les minéraux pyrochlore, samarskite, euxénite et fergusonite.
L'abondance du tantale dans la croûte terrestre est estimée à 2 mg/kg.
Le tantale et ses alliages ont des points de fusion élevés, une résistance et une ductilité élevées et montrent une excellente résistance aux attaques chimiques.
Le composite de carbure de tantale et de graphite est l'une des substances les plus dures jamais fabriquées et a un point de fusion supérieur à 6 700°C.
Le métal pur est ductile et peut être étiré en fil fin, qui est utilisé comme filament pour évaporer l'aluminium et d'autres métaux.

Utilisations
Les filaments de tantale étaient utilisés dans les ampoules à incandescence avant que le tungstène ne les remplace.
À des températures inférieures à 150°C, le tantale n'est attaqué que par l'acide hydrofluorique, l'ion fluorure en solutions acides et le trioxyde de soufre libre.
Le tantale est également attaqué, mais lentement, par les alcalis.
Le tantale et ses alliages sont donc utilisés pour construire des réacteurs, des récipients et des creusets pour préparer et effectuer des réactions impliquant de nombreux intermédiaires réactifs.
Le métal et ses alliages sont utilisés pour construire des pièces de four, des condensateurs électrolytiques, des pièces d'avions et de missilerie, des équipements de procédés chimiques et des réacteurs nucléaires.
Étant non réactif aux liquides organiques et non irritant pour les tissus corporels, le tantale est utilisé dans la fabrication d'appareils chirurgicaux.
Les plaques et feuilles de tantale sont appliquées dans la réparation osseuse, les feuilles minces et fils pour la réparation nerveuse, et les plaques, jauges et feuilles pour la réparation des muscles abdominaux.
L'oxyde de tantale est utilisé pour produire des verres optiques à haut indice de réfraction.
Le film d'oxyde sur le métal fait du Tantale un redresseur pour convertir le courant alternatif en courant continu.

Réactions
L'état d'oxydation le plus courant du tantale est +5 et sa chimie en solution aqueuse est celle de son ion pentavalent Ta5+.
Le métal Ta forme un oxyde pentavalent, le pentoxyde de tantale, Ta2O5, lors du chauffage avec de l'oxygène.
Cependant, aux températures ordinaires, une fine couche d'oxyde recouvrant la surface métallique protège le tantale de la plupart des attaques chimiques.
Le métal est attaqué par l'acide hydrofluorique en dessous de 150°C.
Le tantale est également dissous par l'acide sulfurique fumant chaud.
Le tantale réagit avec le fluor et le chlore lors du chauffage, formant respectivement du pentafluorure de tantale, TaF5, et du pentachlorure, TaCl5.
Le métal est immunisé contre les alcalis aqueux dilués mais est attaqué lentement par les alcalis fondus concentrés.
Le tantale se combine avec l'hydrogène moléculaire au-dessus de 250°C.
L'hydrure formé se décompose lors d'un chauffage au-dessus de 800°C sous vide.
Le tantale forme des alliages avec plusieurs métaux.

Découverte
L'histoire du Tantale et du Niobium est un cas classique de différenciation élémentaire en chimie.
L'histoire a commencé en 1802 lorsque le chimiste suédois Anders Gustaf Ekeberg a analysé un minéral provenant de Scandinavie.
Grâce au processus de formation et de recrystallisation de son sel de fluorure d'acide, Ekeberg a découvert un nouvel élément, qu'il a nommé Tantale, en référence au personnage mythologique grec Tantale.
Cependant, la étroite similitude chimique entre le Tantale et le Columbium (le nom original du Niobium) a conduit à une période de confusion.
En 1809, le chimiste britannique William Hyde Wollaston a comparé les oxydes de Tantale et de Columbium.
Malgré la constatation de valeurs de densité différentes, il a conclu à tort que les deux étaient un matériau identique.
Cette conclusion a été écartée plus tard en 1844 par le chimiste allemand Heinrich Rose. En utilisant des méthodes chimiques, Rose a démontré avec succès qu'il s'agissait de deux éléments distincts.
Il a nommé l'élément nouvellement différencié "Niobium" et a également proposé le nom de "Pelopium", bien que seul Niobium ait subsisté.
La confirmation finale de leurs identités distinctes est venue en 1864, lorsque Christian Wilhelm Blomstrand et Louis Joseph Troost ont clairement démontré que le Tantale et le Niobium étaient deux éléments chimiques distincts et ont déterminé avec précision les formules chimiques de certains de leurs composés apparentés.
Concernant le métal pur, les premières formes de Tantale contenaient des impuretés significatives.
La première isolation réussie de métal de Tantale pur a été réalisée par Werner von Bolton en 1903.
Historiquement, la méthode initiale pour séparer le Tantale du Niobium était la méthode de cristallisation hiérarchique, découverte par de Marinella en 1866.
Aujourd'hui, les scientifiques utilisent principalement une méthode d'extraction par solvant plus efficace sur des solutions contenant les sels de fluorure des éléments.

Propriétés chimiques
Le tantale est un métal réfractaire du groupe V-B du tableau périodique.
Le métal pur est un solide ductile, bleu acier à gris, ou une poudre noire inodore.

Propriétés physiques
Le tantale a des propriétés similaires au niobium et au vanadium situés au-dessus du Tantale dans le groupe 5.
Le tantale est un métal très dur et lourd avec une couleur bleuâtre lorsqu'il est à l'état brut, mais s'il est poli, il a un éclat argenté.
Le tantale est ductile, ce qui signifie qu'il peut être étiré en fils fins, et également malléable, ce qui signifie qu'il peut être martelé et travaillé pour former des formes.
De fines bandes et fils de tantale s'enflammeront dans l'air s'ils sont exposés à une flamme.
Le point de fusion du tantale est de 2 996°C, ce qui est presque aussi élevé que le tungstène et le rhénium.
Son point d'ébullition est de 5 425°C et sa densité est de 19.3 g/cm3.

Isotopes
Il existe 49 isotopes du tantale.
Seul l'isotope Ta-181 est stable et compte pour 99.988% de la masse totale de l'élément sur Terre. Seuls 0.012% de la masse de l'élément sont apportés par le Ta-180, qui a une demi-vie de 1.2×10+15 ans et est donc considéré comme naturellement stable.
Les 47 isotopes restants sont tous produits artificiellement dans des réactions nucléaires ou des accélérateurs de particules et ont des demi-vies allant de quelques microsecondes à quelques jours, jusqu'à environ deux ans.

Origine du nom
Le tantale a été nommé d'après Tantale, qui était le père de Niobé, la reine de Thèbes, une ville de la mythologie grecque.

Gisement
Le tantale est le 51ème élément le plus abondant trouvé sur Terre.
Bien qu'il se trouve à l'état libre, il est généralement mélangé à d'autres minéraux et est obtenu en chauffant du fluorure de tantale et de potassium ou par électrolyse de sels fondus de tantale.
Le tantale est principalement obtenu à partir des minerais et minéraux suivants: columbite [(Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6]; tantalite [(Fe,Mn)(Ta, Nb)2O6]; et euxénite [(Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th)(Nb, Ta, Ti)2O6].
Les minerais de tantale sont exploités en Amérique du Sud, en Thaïlande, en Malaisie, en Afrique, en Espagne et au Canada.
Les États-Unis possèdent quelques petits gisements natifs mais importent la majeure parte du tantale qu'ils utilisent.
Puisque le tantale et le niobium sont si similaires chimiquement, un procédé par solvant doit être employé pour les séparer des minerais communs.
Ils sont dissous dans un solvant, ce qui permet d'extraire de l'oxyde de niobium pur à 98% au cours de cette partie du procédé.
Ceci est suivi par l'extraction d'oxyde de tantale pur à 99.5% dans un second procédé par solvant.

Caractéristiques
Le tantale est presque aussi chimiquement inerte aux températures ambiantes (il a la capacité de résister aux attaques chimiques, y compris l'acide hydrofluorique) que le sont le platine et l'or.
Le tantale est souvent substitué au platine, métal plus coûteux, et son inertie rend le Tantale adapté à la construction d'instruments dentaires et chirurgicaux et d'articulations artificielles dans le corps humain.

Histoire
Découvert en 1802 par Ekeberg, mais de nombreux chimistes pensaient que le niobium et le tantale étaient des éléments identiques jusqu'à ce que Rose, en 1844, et Marignac, en 1866, montrent que les acides niobique et tantalique étaient deux acides différents.
Les premiers chercheurs n'ont isolé que le métal impur. Le premier tantale ductile relativement pur a été produit par von Bolton en 1903.
Le tantale se trouve principalement dans le minéral columbite-tantalite (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6.
Les minerais de tantale se trouvent en Australie, au Brésil, au Rwanda, au Zimbabwe, au Congo-Kinshasa, au Nigeria et au Canada.
La séparation du tantale du niobium nécessite plusieurs étapes compliquées. Plusieurs méthodes sont utilisées pour produire commercialement l'élément, notamment l'électrolyse de fluorotantalate de potassium fondu, la réduction du fluorotantalate de potassium avec du sodium, ou la réaction du carbure de tantale avec l'oxyde de tantale.
Trente-quatre isotopes et isomères du tantale sont connus pour exister.
Le tantale naturel contient deux isotopes, dont l'un est radioactif avec une demi-vie très longue.
Le tantale est un métal gris, lourd et très dur.
Lorsqu'il est pur, le Tantale est ductile et peut être étiré en fil fin, qui est utilisé comme filament pour l'évaporation de métaux tels que l'aluminium.
Le tantale est presque totalement immunisé contre les attaques chimiques à des températures inférieures à 150°C, et n'est attaqué que par l'acide hydrofluorique, les solutions acides contenant l'ion fluorure et le trioxyde de soufre libre.
Les alcalis ne l'attaquent que lentement.
À haute température, le tantale devient beaucoup plus réactif.
L'élément a un point de fusion dépassé seulement par le tungstène et le rhénium.
Le tantale est utilisé pour fabriquer une variété d'alliages aux propriétés désirables telles qu'un point de fusion élevé, une grande résistance, une bonne ductilité, etc.
Les scientifiques de Los Alamos ont produit un matériau composite de carbure de tantale et de graphite qui serait l'un des matériaux les plus durs jamais fabriqués. Le composé a un point de fusion de 3738°C.
Le tantale a une bonne capacité de dégazage à haute température, et les films d'oxyde de tantale sont stables et ont de bonnes propriétés redresseuses et diélectriques.
Le tantale est utilisé pour fabriquer des condensateurs électrolytiques et des pièces de fours à vide, qui représentent environ 60% de son utilisation.
Le métal est également largement utilisé pour fabriquer des équipements de procédés chimiques, des réacteurs nucléaires et des pièces d'avions et de missiles.
Le tantale est totalement immunisé contre les liquides corporels et est un métal non irritant.
Le tantale a donc trouvé une large utilisation dans la fabrication d'appareils chirurgicaux.
L'oxyde de tantale est utilisé pour fabriquer du verre spécial à haut indice de réfraction pour les objectifs d'appareils photo.
Le métal a de nombreuses autres utilisations.
Le prix du tantale (99.9%) est d'environ 2 $/g.

Utilisations
Un mélange de carbure de tantale (TaC) et de graphite est un matériau très dur et est utilisé pour former le tranchant des outils de coupe des machines-outils.
Le pentoxyde de tantale (Ta2O5) est diélectrique, ce qui le rend utile pour fabriquer des condensateurs dans l'industrie électronique.
Lorsqu'il est mélangé à du verre de haute qualité, il lui confère un indice de réfraction élevé, ce qui le rend idéal pour les objectifs d'appareils photo et d'autres types de lentilles.
En raison de sa dureté et de sa résistance à la corrosion, le tantale est utilisé pour fabriquer des outils dentaires et chirurgicaux, des implants et des articulations artificielles, des broches et des vis.
Le métal n'interagit pas avec les tissus et fluides humains.
Puisque le tantale peut être étiré en fils fins, il est utilisé dans l'industrie électronique, pour fabriquer des détecteurs de fumée, comme dégazeur dans les tubes à vide pour absorber les gaz résiduels, et comme filaments dans les lampes à incandescence.
Le tantale a de nombreuses autres utilisations dans l'industrie électronique.
L'utilisation du tantale pour fabriquer des condensateurs électrolytiques miniaturisés qui stockent des charges électriques dans des appareils tels que les téléphones portables et les ordinateurs devient de plus en plus populaire.
Le tantale en poudre est utilisé dans le procédé de frittage pour former des barres et des plaques malléables ainsi que des électrodes spéciales pour l'industrie électronique.
En raison de leur dureté, de leur résistance à la corrosion et de leur ductilité, les alliages de tantale sont utilisés pour fabriquer des pièces pour les réacteurs nucléaires, les missiles et les avions, et dans les industries où un métal possédant ces qualités est requis.

Utilisations
Fabrication de condensateurs et d'autres composants électroniques ; équipements chimiques et outils résistants à la corrosion.

Utilisations
Dans les plumes de stylo ; poids analytiques ; appareils et instruments à usage chimique, chirurgical et dentaire au lieu du platine, dans les condensateurs au tantale (un type de condensateur électrolytique, sous la marque "Tantalytic").

Méthodes de production
Il a été identifié que les minéraux de tantale existent sous plus de 70 compositions chimiques différentes. Ceux qui ont la plus grande importance économique sont la tantalite, la microlite et la wodginite ; cependant, le Tantale est une pratique courante de nommer tout concentré minéral contenant du tantale "tantalite". Les ressources en tantale sont répandues, les ressources connues les plus importantes se trouvant au Brésil et en Australie.
Au mi-2008, les principales opérations minières se trouvaient en Australie, au Brésil, au Canada, au Mozambique et en Éthiopie et au mi-2009, au Brésil, en Éthiopie et en Chine, avec des quantités supplémentaires provenant d'Afrique centrale, de Russie et d'Asie du Sud-Est.
Il existe un intérêt continu pour l'exploration de cet élément dans d'autres pays, principalement en Égypte, au Canada, au Mozambique et en Arabie Saoudite.
Les principaux producteurs miniers mondiaux de tantale en 2010 étaient le Brésil (180 tonnes), le Mozambique (110 tonnes), le Rwanda (100 tonnes) et l'Australie (80 tonnes). D'autres pays ont produit environ 170 tonnes, de sorte que la production mondiale totale de tantale était d'environ 670 tonnes. Les principaux producteurs de concentrés minéraux de tantale sont l'Australie, le Brésil et le Canada.

Méthodes de production
Le premier procédé industriel réussi utilisé pour extraire le tantale et le niobium des minéraux contenant de la tantalite-columbite employait la fusion alcaline pour décomposer le minerai, un traitement acide pour éliminer la plupart des impuretés, et la méthode historique de cristallisation fractionnée de Marignac pour séparer le tantale du niobium et purifier le K2TaF7 résultant.
La majeure partie de la production de tantale emploie désormais la récupération des valeurs de tantale et de niobium par dissolution du minerai ou du concentré de minerai dans l'acide hydrofluorique.
Ensuite, les valeurs dissoutes de tantale et de niobium sont sélectivement extraites de la solution aqueuse appropriée acidifiée et séparées l'une de l'autre dans un procédé d'extraction liquide-liquide utilisant la méthylisobutylcéton (MIBK) ou un autre solvant organique approprié.
La solution contenant du tantale purifié résultante est généralement traitée avec du fluorure ou de l'hydroxydes de potassium pour récupérer le tantale sous forme de fluorotantalate de potassium, K2TaF7, ou avec de l'hydroxydes d'ammonium pour précipiter l'hydroxydes de tantale, qui est ensuite calciné pour obtenir du pentoxyde de tantale, Ta2O5.
Le métal de tantale est généralement obtenu par réduction au sodyum de K2TaF7, bien que l'électrolyse de K2TaF7 et la réduction au carbone de Ta2O5 dans un four électrique aient également été utilisées.
Le métal de tantale peut absorber de grands volumes d'hydrogène lors du chauffage dans une atmosphère contenant de l'hydrogène à une plage de température intermédiaire (450–700 °C (842-1 292 °F)).
L'hydrogène est facilement éliminé par chauffage sous vide à des températures plus élevées.

Définition
Un élément de transition argenté.
Le tantale est solide, très résistant à la corrosion et s'usine facilement.
Le tantale est utilisé dans les pales de turbines et les outils de coupe ainsi que dans les travaux chirurgicaux et dentaires.
Symbole: Ta; p.f. 2996°C; p.é. 5425 ± 100°C; d.r. 16.654 (20°C); n.a. 73; m.a.r. 180.9479.

Définition
tantale: Symbole Ta. Un élément de transition métallique lourd bleu-gris ; n.a. 73 ; m.a.r. 180.948 ; d.r. 16.63 ; p.f. 2996°C ; p.é. 5427°C. On le trouve avec le niobium dans le minerai columbite–tantalite (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6.
Le tantale est extrait par dissolution dans l'acide hydrofluorique, séparation des fluorures de tantale et de niobium pour donner K2TaF7, et réduction de celui-ci avec du sodyum.
L'élément contient l'isotope stable tantale–181 et l'isotope radioactif à longue vie tantale–180 (0.012% ; demi-vie >107 ans).
Il existe plusieurs autres isotopes à courte vie.
L'élément est utilisé dans certains alliages et dans des composants électroniques.
Les pièces en tantale sont également utilisées en chirurgie en raison de la nature inerte du métal (par exemple dans des broches pour joindre des os).
Chimiquement, le métal forme une couche d'oxyde passive dans l'air.
Le tantale forme des complexes dans les états d'oxydation +2, +3, +4 et +5.
Le tantale a été identifié en 1802 par Anders Ekeberg (1767–1813) et isolé pour la première fois en 1820 par Berzelius.

Description générale
La poussière de tantale est une poudre noire inodore.
P.f: 2996°C; p.é: environ 5250°C. Densité: 16.65 g cm-3. Insoluble dans l'eau.
La poussière d'oxyde de tantale est une poudre microcristalline blanche P.f: 1800°C.
Densité: 7.6 g cm-3.
Insoluble dans l'eau.
Le mélange est répertorié comme un danger toxique par inhalation par l'OSHA.