Tantalio: proprietà, reazioni, composti, usi
Il tantalio è un metallo di transizione appartenente al Gruppo 5B e al 6° Periodo avente configurazione elettronica [Xe] 4f145d36s2.
Il chimico svedese Anders Gustaf Ekeberg nel 1802 scoprì per primo l’elemento. Il suo nome deriva da Tantalo figura mitologia che dopo la sua morte fu sottoposto a un supplizio e si ritenne che il tantalio avesse attinenza con il comportamento dell’elemento che non si scioglie negli acidi.
Il chimico francese Jean Charles Galissard de Marignac nel 1864 isolò questo metallo in alcune rocce come la tantalite, la columbite e il coltan riducendo il cloruro di tantalio in atmosfera di idrogeno.
Proprietà del tantalio
E’ un metallo scuro dotato di elevata densità e ottimo conduttore di calore e elettricità noto per la sua resistenza agli acidi. Esso non è attaccato neanche dall’acqua regia a temperature minori di 150°C ma viene attaccato dall’acido fluoridrico o dall’idrossido di potassio.
Presenta numeri di ossidazione +5, +4, +3, +2, +1, -1, e -3 sebbene il numero di ossidazione più stabile è +5.
Reazioni
Reagisce a caldo con gli alogeni dando alogenuri di tantalio in cui esibisce il numero di ossidazione +5. Forma il pentafluoruro di tantalio TaF5 e il pentacloruro TaCl5 di colore bianco, il pentabromuro di TaBr5 che è di colore giallo mentre il pentaioduro TaI5 è nero. Forma con gli alogeni composti in cui presenta anche il numero di ossidazione +4 e +3.
Il pentafluoruro è usato insieme all’acido fluoridrico come catalizzatore nell’alchilazione di alcani e alcheni e nella protonazione di composti aromatici.
Non reagisce con l’aria e con l’acqua in condizioni normali. Tende infatti a ricoprirsi di un sottile film di ossido di tantalio Ta2O5.
Composti
Il pentossido di tantalio costituisce il materiale di partenza per ottenere gli altri composti del tantalio che sono ottenuti per dissoluzione dell’ossido in soluzioni basiche.
Tra i composti più importanti vi sono i tantalati derivanti formalmente dall’ipotetico acido tantalico HTaO3.
Tra tantalati più importanti vi è il tantalato di litio LiTaO3 che presenta proprietà ottiche, piezoelettriche e piroelettriche che lo rendono fondamentale per molti dispositivi tra cui i sensori di movimento.
Vi inoltre è la famiglia dei carburi tantalio avente formula TaCx con x compreso tra 0.4 e 1 materiali appartenenti alla famiglia delle ceramiche refrattarie dotati di conducibilità elettrica.
In particolare il carburo TaC ha una durezza superiore a quella del diamante.
È usato come additivo per leghe di carburo di tungsteno, utensili e attrezzi da taglio.
Usi
E’ utilizzato nei computer portatili, cellulari, macchine fotografiche digitali, sistemi ABS nelle autovetture, pacemaker, ferri chirurgici, impianti chimici per la sua resistenza alla corrosione e inerzia chimica.
I condensatori elettrolitici al tantalio in cui il metallo è usato sotto forma di ossido sono caratterizzati da efficienza volumetrica elevata e stabilità nel tempo e in temperatura. L’ossido di tantalio è usato inoltre per vetri ad alto indice di rifrazione.
